51-84-3

Acétylcholine

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Acétylcholine
ACh-stick.pngAcétylcholine
Général
Nom IUPAC 2-acétoxyéthyl-triméthylammonium
Synonymes Ach
No CAS 51-84-3
No EINECS 200-128-9
Code ATC EB09
DrugBank DB03128
PubChem 187
SMILES
InChI
Propriétés chimiques
Formule brute C7H16NO2  [Isomères]
Masse molaire 146,2074 gmol-1
C 57,5 %, H 11,03 %, N 9,58 %, O 21,89 %,
Écotoxicologie
DL50 11mg/kg (souris, i.v.)
170mg/kg (souris, i.p.) [1]
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

L'acétylcholine, abrégée en Ach, est le premier neurotransmetteur découvert. Il joue un rôle important aussi bien dans le système nerveux central où il est impliqué dans la mémoire et l'apprentissage, que dans le système nerveux périphérique. Cet ester de l'acide acétique et de la choline, dont l'action est médiée par les récepteurs nicotiniques et muscariniques a une masse molaire de 146,2 g/mol et pour formule chimique CH3COOCH2CH2N+(CH3)3.

Sommaire

Historique

Dès 1907, JM Gheysen montre la présence d'acétylcholine dans l'ergot du seigle. Le physiologiste anglais Henry Hallett Dale isole ce composé en 1914 et démontre en collaboration avec le pharmacologiste allemand Otto Loewi que l'acétylcholine est un médiateur libéré par le système nerveux parasympathique.

Physiologie

Au cours de l'influx nerveux, l'acétylcholine est libérée au niveau des synapses des neurones dites «cholinergiques» du système nerveux périphérique, pour transmettre l'information nerveuse d'un neurone au suivant. Ces synapses qui utilisent l'acétylcholine comme neurotransmetteur sont appelées synapses cholinergiques. Dans le système nerveux périphérique végétatif, l'acétylcholine intervient dans la synapse pré-ganglionnaire des fibres orthosympathiques et parasympathiques ainsi que dans la synapse neuro-effectrice du système parasympatique (voir Figure 2). L'acétylcholine est enfin impliquée dans les jonctions neuromusculaires reliant les motoneurones aux muscles squelettiques.

Rôle de l'acétylcholine dans le système nerveux périphérique.
Au niveau de chaque synapse sont indiqués le neurotransmetteur et le récepteur impliqués.
Ach : Acétylcholine, G : Ganglions, Nad : Noradrénaline, SNC : Système nerveux central.

Pharmacologie

L'acétylcholine est stockée dans les vésicules de la terminaison de l'axone, à raison de 5 000 à 10 000 molécules par vésicule. À l'arrivée d'un potentiel d'action l'entrée d'ions calcium (Ca2+) provoque la fusion des vésicules avec la membrane cellulaire ce qui libère les neuromédiateurs dans la fente synaptique. La toxine botulique inhibe la libération d'acétylcholine. L'acétylcholine se fixe sur les récepteurs présents à la surface du neurone post-synaptique. Ces récepteurs sont principalement de deux types : nicotiniques et muscariniques.

Récepteurs muscariniques

Voir aussi récepteur muscarinique

Les récepteurs muscariniques font partie de la famille des récepteurs métabotropes à sept domaines transmembranaires (7TM) tout comme les récepteurs adrénergiques. Ils sont largement distribués dans l'organisme et sont très représentés dans le cerveau (M1, M3 et M4).

Ces récepteurs sont responsables de la transmission parasympathique postganglionnaire et sont divisés en cinq classes : M1, M3 et M5 qui possèdent une activité excitatrice, M2 et M4 qui sont inhibiteurs.

  • Les récepteurs M1 (système nerveux central, estomac et ganglions), M3 et M5 sont couplés à une phospholipase C (PLC) et ont un effet excitateur. L'activation de la PLC peut entraîner, selon les tissus, la contraction musculaire, la libération d'adrénaline ou la modulation de l'excitabilité des neurones.
  • Les récepteurs M2 (cœur, muscles lisses) et M4 inhibent l'adénylate cyclase via l'activation de la sous-unité alpha d'une protéine Gi. Ils sont également responsables de l'ouverture de canaux potassium créant une hyperpolarisation de la membrane post-synaptique.

Récepteurs nicotiniques

voir aussi récepteur nicotinique

Les récepteurs nicotiniques sont présents dans le cerveau, la moelle épinière, les ganglions des systèmes nerveux orthosympathiques et parasympathiques et dans la synapse entre les neurones orthosympathiques et les effecteurs. Ces récepteurs pentamériques d'une masse moléculaire de 280 kDa forment un canal d'un diamètre de 6,5 Å, qui ne s'ouvre qu'après fixation de deux molécules d'acétylcholine. L'activation des récepteurs N1 (système nerveux central et ganglions périphériques) produit l'ouverture de canaux perméables aux ions sodium et potassium. L'entrée importante d'ions sodium dans le neurone post-synaptique crée une dépolarisation rapide de la membrane et assure la propagation de l'influx nerveux. Les récepteurs N2 situés sur les jonctions neuromusculaires sont couplés à des canaux sodiques. Cela provoque l'entrée de Na+, ce qui produit une dépolarisation localisée appelée potentiel de plaque motrice (PPM). Ce PPM ouvre les canaux Na+ voltage-dépendant et déclenchent un potentiel d'action classique. Celui-ci parcourt la fibre musculaire et pénètre dans le tubule transverse, où il stimulera la libération du calcium contenu dans le réticulum sarcoplasmique. L'élévation de la concentration intracellulaire en ions calcium provoque la contraction des muscles squelettiques.

Tissu Effet de l'acétylcholine Récepteurs impliqués
Système nerveux Mémorisation et apprentissage M1
Cœur Bradycardie M2
Vaisseaux Vasodilatation, baisse de la pression artérielle M3
Poumon Contraction des bronches, sécrétion M3
Intestins, Estomac Contractions, sécrétions M3
Glandes salivaires Sécrétion M3
Œil Contraction de la pupille, larmes M3
Glande médullosurrénale Libération d'adrénaline N
muscle squelettique Contraction N
Tableau 1. Action de l'acétylcholine dans le système nerveux périphérique

Métabolisme

L'acétylcholine est synthétisée dans le cytoplasme des neurones pré-synaptiques à partir de choline et d'acétyl-coenzyme A au cours d'une réaction catalysée par la choline acétyltransférase (CAT), une enzyme. L'acétyl coenzyme A provient du métabolisme du glucose dans la mitochondrie, au cours de la glycolyse), qui aboutit au pyruvate, transformé en acétyl CoA par la pyruvate déshydrogénase.

La choline, qui est l'élément limitant de la synthèse d'acétylcholine, est captée dans le milieu extra-cellulaire par un transporteur actif utilisant les ions sodium. La choline acétyltransférase est synthétisée dans le corps cellulaire du neurone présynaptique et suit le transport antérograde rapide jusqu'au bout de l'axone, lieu de synthèse du neurotransmetteur. Cette enzyme est utilisée comme marqueur spécifique de la présence de neurones cholinergiques. Contrairement à de nombreux neuromédiateurs qui sont recapturés par le neurone présynaptique, l'acétylcholine libérée après exocytose est essentiellement dégradée en choline et en acétate par les acétylcholinestérases de la fente synaptique. La demi-vie de l'acétylcholine dans la fente synaptique est de 1 à 2 millisecondes.

Application thérapeutique

L'acétylcholine, commercialisée sous forme de collyre (MIOCHOLE®), est administrée dans les cas de glaucome. Étant trop iatrogène, elle n'est utilisée que sous cette forme locale. Après administration, elle diffuse jusqu'au site d'action, où elle agit sur les récepteurs muscariniques 3 de l'œil. Elle provoque alors une diminution de la pression intraoculaire, ainsi qu'une myosis.

Voir aussi

Notes et références

  1. (en) « Acetylcholine » sur ChemIDplus, consulté le 8 février 2009
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