Transduction : activation des récepteurs
Couplages indirects et conséquences

Cette transmission ne peut être qu'électrique, c'est-à-dire que le signal reçu, quel qu'il soit, doit être générateur de variations de courants ioniques au niveau membranaire. Cette modification membranaire est possible grâce à plusieurs mécanismes :

• par couplage direct avec un canal ionique,

• par des couplages indirects comme :
  • certains types de canaux ioniques (canaux potassium en particulier), dits dépendants des ions calcium,
  • des récepteurs métabotropes couplés à une protéine-G par exemple.

• par une combinaison de plusieurs mécanismes.

Couplages indirects

Couplages avec le calcium

Le fonctionnement de nombreuses enzymes sont activées par le calcium (modulé lui-même par la calmoduline), comme les kinases, les adénylcyclases, les phosphodiestérases…

Par exemple, le rôle du calcium est essentiel dans les contractions des tissus musculaires en jouant :

• sur la libération du neurotransmetteur,
• sur l'activation des fibres musculaires (contraction musculaire).

L'augmentation de la concentration en Ca⁺⁺ dans les terminaisons présynaptiques déclenche l'éjection des neurotransmetteurs (électrosécrétion).

Certains types de canaux ioniques, comme les canaux potassium, sont dits dépendants des ions Ca⁺⁺.

L'augmentation du calcium intracellulaire peut être due à divers phénomènes :

• production intracellulaire par le réticulum endoplasmique, les mitochondries, certaines vésicules…
• entrée à partir du milieu extracellulaire, par des canaux ioniques ou des canaux métabotropes.

Couplages avec une protéine G

Les récepteurs métabotropes (dirigés vers des événements chimiques, à l'intérieur du neurone) sont des récepteurs où les fonctions réceptrices et effectrices sont réalisées par des molécules différentes. Ce sont des récepteurs couplés à une protéine G et/ou à un second messager.

Les protéines G doivent leur nom à une grande affinité pour le GDP (guanosine diphosphate).

Le transmetteur, considéré comme premier messager, se fixe sur une molécule réceptrice transmembranaire et provoque une cascade d'événements.

1. Le récepteur stimulé active une protéine G accolée à la face interne de la membrane.
2. Cette protéine, maintenant stimulée, active :

• soit un canal ionique directement (n'oublions pas que ce canal est une protéine),
• sur une enzyme (en général, une protéine kinase) qui est nommée " second messager " qui reproduit le même effet en agissant :
  • soit sur un canal ionique,
  • soit sur une enzyme…

Cette voie dite des " seconds messagers " peut pénètrer jusqu'au coeur le plus profond de la cellule en modifiant les enzymes, les récepteurs, les canaux ioniques et, en définitive, l'ADN pour moduler la neurotransmission elle-même.

Autres couplages

Il existe bien d'autres phénomènes de transduction.

Les récepteurs à tyrosine-kinase de l'insuline, des facteurs de croissance (NGF), intracellulaires des neurostéroïdes, des cytokines, des neuromodulateurs de toutes sortes.

Interactions entre récepteurs au niveau des canaux ioniques

1. Les neurones sont contactés par de nombreuses afférences qui peuvent agir sur des canaux ioniques identiques.

Par exemple, les ions K⁺ sont sollicités :

• sur les cellules CA1 de l'hippocampe par les récepteurs GABA-B, 5-HT1A, adénosine A1 et somatostatine,
• celles du locus ceruleus par les récepteurs noradrénergique α2, opiacé µ, GABA-B et somatostatine.

2. Inversement, un même neurotransmetteur peut modifier différents types de canaux : l'acétylcholine (ACh), par exemple, via le récepteur muscarinique peut diminuer 4 courants potassiques différents.

3. L'activité des cellules pyramidales du néocortex est suceptible d'être modifiée par au moins une dizaine de récepteurs différents, mais qui agissent sur un petit nombre de canaux ioniques.

Conséquences de la transduction

1. La transduction conduit à des mouvements ioniques, i.e. ouverture ou plus rarement fermeture d'un canal ionique qui produident des potentiels postsynaptiques (PPS).

Les potentiels postsynaptiques sont des variations temporaires du potentiel de membrane d'un neurone postsynaptique. Ce potentiel gradué peut être :

• excitateur, i.e. PPSE,
• inhibiteur, i.e. PPSI.

2. Dans notre description, nous ne voyons pas la face cachée de l'iceberg.

Le neurotransmetteur, ou un ligand (agoniste ou antagoniste) entre en interaction avec son récepteur et provoque une pléiade de réactions qui implique :

• le neurotransmetteur qui est certes le déclencheur, mais uniquement la première molécule agissante,
• les ions qui interviennent au niveau des canaux ioniques (Ca⁺⁺, Na⁺, K⁺, Cl^-),
• les enzymes (ATPase, protéine kinase, déphosphatase, ARN polymérase…),
• les transporteurs et les pompes de transport,
• les seconds messagers,
• les récepteurs,
• les facteurs de transcription,
• les gènes précoces transcrits immédiatement et les gènes tardifs.

Ils produisent toutes les protéines importantes du neurone cible, incluant les enzymes, les récepteurs, les facteurs de transcription, les facteurs de croissance, les protéines de structure et bien d'autres encore.

3. En outre, il ne faut pas oublier tous les autres contrôles : la neuromodulation peut aussi être considérée comme une régulation présynaptique.