Pour communiquer entre eux, les neurones utilisent des substances chimiques appelées neurotransmetteurs. Parmi les neurotransmetteurs classiques, on peut citer la dopamine, la sérotonine, l'acétylcholine et le glutamate.
Neurotransmetteurs
Les neurotransmetteurs sont des messagers
chimiques libérés par les neurones; un neurone et sa terminaison synaptique
sont identifiés par le neurotransmetteur qu’ils produisent et libèrent: par
exemple, un neurone cholinergique est un neurone qui libère le
neurotransmetteur acétylcholine à hauteur de ses synapses.
La quasi-totalité des neurotransmetteurs excitateurs
stimulent les neurones lorsqu’ils sont libérés par les synapses. Ils exercent
diverses fonctions dans le cerveau lorsqu’ils sont libérés.
Une altération de la fonction des
neurotransmetteurs provoque des troubles – cognitifs, psychologiques et
comportementaux – suivant le neurotransmetteur impliqué.
Les neurotransmetteurs sont synthétisés par les
neurones dans la terminaison nerveuse et/ou le corps cellulaire. Dans ce
dernier cas, le neurotransmetteur migre librement ou est transporté grâce aux
vésicules jusqu’à la terminaison synaptique.
Cette synthèse se fait à partir d’autres molécules – dites précurseurs – appelées substrats
et met en jeu des enzymes de
synthèse qui accélèrent ces réactions.
Un neurotransmetteur est synthétisé à partir d’un
précurseur sous l’action d’une enzyme de synthèse. Stocké dans la synapse, il
va se fixer à un récepteur, être recapturé par la synapse ou être détruit par
une enzyme de dégradation.
Glutamate
Il s'agit d'un acide aminé excitateur présent dans plus de la moitié des synapses cérébrales. Presque tous les neurones excitateurs du système nerveux central sont glutamatergiques.
Le glutamate
est un neurotransmetteur excitateur majeur associé à l'apprentissage et la
mémoire. Il serait aussi associé à la
maladie d'Alzheimer dont les premiers symptômes se font sentir au niveau de la
mémoire. Favorise l’apprentissage et la mémorisation des informations à
long-terme, la plasticité des synapses du cerveau.
Fonctionnement cérébral du glutamate – Synthèse
La libération
de glutamate à de fortes concentrations et de manière prolongée dans l'espace
intercellulaire, dans les suites de lésions nerveuses (ischémiques par
exemple), est hautement toxique pour les neurones. Cette excitotoxicité
excessive peut entraîner une mort cellulaire.
Le glutamate est sécrété par le système nerveux
centrale et la moelle épinière mais il est également abondant dans l'encéphale
où il constitue le principal neurotransmetteur excitateur. Il est un précurseur
du GABA dans les neurones GABAergiques. Quand il est libéré en quantité excessive,
il produit une excitotoxicité : les neurones sont stimulés jusqu'à ce
qu'ils meurent; cet état est habituellement causé par une ischémie – carence en oxygène, nécessaire pour la recapture du glutamate, généralement due à l'obstruction
d'un vaisseau sanguin –.
Le GABA (acide gamma-aminobutyrique) est un neurotransmetteur inhibiteur très répandu dans les neurones du cortex. Il contribue au contrôle moteur, à la vision et à plusieurs autres fonctions corticales. Il régule aussi l'anxiété.
Les neurones qui utilisent le GABA et le glutamate
comme neurotransmetteurs sont utilisés par plus de 80% des neurones du cerveau
et sont respectivement les systèmes d’inhibition et d’excitation du système
nerveux central les plus importants.
Le glutamate – une nourriture indispensable au
cerveau
Des chercheurs de
l’Université de Genève, dans une étude publiée dans la revue Cell Reports
en octobre 2015, découvrent comment le glutamate est utilisé par le cerveau
pour lui fournir de l’énergie et mettent en lumière des liens inattendus avec
le reste du corps.
Contrairement aux autres organes, le cerveau ne
peut pas puiser son énergie des lipides, une ressource énergétique pourtant
présente en abondance dans le corps. La barrière hémato-encéphalique, qui le
protège des agents pathogènes et des toxines circulant dans le sang, limite
leur passage. De plus, si la plupart des organes du corps humain ont la
possibilité de stocker du glucose en augmentant leur masse, le cerveau,
prisonnier des os crâniens, ne peut jouer sur ces variations de volume.
Incapable de stocker son alimentation, il dépend en temps réel du sucre fourni
par le reste du corps. Cette distribution d’énergie est gérée par le foie.
Ils ont supprimé le gène Glud1 dans le cerveau de
souris. En l’absence du glutamate déshydrogénase, le cerveau n’était plus
capable de transformer le glutamate en énergie, bien que l’acide aminé soit
présent dans le cerveau.
Dépourvu de l’énergie fournie par le glutamate
cérébral, le cerveau envoie des signaux au foie afin de réquisitionner une part
plus importante de glucose et ce, au détriment du reste du corps. C’est
pourquoi les souris transgéniques présentaient également un déficit de
croissance et une atrophie musculaire. Cela montre bien à quel point le cerveau
travaille en flux tendu et que chaque pour cent de ressource énergétique est
indispensable à son bon fonctionnement. Si une partie de cette énergie disparaît,
le cerveau se sert en premier et tout l’organisme en pâtit. Le foie doit alors
refaire du glucose en piochant dans les protéines musculaires, ce qui entraîne
une fonte de la musculature.
Les scientifiques suspectent aussi une corrélation
entre le gène Glud1 et certaines maladies neurodéveloppementales, en
particulier l’épilepsie et la schizophrénie. Ils poursuivent à présent leurs
recherches en introduisant dans des souris la même mutation de Glud1 que celle
détectée chez des patients épileptiques. Parallèlement, un autre groupe de
collaborateurs se penche sur des patients schizophrènes afin d’évaluer la
manière dont leur cerveau utilise le glutamate.
Le glutamate joue un rôle dans la mécanique de l'addiction
Des neurobiologistes du
laboratoire Neurosciences Paris-Seine CNRS/Inserm et de l'Institut
universitaire en santé mentale de l’Université McGill, Montréal, dans une étude
publiée dans la revue Molecular Psychiatry en août 2015, ont identifié
chez la souris et confirmé chez l'homme, un nouvel acteur régulant l'addiction.
Le glutamate contribue à
réguler la libération de dopamine dans le noyau accumbens, l'une des structures
cérébrales du système de récompense. Plus précisément, c'est un subtil
équilibre avec un autre neurotransmetteur – l'acétylcholine – qui évite l'emballement du système et l'entrée dans l'addiction.
Lors de la prise de drogues, la quantité de
dopamine augmente dans les structures du cerveau formant le circuit de la
récompense. L'intensité et la rapidité de la décharge de dopamine sont à la
base du processus qui va conduire au développement de l'addiction. Les neurones
cholinergiques du noyau accumbens sont connus pour réguler cette libération de
dopamine.
Les chercheurs ont montré que, bien que la plupart des neurones ne libèrent qu'un seul
neurotransmetteur, ces neurones utilisant l'acétylcholine sont aussi capables
d'utiliser le glutamate. Ces neurones sont capables à la fois d'activer – via
l'acétylcholine – et d'inhiber – via le glutamate – la sécrétion de dopamine.
Les chercheurs ont voulu savoir si ce mécanisme
était aussi à l'œuvre chez l'homme. Ils ont recherché, chez des patients poly-toxicomanes,
des mutations du gène qui avaient rendu les souris “accros”. Ils ont observé
qu'une mutation de ce gène est dix fois plus fréquente dans un groupe de
patients toxicomanes sévères par rapport à un groupe d'individus sans symptômes
psychiatriques. Cette mutation pourrait expliquer une plus grande vulnérabilité
à l'addiction de ces patients.
Ces travaux précisent les mécanismes neuronaux qui
sous-tendent la recherche du plaisir ; ils montrent que ce n'est pas
l'acétylcholine seule qui régule la libération de dopamine, mais l'équilibre
entre acétylcholine et glutamate. La prochaine étape est d'identifier le
récepteur impliqué, afin de pouvoir mettre au point des traitements
pharmacologiques.
Le neurotransmetteur glutamate pourrait prévenir l’autisme
Des scientifiques de l’Institut
de Psychiatrie, de Psychologie et de Neuroscience du King College de Londres, dans
une étude publiée dans Cell Reports en février 2015, ont détecté
l’importance des neurotransmetteurs comme le glutamate, pour que les neurones
se développent et s’interconnectent, facteur clé pour éviter des maladies comme
l’autisme et autres troubles.
La libération spontanée du glutamate a longtemps été incomprise
mais en fait, elle a un rôle important dans la promotion du modèle de
ramification complexe de dendrites neuronales – étant définies comme des
processus arborescentes que les neurones utilisent pour se connecter avec
d'autres neurones.
Ce travail a des implications importantes pour comprendre
la façon dont les neurones se développent et se connectent les uns aux autres,
ce qui pourrait être pertinent pour le traitement des troubles
neurodéveloppementaux qui affectent le développement des synapses, comme
l'autisme.
Une meilleure compréhension de la façon dont les
neurones dans le cerveau développent peut nous aider à surmonter les troubles,
y compris l'autisme et la déficience intellectuelle.
Structure d’un récepteur du glutamate
Selon une étude réalisée par une équipe dirigée
par Eric Gouaux de l'Oregon Health and Science University à Portland, publiée
dans Nature en 2009, la structure
complète d'une protéine du cerveau très complexe et importante a été déterminée,
ce qui pourrait permettre le développement de nouveaux traitements pour une
multitude de troubles neurologiques.
Les chercheurs ont étudié un récepteur de
glutamate de rat connu sous le nom GluA2. Ils ont agrandi un cristal d'un grand
nombre de telles protéines, puis exposées à un faisceau de rayons-X. En
regardant comment les rayons X sont dispersés à partir du cristal, ils ont été
en mesure de produire une image au niveau atomique d'une seule protéine.
Chez l'homme, ces récepteurs fonctionnent comme
des relais pour le système nerveux central. Lorsque le neurotransmetteur
glutamate se lie au récepteur, un “canal ionique" s’ouvre dans la membrane
neuronale, permettant aux ions de circuler à travers la membrane. Cela se
traduit par la transmission d'une impulsion électrique sur le nerf.
 |
| Structure |
Le récepteur de GluA2 est formé comme une lettre
majuscule Y, et comporte trois parties principales. Au sommet se trouvent deux
dents, ce qui peut permet la modification du récepteur. Dessous, est la zone où
le glutamate se fixe, ce qui déclenche l'ouverture du canal ionique. Et au fond
est le canal lui-même, en forme, d’un “temple maya“.
Le récepteur comprend quatre sous-unités, qui sont
chimiquement identiques, mais qui sont pliées différemment. La forme de ce
récepteur peut alors être pris en compte lors de la conception de molécules qui
pourraient fonctionner en tant que médicaments se liant à lui.
Fibromyalgie : la douleur associée à un neurotransmetteur du cerveau
Des chercheurs de l'Université du Michigan dans
une étude publiée dans le journal Arthritis
and Rheumatism en mars 2008, ont identifié un lien entre la douleur des
personnes souffrant de fibromyalgie et un neurotransmetteur du cerveau.
La fibromyalgie est un syndrome rhumatismal
caractérisé par un état douloureux, musculaire, diffus, évoluant de façon
chronique, associé à une fatigue, un dérouillage matinal (“dérouiller” des articulations “enraidies”), des troubles du
sommeil.
Quand le glutamate est libéré d'un neurone, il se
diffuse dans l'espace entre les cellules et se lie aux récepteurs du premier
neurone qu'il rencontre, ce qui excite ce neurone et le rend plus actif.
Afin d'évaluer le lien entre douleur et glutamate,
les chercheurs ont utilisé une technologie d'imagerie du cerveau avant et après
un traitement d'acupuncture de quatre semaines, comparé à un traitement simulé
imitant les sensations de l'acuponcture.
Après les quatre semaines de traitement la douleur
était significativement diminuée. Et la réduction de douleur était liée aux
niveaux de glutamate. Les personnes ayant les plus grandes réductions de
douleur présentaient aussi les plus grandes réductions de niveau de glutamate.
Ce qui suggère que le glutamate joue un rôle dans
cette maladie et qu'il pourrait potentiellement être utilisé comme bio-marqueur
indiquant la sévérité de la maladie, selon les chercheurs. Cette découverte
peut aussi indiquer une voie pour la recherche de nouveaux médicaments pour le
soulagement de la douleur fibromyalgique.
*
* *
Acide glutamique
L'acide glutamique est un acide aminé nommé
également "Glutamate" sous forme de sel. C’est l’un des 22 acides
aminés qui entrent dans la composition des protéines. Cet acide aminé non
essentiel, car produit par le corps, aide à combattre le besoin de sucre ou
d'alcool.
En cas de concentration trop élevée en acide
glutamique, les neurones risquent d'être endommagés de façon irréversible.
L'excès d'acide glutamique peut également provoquer des crises d'épilepsie.
Le besoin en glutamine augmente en fonction des
contraintes corporelles et intellectuelles, ainsi qu'en cas de stress.
Cependant, on constate fréquemment que la production endogène de cet acide
aminé décisif diminue considérablement avec l'âge. Il est donc judicieux de
combler cette carence au travers d'un approvisionnement exogène.
Rôle
* L’acide glutamique sert à augmenter le
fonctionnement du cerveau et l’activité mentale, contribue à la vivacité
d'esprit, la capacité d'attention, la mémoire. Il transporte le potassium au
niveau du cerveau.
* L’acide glutamique aide à détoxifier le cerveau
et aide à éliminer l’ammoniac, qui est une substance toxique.
* L'acide glutamique est responsable de la
libération de l'hormone de croissance. Il prévient le catabolisme musculaire
(dégradation des muscles) et réduit les complications péri-opératoires.
* Il permet une meilleure cicatrisation d'un ulcère
ou d'une brûlure.
* L'acide glutamique contribue aux fonctions de la
prostate.
* Il participe au métabolisme des glucides et des
lipides ainsi qu'à l'équilibre acido-basique en diminuant l'acidité dans
l'estomac.
* L'acide glutamique favorise la combustion des
tissus graisseux.
Manque d'acide glutamique
Un manque peut provoquer :
* Irritabilité (surtout chez les personnes âgées)
* Sautes d'humeur
* Fatigues psychiques
La glutamine régule l'équilibre acido-basique et raffermit la peau
L'alimentation en ces micro-nutriments fondamentaux
seconde le renouvellement des cellules du tissu conjonctif, et ralentit le
vieillissement de la peau. C'est la raison pour laquelle une alimentation
équilibrée est absolument indispensable à une peau saine. Une alimentation
unilatérale, pauvre, voire malsaine entrainent l'hyperacidité, l'équilibre
acido-basique est déréglé, avec pour conséquence le démantèlement des cellules
et des tissus. L'hyper-acidification détruit les cellules et les tissus car la
teneur recommandée en acides n’est plus respectée. L'équilibre acido-basique
est impérativement nécessaire au maintien d‘un métabolisme intact, le pH
exerçant une influence sur chaque hormone et chaque enzyme.
Un approvisionnement suffisant en glutamine est
nécessaire à une peau élastique et ferme. Dans le cas d'une carence en
glutamine, le corps va puiser les protéines nécessaires dans la masse
musculaire, et les transforme en glutamine et en énergie. Ce processus entraine
une perte de protéines musculaires; les myocytes – fibres musculaires – s'amenuisent menant à un relâchement général de la peau. Dans ce contexte, la
glutamine est un excellent complément anti-vieillissement.
La glutamine fortifie le système immunitaire et est essentielle à la formation du cheveu
La glutamine délivre le carbone et l'azote, et est
ainsi un élément indispensable dans la formation et l'entretien de la
musculature. Cet acide aminé est nécessaire à la synthèse nucléotidique, où
l'on observe que les cellules à division rapide – parmi lesquelles on compte
les cellules du système immunitaire ainsi que les cellules du follicule
capillaire – dépendent de cette source d'énergie.
La glutamine contrecarre le dépôt de graisse
Dans les reins, la glutamine peut être convertie
en glucose, et ce, sans influer sur les taux de glucagon ni d'insuline. En
évitant ce stockage de graisse provoqué généralement par l'insuline, la
glutamine fait obstacle au stockage des graisses alimentaires. Cela
peut être utile dans la régulation du poids corporel. De nombreux éléments
indiquent que la glutamine réduit les envies de sucre et d'alcool.
La glutamine améliore le fonctionnement cérébral
Les patients atteints de fatigue et de troubles
cérébraux souffrent souvent d'un manque en acides glutamiques. L'agitation,
l'insomnie et le manque de concentration sont connectés à cette carence. La
glutamine améliore la production de GABA – l'acide gamma-aminobutyrique –. Le
GABA est un neurotransmetteur inhibiteur de grande importance, qui inhibe le
stimulus entre les cellules nerveuses du cerveau, et fait ainsi office de
sédatif naturel. Si suffisamment de glutamine est disponible dans le corps,
celui-ci pourra produire du GABA, entrainant les répercussions bénéfiques :
paix intérieure, équilibre, même dans les situations de stress, une meilleure
concentration, détente, sommeil réparateur.
Sources alimentaires de glutamate
La plupart des gens n'ont pas besoin d'une
supplémentation en acide glutamique, car une quantité suffisante de l'acide
aminé peut être trouvé dans les aliments riches en protéines. L'acide
glutamique se trouve principalement dans les aliments suivants :
* Produits laitiers
* Poisson, coquilles Saint-Jacques
* Viande
* Volaille, œuf
* Persil cru, fèves, tomates, épinard cru
* noix de cajou, amandes,
arachides
Glutamate monosodique : additif alimentaire dangereux
L’acide glutamique est responsable du goût umami de la nourriture, de sorte que le sel de l’acide glutamique, appelé glutamate monosodique, est largement utilisé dans l’industrie alimentaire comme additif pour accroitre la saveur des aliments. Il est mieux connu sous le nom Ajinomoto.
Le glutamate monosodique est une excitotoxine,
c'est-à-dire une substance chimique qui excite les cellules nerveuses jusqu’à
causer leur mort.
Voir aussi
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| La glie : les autres cellules du cerveau |
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| Le cerveau a un grand besoin d'énergie |
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| Neurones et glucose |
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| Dépression chez l'enfant |
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| Dépression chez l'adolescent |
 |
| Autisme |
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| La schizophrénie à début précoce chez l'enfant |
 |
| De nouveaux types de cellules cérébrales découverts |
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| Astrocytes – cellules cérébrales en forme d'étoile |
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| Glutamate monosodique additif alimentaire dangereux |
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| Aliments nocifs pour le cerveau |
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| La malbouffe |
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| Le système glymphatique nettoie le cerveau |
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| Les drogues causent des dégâts irréversibles dans la mémoire chez les jeunes |
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| Alimentation et fonctionnement cérébral |
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| La meilleure alimentation pour le cerveau |
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| Deuxième cerveau l'intestin |
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| L'importance du petit déjeuner pour le bon fonctionnement du cerveau |
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| L'importance de la sieste |
