Le principe de Dale: qu'est-ce que c'est et ce qu'il dit sur les neurones

Le principe de Dale est une règle générale qui stipule qu'un neurone libère le même neurotransmetteur ou groupe de neurotransmetteurs à toutes ses connexions synaptiques. Mais qu'est-ce qui est vrai là-dedans? Les neurosciences actuelles ont-elles, partiellement ou totalement, réfuté ce principe ?

Dans cet article, nous expliquons ce qu'est le principe de Dale et quelle est sa validité actuelle, en quoi consiste le phénomène de cotransmission et un exemple de celui-ci.

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Quel est le principe de Dale ?

Le principe de Dale ou loi de Dale, du nom du physiologiste anglais Henry H. Dale, lauréat du prix Nobel de physiologie et médecine en 1936 pour ses découvertes sur la transmission de l'influx nerveux, établit que un neurone libère le même neurotransmetteur (ou groupe de neurotransmetteurs) à toutes ses connexions synaptiques.

Ce principe a été initialement postulé avec une certaine ambiguïté; Certains scientifiques, dont John C. Eccles, l'interprétait ainsi: « les neurones libèrent le même groupe de neurotransmetteurs à toutes leurs synapses »; tandis que d'autres ont interprété la déclaration originale de cette autre manière: "les neurones ne libèrent qu'un seul neurotransmetteur à toutes leurs synapses."

Comme on peut le voir, il semble y avoir deux versions du principe de Dale qui énoncent quelque chose de similaire, mais avec des nuances. A cette époque, seuls deux neurotransmetteurs étaient connus: acétylcholine et la norépinéphrine (qui à l'époque était considérée comme de l'adrénaline); et la possibilité qu'un neurone en libère plus d'un à une seule synapse n'a pas du tout été envisagée.

L'ambiguïté de l'hypothèse originale de Dale qui en a résulté a conduit à une certaine confusion quant à la signification du principe postulé. En bref, il a été mal interprété car il était considéré comme niant la possibilité qu'un neurone puisse libérer plus d'un neurotransmetteur.

Cependant, à l'heure actuelle, il a été possible de vérifier que le principe de Dale, c'est-à-dire l'hypothèse selon laquelle un neurone ne libère qu'un seul neurotransmetteur dans toutes ses synapses, est faux. Il est établi le fait scientifique que de nombreux neurones libèrent plus d'un messager chimique, un phénomène appelé cotransmission, dont nous parlerons ensuite.

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Le phénomène de cotransmission

Depuis de nombreuses années, la compréhension par la communauté scientifique des mécanismes de la neurotransmission fait l'objet de à la loi ou au principe de Dale, qui, comme nous l'avons commenté, postulait que le concept selon lequel un neurone ne libère qu'un neurotransmetteur. Cependant, à partir des années 1970, de nouvelles lignes de pensée et de recherche ont émergé qui ont remis en question ces idées.

Le concept de cotransmission a commencé à être utilisé au milieu des années 70 par, entre autres scientifiques, Geoffrey Burnstock. Ce concept introduit l'idée que les neurones individuels, à la fois dans le système nerveux central et dans le périphériques, contiennent et peuvent libérer une grande quantité et une variété de substances capables d'influencer les cellules but.

Ainsi, la cotransmission implique la libération de divers types de neurotransmetteurs, de neuromodulateurs et de substances à partir d'un seul neurone, permettant d'exercer des effets plus complexes sur les récepteurs post-synaptiques et générant ainsi une communication plus complexe que celle qui se produit en transmission normale.

On sait aujourd'hui que, contrairement à ce que postulait le principe de Dale, il n'est pas rare que les neurones libèrent des neurotransmetteurs en compagnie d'autres substances. (cotransmetteurs), tels que l'ATP (source d'énergie et important neurotransmetteur du système nerveux), l'oxyde nitrique ou les neuropeptides (minuscules protéines de une action rapide).

Il existe plusieurs exemples de cotransmission neuronale. Dans le système nerveux sympathique, l'ATP est co-libéré avec la noradrénaline., et les deux neurotransmetteurs exercent leur action en activant certains récepteurs, qui finissent par être exprimés dans les cellules musculaires lisses. De cette façon, l'ATP participe à la contraction de ces muscles.

Dans les nerfs parasympathiques, on peut également trouver des exemples de cotransmission. L'acétylcholine, le polypeptide intestinal vasoactif (VIP), l'ATP et l'oxyde nitrique sont des cotransmetteurs synthétisés et libérés par ce type de nerf. Par exemple, l'oxyde nitrique agit comme le principal médiateur de la vasodilatation neurogène dans les vaisseaux sanguins. cellules cérébrales, tandis que le VIP a un rôle essentiel lors de la vasodilatation neurogène dans le pancréas.

Étudier les mécanismes de cotransmission: Aplysie

Une fois le principe de Dale surmonté, l'étude de l'impact de la cotransmission sur l'activité d'un circuit neuronal a été analysé en détail dans les systèmes d'animaux invertébrés, comme celui d'Aplysia. Grâce à l'utilisation de techniques électrophysiologiques, les fonctions des cotransmetteurs dans des neurones physiologiquement identifiés dans des circuits neuronaux bien définis ont été identifiées et déterminées.

Le circuit d'alimentation Aplysia a fourni des informations importantes sur le rôle fonction de la cotransmission, et comment les cotransmetteurs tels que le peptide cardioactif et myomoduline sont capables de moduler les contractions musculaires évoquée par un autre neurotransmetteur comme l'acétylcholine, qui est libérée par les motoneurones des muscles responsables du contrôle du comportement alimentaire de l'animal.

L'aplysie peut générer deux comportements alimentaires antagonistes, à savoir: l'ingestion et l'égestion. La stimulation répétitive de l'interneurone CBI-2 activerait un générateur de motif central de se nourrir dans le ganglion buccal pour ainsi produire progressivement des programmes moteurs de digestion nourriture.

L'égestion serait activée par une stimulation répétitive du nerf oesophagien, qui induit une potentialisation à court terme de la transmission synaptique entre l'interneurone B20 et le motoneurone B8. B20 aurait des neurotransmetteurs tels que le GABA et la dopamine comme cotransmetteurs.

La dopamine dans ce cas agirait comme un transmetteur excitateur rapide, en exerçant un effet sur un récepteur similaire à la 5-HT3. Le gaba, quant à lui, n'aurait pas d'effet direct sur ces synapses, mais il pourrait potentialiser la réponses dopaminergiques en agissant sur le récepteur GABA b et en activant ensuite la protéine kinase c.

Ce dernier est un exemple où un transmetteur "conventionnel" (tel que le GABA) évoquerait un effet modulateur, et le transmetteur "modulateur" (dopamine) exercerait un effet conventionnel. Cet effet du GABA est considéré comme un exemple de modulation intrinsèque par un coémetteur, puisqu'il module le circuit auquel il appartient.

Références bibliographiques:

• Burnstock, G. (1976). Certaines cellules nerveuses libèrent-elles plus d'un transmetteur? Neurosciences, 1(4), 239-248.
• Osborne, N. Non. (1979). Le principe de Dale est-il valide? Tendances en neurosciences, 2, 73-75.
• Strata, P., & Harvey, R. (1999). Le principe de Dale. Bulletin de recherche sur le cerveau, 50(5-6), 349-350.
• Vilim, F. S., Cropper, E. C., Price, D. A., Kupfermann, I., & Weiss, K. R (1996). Libération de cotransmetteurs peptidiques dans l'Aplysie: régulation et implications fonctionnelles. Journal des neurosciences, 16(24), 8105-8114.