Chimie du cerveau : les neurotransmetteurs (voir le site la nutrition.fr)

Les neurones

Le cerveau est isolé du reste du corps par une enveloppe qu’on appelle barrière hémo-méningée. Elle est très sélective, et ne laisse pas n’importe quelle substance accéder au cerveau.

Le cerveau est surtout constitué de cent milliards de cellules nerveuses qu’on appelle neurones. Les neurones sont parcourus à chaque instant de décharges électriques, qui sont les moyens qu’ont trouvé de nombreux êtres vivants pour acheminer une information.

Un neurone est conçu de telle manière qu’il peut détecter de petits courants électriques et les transmettre à d’autres cellules. C’est ce flux qui détermine le processus de pensée.

Comme d’autres cellules du corps, un neurone possède une membrane et un noyau. Mais à la différence des autres cellules, il est prolongé par de longs filaments appelés dendrites et axones : en général, plusieurs dendrites et un seul axone. Le signal est reçu au niveau des dendrites, il est envoyé à la cellule, et il déclenche (ou pas) un signal-relais qui voyage le long de l’axone jusqu’aux dendrites des autres neurones.

La longueur d’un axone est variable, mais elle peut dépasser un mètre. Par exemple, nous avons au niveau du pied des cellules nerveuses destinées à transmettre une information au centre de l’équilibre dans le cerveau. Ces cellules nerveuses sont prolongées de très longs axones. L’information acheminée au cerveau doit être aussi rapide que possible pour nous éviter la chute en marchant.

Mais comment les neurones peuvent-ils transmettre une information ?

Comment le message est transmis

Au bout des axones, il y a de petites protubérances appelées terminaux synaptiques. Ces terminaux sont reliés aux dendrites d’autres neurones. En réalité, les terminaux synaptiques ne sont pas directement au contact des dendrites.

Entre eux s'étend un espace infime que l'on appelle synapse. La synapse est l’endroit précis où le signal passe d’une cellule à l’autre.

Pour acheminer ce signal à travers l’espace étroit de la synapse, le terminal synaptique d’un neurone va le plus souvent utiliser une substance qu'il stockait jusqu'alors dans de petites vésicules, et la libérer dans l’espace qui le sépare des dendrites du neurone voisin. Cette substance s'appelle un neurotransmetteur. Le neurotransmetteur n’est rien d’autre qu’un messager chimique. Il attend dans ses vésicules qu’une impulsion électrique, après avoir parcouru l’axone, le propulse de l’autre côté de l’espace synaptique.

Il traverse alors la petite distance qui le sépare de la paroi d’une dendrite. Là, il est capté par des logements spéciaux ménagés sur la surface du dendrite, qu’on appelle récepteurs.

L’arrivée du neurotransmetteur dans les récepteurs déclenche une série de réactions biochimiques qui donne naissance à un signal électrique. Ainsi se propagent les signaux qui permettent la vie.

Les neurotransmetteurs : la biologie des émotions

Les neurotransmetteurs sont indispensables à notre bien-être, car ce sont eux qui permettent au cerveau de communiquer avec le reste du corps. Sans eux, il n’y aurait pas de contraction musculaire - volontaire ou involontaire. Il n’y aurait pas de respiration. Les hormones ne seraient pas délivrées. Sans eux, nous serions incapables de voir, de penser, de comprendre, de nous souvenir, d’éprouver des joies ou des peines.

De nombreuses substances jouent le rôle de neurotransmetteurs dans le cerveau. Certaines sont directement utilisées à partir de l’alimentation quotidienne. Elles franchissent la barrière hémo-méningée et sont captées par les neurones. C’est par exemple le cas de l’acide glutamique, ou encore de la glycine, deux acides aminés que l’on trouve dans les protéines.

D’autres ont des structures un peu plus complexes, et le cerveau doit combiner plusieurs substances pour les fabriquer. Et faire intervenir d’autres substances comme des minéraux ou des vitamines pour que les réactions chimiques nécessaires à la fabrication se fassent normalement. Ces neurotransmetteurs un peu plus sophistiqués sont fabriqués directement par les neurones. Ils sont ensuite, on l'a vu, stockés dans des vésicules.

Les neurotransmetteurs ont de multiples fonctions, et il est délicat d’attribuer à chacun un rôle bien précis sur tel ou tel aspect de notre comportement. Cependant, lorsque l’action des neurotransmetteurs est perturbée, on voit souvent apparaître des troubles du comportement, comme l’anxiété, la dépression, voire l’agressivité. Or, il est aujourd’hui possible de doser dans les urines ou le sang les produits de dégradation de ces neurotransmetteurs, c’est-à-dire la trace de leur action dans le cerveau. Ces dosages permettent d’avoir une meilleure idée des relations entre tel neurotransmetteur et tel trait du comportement.

Structure chimique et fonction de quelques neurotransmetteurs

Les neurotransmetteurs sont divisés en plusieurs catégories :

les monoamines dérivées d'un acide aminé :
- les catécholamines sont dérivées de la tyrosine : dopamine, noradrénaline, adrénaline
- la sérotonine (5-HT) qui dérive du tryptophane
- l'histamine dérivée de l'histidine
les endorphines, molécules similaires aux opiacés
les acides aminés : acide glutamique, acide aspartique, GABA, glycine
substances chimiques diverses : acétylcholine, ATP

Six neurotransmetteurs ont un rôle clé :

Acétylcholine : la mémoire

L’acétylcholine est le seul neurotransmetteur majeur qui n’est pas fabriqué à partir d’un acide aminé. Il est synthétisé à partir d’une substance de l’alimentation, la choline et de la forme active de l’acide pantothénique (vitamine B5).

L’acétylcholine est un neurotransmetteur qui intervient dans le contrôle des mouvements, y compris le pouls, ainsi qu’une multitude de fonctions physiologiques. C’est aussi le messager chimique de la mémoire. Les régions du cerveau qui offrent la plus forte densité de neurones utilisant la choline, sont celles qui dégénèrent dans la maladie d’Alzheimer. Même chez la personne en bonne santé, avec l’âge, l’organisme fabrique moins d’acétylcholine. Cette situation est à l’origine de troubles de la mémoire et de la concentration.

Lorsque le système qui utilise l’acétylcholine est perturbé apparaissent des troubles de la mémoire, voire dans les cas extrêmes des formes de démence sénile.

Dopamine : le moteur

La dopamine est un neurotransmetteur synthétisé par certaines cellules nerveuses à partir de la tyrosine, un acide aminé (composant des protéines de l’alimentation). Elle affecte le mouvement musculaire, la croissance des tissus, le fonctionnement du système immunitaire. Elle intervient dans la sécrétion de l’hormone de croissance.

Les réseaux dopaminergiques du cerveau sont étroitement associés aux comportements d’exploration, à la vigilance, la recherche du plaisir et l’évitement actif de la punition (fuite ou combat).

Chez l’homme, la baisse d’activité des neurones dopaminergiques d’une certaine région du cerveau (l’axe substance noire - striatum) entraîne une diminution du mouvement spontané, une rigidité musculaire et des tremblements. C’est la maladie de Parkinson.

On trouve une activité dopaminergique basse dans les dépressions de type mélancolique, caractérisées par une diminution de l’activité motrice et de l’initiative, une baisse de la motivation. A l’inverse, les produits, les activités qui procurent du plaisir, comme l’héroïne, la cocaïne, le sexe, activent certains systèmes dopaminergiques. Ainsi, les médicaments qui augmentent la dopamine, comme la L-Dopa ou les amphétamines, augmentent aussi l’agressivité, l’activité sexuelle, et l’initiative.

Pour résumer, la dopamine crée un terrain favorable à la recherche de plaisir ou d’émotions, à l’état d’alerte, au désir sexuel. A l’inverse, lorsque la synthèse ou la libération de dopamine est perturbée, on peut voir apparaître démotivation, voire dépression.

Noradrénaline : la carotte et le bâton

La noradrénaline est également synthétisée par certains neurones à partir de la tyrosine.

La noradrénaline stimule la libération de la graisse mise en réserve et contrôle la libération des hormones qui régulent la fertilité, la libido, l’appétit et le métabolisme.

La noradrénaline module l’attention, l’apprentissage et facilite la réponse aux signaux de récompense : plus la sensibilité noradrénergique est grande, plus ces traits sont amplifiés.

Chez l’homme, la diminution de la noradrénaline affecte l’acquisition de connaissances et d’associations nouvelles.

Pour conclure, la noradrénaline semble créer un terrain favorable à l’éveil, l’apprentissage, la sociabilité, la sensibilité aux signaux émotionnels, le désir sexuel. À l’inverse, lorsque la synthèse ou la libération de noradrénaline est perturbée, peuvent apparaître repli sur soi, détachement, démotivation, dépression, baisse de la libido.

Sérotonine : le grand inhibiteur (voir angoisse et dépression)

La sérotonine est synthétisée par certains neurones à partir d’un acide aminé, le tryptophane, qui entre pour une petite partie dans la composition des protéines alimentaires. Elle joue un rôle majeur dans la coagulation sanguine, la venue du sommeil, la sensibilité aux migraines. Elle est utilisée par le cerveau pour fabriquer une hormone, la mélatonine.

Dans le cerveau, la sérotonine influence l’activité d’autres neurones, le plus souvent en diminuant leur fréquence de décharge, inhibant leur action. Dans le striatum, les neurones sérotoninergiques inhibent les neurones dopaminergiques, ce qui entraîne une diminution du mouvement. Dans la mesure où la sérotonine sert à inhiber de nombreuses régions du cerveau, les mêmes régions sont « désinhibées » lorsqu’il y a trop peu de sérotonine.

Chez l’homme, les taux anormalement bas de sérotonine sont généralement associés à des comportements impulsifs, agressifs, voire très violents. C’est notamment le cas dans les formes violentes de suicide. Les substances qui diminuent la sérotonine ont un effet désinhibant. La yohimbine, un aphrodisiaque, interfère avec la sérotonine. La drogue ecstasy augmente la sociabilité et les échanges en détruisant (provisoirement ?) les terminaisons nerveuses sérotoninergiques.

En résumé, la sérotonine semble créer un terrain favorable aux comportements prudents, réfléchis, calmes, voire inhibés. À l’inverse, des taux de sérotonine bas apparaissent associés à l’extroversion, l’impulsivité, l’irritabilité, l’agressivité, voire dans les cas extrêmes aux tendances suicidaires.

GABA : le relaxant (voir article sur les benzodiazépines plus loin)

Le GABA (acide gamma-aminobutyrique) est synthétisé à partir de l’acide glutamique. C’est le neurotransmetteur le plus répandu dans le cerveau. Le GABA semble impliqué dans certaines étapes de la mémorisation. Le GABA est aussi un neurotransmetteur inhibiteur, c’est-à-dire qu’il freine la transmission des signaux nerveux. Sans lui, les neurones pourraient littéralement s’emballer, transmettre des signaux de plus en plus vite, jusqu'à épuisement du système. Le GABA permet de les maintenir sous contrôle.

Le GABA favorise le calme et la relaxation, il diminue la tonicité musculaire, ralentit le rythme cardiaque, réduit les convulsions de l’épilepsie, ainsi que les spasmes musculaires. Surtout, on sait qu’il joue un rôle clé dans le contrôle de l’anxiété (une forme de « panique » électrique), depuis que le mode d’action des benzodiazépines a commencé d’être connu. Ces médicaments, dont le chef de file est le Valium, sont des tranquillisants qui agissent en se liant sur des récepteurs du type de ceux qui réagissent au GABA.

Pour résumer, le GABA semble favoriser la relaxation, alors que des niveaux bas de ce neurotransmetteur entraînent des difficultés d’endormissement et de l’anxiété.

Adrénaline : le stress

L’adrénaline active la réponse de l’organisme à un stimuli, et en général au stress. Elle agit sur le système nerveux sympathique et peut augmenter le pouls, la pression sanguine, améliorer la mémoire, diminuer la réflexion, augmenter la force de contraction musculaire, accroître le flux sanguin et la capacité respiratoire (par relâchement des muscles lisses), dilater les pupilles et faire se dresser poils et cheveux. Elle prépare l’organisme à une réaction du type « fuir » ou « faire face ».

Le système nerveux sympathique est composé de deux grandes entités : le système alpha-adrénergique, et le système bêta-adrénergique, chacune contrôlant des fonctions différentes. Le système alpha-adrénergique contrôle notamment la vigilance et l’éveil. Le système bêta-adrénergique le pouls, la respiration et le flux sanguin. Les médicaments bêta-bloquants comme le propanolol agissent en bloquant les récepteurs bêta-adrénergiques, qui lorsqu’ils sont sur-stimulés peuvent entraîner trac et phobies.

En résumé, l’adrénaline est le neurotransmetteur qui nous permet de réagir dans une situation de stress. Des taux élevés d’adrénaline conduisent à la fatigue, au manque d’attention, à l’insomnie, à l’anxiété et dans certains cas à la dépression.

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