Neurotransmission cholinergique et physiologie de l'acétylcholine

La neurotransmission cholinergique utilise l'acétylcholine comme messager chimique et est centrale au système nerveux autonome. L'acétylcholine est le neurotransmetteur au niveau de tous les ganglions autonomes (des neurones préganglionnaires aux postganglionnaires, des deux divisions), aux jonctions neuroeffectrices parasympathiques, et pour l'innervation sympathique des glandes sudoripares. Elle agit sur deux grandes classes de récepteurs, nicotiniques et muscariniques, ce qui lui confère un large éventail d'effets rapides et lents dans l'ensemble des viscères.

Definition

La neurotransmission cholinergique est le processus par lequel l'acétylcholine est synthétisée, libérée et agit sur les récepteurs nicotiniques et muscariniques pour médier la transmission ganglionnaire autonome et les réponses effectrices parasympathiques (et certaines réponses sympathiques), la transmission étant terminée par hydrolyse via l'acétylcholinestérase.

Scope

Ce sujet couvre la synthèse, la libération, l'action sur les récepteurs et la terminaison rapide de l'acétylcholine dans le système nerveux autonome : où la transmission cholinergique a lieu, la distinction entre les récepteurs nicotiniques (ionotropes) et muscariniques (métabotropes), les voies de signalisation qu'ils activent, et le rôle de l'acétylcholinestérase dans l'arrêt de la transmission. Il s'agit de physiologie de référence, et non de directives cliniques.

Core questions

• Où l'acétylcholine est-elle le neurotransmetteur dans le système nerveux autonome ?
• Comment les récepteurs nicotiniques et muscariniques diffèrent-ils en termes de mécanisme et de vitesse ?
• Comment l'acétylcholine est-elle synthétisée et libérée, et comment est-elle inactivée ?
• Comment la signalisation muscarinique produit-elle ses divers effets sur le cœur, les glandes et les muscles lisses ?

Key concepts

• Synthèse de l'acétylcholine (choline acétyltransférase) et recapture de la choline
• Récepteurs nicotiniques de l'acétylcholine (canaux ioniques ligand-dépendants)
• Récepteurs muscariniques de l'acétylcholine (couplés aux protéines G)
• Transmission ganglionnaire (nicotinique) dans les deux divisions
• Transmission neuroeffectrice parasympathique (muscarinique)
• Innervation sympathique cholinergique des glandes sudoripares
• Acétylcholinestérase et hydrolyse rapide
• Contrôle vagal du cœur et des viscères

Key theories

Transmission chimique (humorale)

L'expérience classique de Loewi a montré que la stimulation du nerf vague libérait une substance diffusible ('Vagusstoff', identifiée plus tard comme l'acétylcholine) capable de ralentir un second cœur, fournissant une preuve décisive que les nerfs communiquent avec les effecteurs par des messagers chimiques plutôt que par des moyens purement électriques.

Mechanisms

L'acétylcholine est synthétisée dans la terminaison nerveuse à partir de la choline et de l'acétyl-CoA par la choline acétyltransférase, stockée dans des vésicules et libérée lors de la dépolarisation. Elle agit sur deux familles de récepteurs. Les récepteurs nicotiniques sont des canaux cationiques ligand-dépendants qui médient une transmission excitatrice rapide, y compris la transmission à travers les ganglions autonomes dans les divisions sympathique et parasympathique. Les récepteurs muscariniques sont couplés aux protéines G et médient les effets parasympathiques plus lents sur le cœur, les glandes et les muscles lisses ; par exemple, les récepteurs M2 dans le cœur se couplent à Gi pour ralentir la fréquence, tandis que d'autres sous-types muscariniques se couplent à Gq pour stimuler la sécrétion ou la contraction des muscles lisses. La démonstration classique selon laquelle la stimulation vagale libère un neurotransmetteur chimique qui ralentit le cœur a établi ce mécanisme humoral (Loewi, 1921). La transmission est terminée très rapidement par l'acétylcholinestérase, qui hydrolyse l'acétylcholine dans la fente synaptique, et la choline résultante est recapturée pour la resynthèse (Kandel et al., 2021 ; Boron & Boulpaep, 2017). Le nerf vague, principale voie de sortie parasympathique du corps, participe également à la signalisation neuro-immunitaire (Bonaz et al., 2016).

Clinical relevance

La physiologie cholinergique sous-tend le contrôle vagal de la fréquence cardiaque, de la sécrétion glandulaire et de la motilité gastro-intestinale et vésicale, et fournit la base conceptuelle pour comprendre de nombreux médicaments autonomes et toxines qui agissent sur la transmission cholinergique. Cette entrée est une description physiologique et non une base pour des décisions de traitement individuelles.

Evidence & guidelines

Les mécanismes décrits ici reposent sur la démonstration fondamentale de la transmission chimique par Loewi (Loewi, 1921) et sur des ouvrages de physiologie et de neurosciences standards (Kandel et al., 2021 ; Boron & Boulpaep, 2017), les rôles neuro-immunitaires du nerf vague étant examinés par Bonaz et al. (2016). Il s'agit de physiologie de référence plutôt que du sujet de directives cliniques.

History

L'expérience d'Otto Loewi sur le cœur de grenouille en 1921 a fourni la première preuve directe de la neurotransmission chimique, montrant que la stimulation vagale libérait une substance qui ralentissait un second cœur ; cette substance a ensuite été identifiée comme l'acétylcholine (Loewi, 1921). Les travaux de Henry Dale ont distingué les actions nicotiniques et muscariniques de l'acétylcholine et clarifié son rôle de neurotransmetteur au niveau des ganglions autonomes et des terminaisons parasympathiques, établissant le cadre chimique encore utilisé aujourd'hui.

Key figures

• Otto Loewi
• Henry Hallett Dale
• John Newport Langley

Seminal works

• loewi-1921

Frequently asked questions

Quelle est la différence entre les récepteurs nicotiniques et muscariniques ?

Les récepteurs nicotiniques sont des canaux ioniques ligand-dépendants qui médient une transmission rapide, y compris à travers les ganglions autonomes, tandis que les récepteurs muscariniques sont des récepteurs couplés aux protéines G qui médient des effets parasympathiques plus lents sur le cœur, les glandes et les muscles lisses.

Pourquoi l'acétylcholine agit-elle si brièvement ?

Parce que l'enzyme acétylcholinestérase hydrolyse très rapidement l'acétylcholine dans la fente synaptique, mettant fin à son action presque dès sa libération et recyclant la choline pour sa resynthèse.