Glutamate (neurotransmetteur) définition et fonctions

Le glutamate la plupart des synapses excitatrices du système nerveux central (SNC). C'est le principal médiateur des informations sensorielles, motrices, cognitives et émotionnelles. Il intervient dans la formation des souvenirs et dans leur récupération, il est présent dans 80 à 90% des synapses du cerveau.. 

Au cas où cela n’aurait que peu de mérite, tout cela intervient également dans la neuroplasticité, dans les processus d’apprentissage et est le précurseur du GABA, principal neurotransmetteur inhibiteur du SNC. Que peut-on demander de plus à une molécule??

Quel est le glutamate?

Éventuellement a été l'un des neurotransmetteurs du système nerveux les plus étudiés. Au cours des dernières années, son étude s'est développée en raison de ses relations avec diverses pathologies neurodégénératives (telles que la maladie d'Alzheimer), ce qui en a fait une cible pharmacologique puissante pour diverses maladies.. 

Il convient également de mentionner que, compte tenu de la complexité de ses récepteurs, il s’agit de l’un des neurotransmetteurs les plus compliqués à étudier..

Le processus de synthèse

Le processus de synthèse du glutamate a ses débuts dans le cycle de Krebs, ou cycle des acides tricarboxyliques. Le cycle de Krebs est une voie métabolique ou, à nous de comprendre, une succession de réactions chimiques afin de produire la respiration cellulaire dans les mitochondries. Un cycle métabolique peut être compris comme le mécanisme d’une horloge, dans lequel chaque engrenage remplit une fonction et la simple défaillance d’une pièce peut gâcher ou ne pas bien marquer l’heure. Les cycles en biochimie sont les mêmes. Une molécule, au moyen de réactions enzymatiques continues - engrenages d'horloge - change de forme et de composition dans le but de créer une fonction cellulaire. Le précurseur principal du glutamate sera l'alpha-cétoglutarate, qui recevra un groupe amino par transamination pour devenir du glutamate..

Il convient également de mentionner un autre précurseur assez important: la glutamine. Lorsque la cellule libère du glutamate dans l'espace extracellulaire, les astrocytes, un type de cellule gliale, récupèrent ce glutamate qui, grâce à une enzyme appelée glutamine synthétase, deviendra la glutamine. Alors, les astrocytes libèrent de la glutamine, qui est à nouveau récupérée par les neurones pour être reconvertie en glutamate. Et plus d'un peut demander ce qui suit: Et s'ils doivent rendre la glutamine au glutamate dans le neurone, pourquoi l'astrocyte transforme-t-il la glutamine en pauvre en glutamate? Eh bien, je ne sais pas non plus. Peut-être que les astrocytes et les neurones ne sont pas d’accord ou peut-être que les neurosciences sont aussi compliquées. Dans tous les cas, je voulais revoir les astrocytes car leur collaboration représente 40% de la chiffre d'affaires de glutamate, ce qui signifie que la majeure partie du glutamate est récupérée par ces cellules gliales.

Il existe d'autres précurseurs et d'autres voies par lesquels le glutamate libéré dans l'espace extracellulaire est récupéré. Par exemple, certains neurones contiennent un transporteur spécifique de glutamate -EAAT1 / 2- qui récupèrent directement le glutamate dans le neurone et permettent la fin du signal excitateur. Pour approfondir la synthèse et le métabolisme du glutamate, je vous recommande de lire la bibliographie..

Les récepteurs du glutamate

Comme ils nous apprennent habituellement, chaque neurotransmetteur a ses récepteurs dans la cellule postsynaptique. Les récepteurs, situés dans la membrane cellulaire, sont des protéines auxquelles un neurotransmetteur, une hormone, un neuropeptide, etc., se lie pour donner lieu à une série de modifications du métabolisme cellulaire de la cellule dans laquelle il se trouve. Dans les neurones, nous plaçons généralement les récepteurs dans les cellules postsynaptiques, bien que cela ne soit pas nécessairement le cas.. 

On nous apprend également dans la première course qu’il existe deux types de récepteurs principaux: les récepteurs ionotropes et métabotropes. Les ionotropes sont ceux dans lesquels, lorsque leur ligand est lié - la "clé" du récepteur, ils ouvrent des canaux qui permettent le passage des ions dans la cellule. Les métabotropes, en revanche, lorsque le ligand est lié, provoquent des modifications de la cellule au moyen de seconds messagers. Dans cette revue, je parlerai des principaux types de récepteurs ionotropes du glutamate, bien que je recommande l’étude de la bibliographie pour la connaissance des récepteurs métabotropes. Je cite ici les principaux récepteurs ionotropes:

• Récepteur NMDA.
• Récepteur AMPA.
• Récepteur Kainado.

Les récepteurs NMDA et AMPA et leur relation étroite

On pense que les deux types de récepteurs sont des macromolécules formées par quatre domaines transmembranaires, c’est-à-dire qu’elles sont formées par quatre sous-unités traversant la bicouche lipidique de la membrane cellulaire et qu’il s’agit de récepteurs du glutamate qui vont ouvrir des canaux cationiques chargés positivement. Mais, même ainsi, ils sont très différents.

Une de leurs différences est le seuil auquel ils sont activés. Premièrement, les récepteurs AMPA sont beaucoup plus rapides à activer; alors que les récepteurs NMDA ne peuvent pas être activés tant que le neurone n'a pas un potentiel de membrane d'environ -50 mV - un neurone inactivé se situe généralement autour de -70 mV. Deuxièmement, les cations de pas seront différentes dans chaque cas. Les récepteurs AMPA atteignent des potentiels membranaires beaucoup plus élevés que les récepteurs NMDA, qui coalescent beaucoup plus modestement. En contrepartie, les récepteurs NMDA obtiendront des activations bien plus soutenues dans le temps que celles de l'AMPA. Pourtant, ceux de l'AMPA sont activés rapidement et produisent des potentiels excitateurs plus forts, mais ils sont désactivés rapidement. Et ceux de NMDA sont lents à s’activer, mais ils parviennent à maintenir beaucoup plus longtemps les potentiels excitateurs qui génèrent.

Pour mieux le comprendre, imaginons que nous sommes des soldats et que nos armes représentent les différents récepteurs. Imaginez que l'espace extracellulaire est une tranchée. Nous avons deux types d'armes: le revolver et les grenades. Les grenades sont simples et rapides à utiliser: vous retirez l'anneau, les bandes et attendez qu'il explose. Ils ont beaucoup de potentiel destructeur, mais une fois que nous les avons tous jetés, c'est fini. Le revolver est une arme qui prend son temps à charger car il faut enlever le tambour et mettre les balles une par une. Mais une fois que nous l’avons chargé, nous avons six coups avec lesquels nous pouvons survivre pendant un certain temps, bien qu’ils aient beaucoup moins de potentiel qu’une grenade. Nos revolvers cérébraux sont les récepteurs NMDA et nos grenades sont celles de l'AMPA..

Les excès de glutamate et ses dangers

Ils disent qu'en excès rien n'est bon et dans le cas du glutamate est remplie. Ensuite nous mentionnerons certaines pathologies et problèmes neurologiques dans lesquels un excès de glutamate est lié.

1. Les analogues du glutamate peuvent provoquer une exotoxicité

Les médicaments ressemblant au glutamate - c’est-à-dire qu’ils ont la même fonction que le glutamate - comme le NMDA - à laquelle le récepteur NMDA doit son nom- peut provoquer des effets neurodégénératifs à fortes doses dans les régions du cerveau les plus vulnérables tels que le noyau arqué de l'hypothalamus. Les mécanismes impliqués dans cette neurodégénérescence sont divers et impliquent différents types de récepteurs du glutamate.

2. Certaines neurotoxines que nous pouvons ingérer dans notre régime alimentaire entraînent la mort neuronale par excès de glutamate

Différents poisons de certains animaux et de certaines plantes exercent leurs effets sur les voies nerveuses du glutamate. Un exemple est le poison des graines de Cycas Circinalis, une plante toxique que l’on trouve sur l’île de Guam dans le Pacifique. Ce poison a provoqué une forte prévalence de la sclérose latérale amyotrophique dans cette île où ses habitants l'ont ingérée quotidiennement, croyant qu'elle était bénigne..

3. Le glutamate contribue à la mort neuronale par ischémie

Le glutamate est le principal neurotransmetteur dans les troubles cérébraux aigus tels que les crises cardiaques., arrêt cardiaque, hypoxie pré / périnatale. Dans ces événements où il y a un manque d'oxygène dans le tissu cérébral, les neurones restent dans un état de dépolarisation permanente; en raison de différents processus biochimiques. Cela conduit à la libération permanente de glutamate à partir des cellules, avec l'activation prolongée subséquente des récepteurs du glutamate. Le récepteur NMDA est particulièrement perméable au calcium par rapport aux autres récepteurs ionotropes, et un excès de calcium conduit à la mort neuronale. Par conséquent, l'hyperactivité des récepteurs glutamatergiques entraîne la mort neuronale en raison de l'augmentation du taux de calcium intraneuronal.

4. l'épilepsie

La relation entre le glutamate et l'épilepsie est bien documentée. On considère que l'activité épileptique est particulièrement liée aux récepteurs AMPA, bien que, à mesure que l'épilepsie progresse, les récepteurs NMDA deviennent importants.

Le glutamate est-il bon? Le glutamate est-il mauvais??

Habituellement, quand on lit ce type de texte, il finit par humaniser les molécules en les qualifiant de "bonnes" ou de "mauvaises" - cela a un nom et s'appelle anthropomorphisme, très en vogue à l'époque médiévale. La réalité est loin de ces jugements simplistes. 

Dans une société dans laquelle nous avons généré un concept de "santé", il est facile pour certains des mécanismes de la nature de nous mettre mal à l'aise. Le problème est que la nature ne comprend pas la "santé". Nous avons créé cela grâce à la médecine, aux industries pharmaceutiques et à la psychologie. C’est un concept social, et comme tout concept social est soumis au progrès des sociétés, qu’il soit humain ou scientifique. Les progrès montrent que le glutamate est lié à bon nombre de pathologies comme la maladie d'Alzheimer ou la schizophrénie. Ce n'est pas un mauvais œil de l'évolution de l'être humain, c'est plutôt un décalage biochimique d'un concept que la nature ne comprend toujours pas: la société humaine au XXIe siècle.

Et comme toujours, pourquoi étudier cela? Dans ce cas, je pense que la réponse est très claire. En raison du rôle du glutamate dans diverses pathologies neurodégénératives, il en résulte une cible pharmacologique importante, bien que complexe également.. Quelques exemples de ces maladies, bien que nous n'en ayons pas parlé dans cette revue, car je pense que vous pourriez écrire un article exclusivement à ce sujet, sont la maladie d'Alzheimer et la schizophrénie. Subjectivement, je trouve la recherche de nouveaux médicaments pour la schizophrénie particulièrement intéressante pour deux raisons fondamentales: la prévalence de cette maladie et le coût de la santé que cela implique; et les effets indésirables des antipsychotiques actuels qui, dans de nombreux cas, entravent l'observance thérapeutique.

Texte édité et édité par Frederic Muniente Peix

Références bibliographiques:

Livres:

• Siegel, G. (2006). Neurochimie de base. Amsterdam: Elsevier.

Les articles:

• Citri, A. et Malenka, R. (2007). Plasticité synaptique: formes, fonctions et mécanismes multiples. Neuropsychopharmacology, 33 (1), 18-41. http://dx.doi.org/10.1038/sj.npp.1301559
• Hardingham, G. et Bading, H. (2010). Signalisation des récepteurs NMDA synaptique versus extrasynaptique: implications pour les troubles neurodégénératifs. Nature Reviews Neuroscience, 11 (10), 682-696. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Hardingham, G. et Bading, H. (2010). Signalisation des récepteurs NMDA synaptique versus extrasynaptique: implications pour les troubles neurodégénératifs. Nature Reviews Neuroscience, 11 (10), 682-696. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Kerchner, G. & Nicoll, R. (2008). Synapses silencieuses et l'émergence d'un mécanisme postsynaptique pour la PLT. Nature Reviews Neuroscience, 9 (11), 813-825. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2501
• Papouin, T. et Oliet, S. (2014). Organisation, contrôle et fonction des récepteurs NMDA extrasynaptiques. Transactions philosophiques de la société royale B: sciences biologiques, 369 (1654), 20130601-20130601. http://dx.doi.org/10.1098/rstb.2013.0601