Le glutamate neurotransmetteur

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1 Le glutamate neurotransmetteur Un neurotransmetteur est une molécule chimique libérée au niveau d une synapse et qui possède un effet sur l activité d une autre cellule (neurone ou cellule de l organe cible). Pour appartenir à la classe des neurotransmetteurs une molécule doit respecter cinq critères définis en 1951 par Eccles. Elle doit être synthétisée par le neurone Elle doit être présente dans la terminaison présynaptique Elle doit être libérée en quantité suffisante pour exercer une action sur la cellule post-synaptique Elle doit avoir des récepteurs spécifiques post-synaptiques Elle doit être inactivée de façon spécifique. Figure 1. Formule du glutamate. Le glutamate est la forme ionisée de l'acide glutamique, un acide aminé non essentiel 1, sa formule brute est C 5 H 9 NO 4 et sa masse molaire est de g/mol. Il joue un rôle primordial dans le fonctionnement cérébral. Pratiquement tous les neurones excitateurs du système nerveux central sont glutamatergiques. On estime qu il est libéré par plus de la moitié des synapses cérébrales. Enfin il est intéressant de noter que lors de lésions nerveuses, les 1 Acide aminé synthétisé par le corps lui-même.

2 concentrations élevées de glutamate qui peuvent s en suivre sont toxiques pour les neurones. Pour présenter ce neurotransmetteur nous allons nous baser sur les cinq critères d Eccles. I. Synthèse Le glutamate est un acide aminé qui ne peut franchir la barrière hématoencéphalique. Il doit donc être synthétisé dans les neurones à partir de précurseurs locaux. Il existe deux voies de synthèse du glutamate par les neurones. Figure 2. Synthèse du glutamate. «Glutamate syn» par pancrat Travail personnel. Sous licence Public domain via Wikimedia Commons - 5/Glutamate_syn.png La première se base sur la glutamine, une molécule qui est libéré par les cellules gliales et captée dans les terminaisons synaptiques. Une enzyme mitochondriale, la glutaminase, va permettre la métabolisation de la glutamine en glutamate. La seconde se base sur un intermédiaire du cycle de Krebs, l alpha-cétoglutarate. La transamination de cette molécule va permettre la création de glutamate. Dans cette voie de synthèse, le glutamate peut donc provenir du glucose 2. La synthèse se fait donc bien dans le neurone, le glutamate respecte donc bien le premier critère d Eccles. 2 Le glucose est la molécule de base du cycle de Krebs.

3 II. Présence présynaptique & libération Le glutamate est synthétisé dans le cytoplasme présynaptique et est stocké dans des vésicules synaptiques, par des transporteurs dénommées VGLUT. On ne peut définir de spécificité spatiale quant aux neurones glutamatergiques car ils sont présents dans pratiquement toutes les régions du cerveau. Enfin, la libération du glutamate se fait comme n importe quel neurotransmetteur, par exocytose à partir des vésicules de stockage présynaptique. III. Récepteurs postsynaptiques Il existe six types de récepteurs glutamatergiques, trois d entre eux étant ionotropes et les trois autres métabotropes. Les récepteurs ionotropes sont les récepteurs NMDA, les récepteurs AMPA et les récepteurs du kaïnate. Leur nom vient des agonistes qui les activent. Ces trois types de récepteurs laissent passer de façon non sélective, le Na +, le K +. Cela fait que tous ces récepteurs sont excitateurs. Les récepteurs NMDA ont une spécificité qui est de laisser passer une petite quantité de Ca2+. La modification de la concentration calcique qui s en suit permet au calcium d agir comme un second messager et d activer des cascades de signaux intracelullaires. Les récepteurs métabotropes sont les récepteurs mglur, il en existe trois types. Ils modulent les canaux ioniques post-synaptiques de façon indirecte. Chaque type de récepteurs sont couplés à des voies intracellulaires différentes et possède des sensibilités aux agents pharmacologiques différentes. Contrairement aux récepteurs ionotropes qui sont tous excitateurs, les mglur sont responsables de réponse plus lentes pouvant être excitatrices ou inhibitrices. Cela explique que les effets physiologiques de ces récepteurs sont très diversifiés.

4 Enfin, certains récepteurs mglur sont présents sur la partie présynaptique permettant de limiter la libération de glutamate. IV. Inactivation Le glutamate n est pas métabolisé et il n est pas capté par des récepteurs postsynaptique ou présynaptique. Son évacuation de la fente synaptique dépend donc uniquement de récepteurs situés sur la membrane des cellules gliales, les EAAT. Une fois à l intérieur des cellules gliales, le glutamate va être métabolisé en glutamine qui sera elle-même retransformée en glutamate à l intérieur des neurones (c.f. partie synthèse).

5 Question 1 QCM Un neurotransmetteur est une molécule chimique libérée au niveau d une synapse Un neurotransmetteur est une molécule chimique libérée dans le sang Un neurotransmetteur est une molécule chimique libérée dans la lymphe Un neurotransmetteur est une molécule chimique libérée dans le liquide céphalo-rachidien Question 2 Un neurotransmetteur doit être synthétisé par les astrocytes Un neurotransmetteur doit être présent dans la terminaison postsynaptique Un neurotransmetteur doit être libéré en quantité suffisante pour exercer une action sur la cellule post-synaptique Un neurotransmetteur ne doit pas avoir des récepteurs spécifiques postsynaptiques Un neurotransmetteur ne doit pas être inactivé de façon spécifique Question 3 Le glutamate ne contient pas d atome d azote Le glutamate ne contient pas d atome de calcium Le glutamate ne contient pas d atome d oxygène L acide glutamique est la forme ionisé du glutamate

6 Question 4 Le glutamate est présent au niveau des neurones excitateurs Le glutamate est présent au niveau des neurones inhibiteurs Une lésion nerveuse peut entraînaient l accumulation de glutamate ce qui n est pas toxique Absolument tous les neurones excitateurs sont glutamatergiques Question 5 Le glutamate est synthétisé à partir de la glutaminatine Le glutamate est synthétisé à partir du paraglutamate Le glutamate est synthétisé à partir de la glutamine L acétylcholine n est pas synthétisée au niveau des neurones Question 6 Le glutamate peut aussi être synthétisé à partir du glucose grâce au cycle de Brebs Le glutamate peut aussi être synthétisé à partir du glucose grâce au cycle de Krebs Le glutamate peut aussi être synthétisé à partir du glucose grâce à une cisaminase Le glutamate peut franchir la barrière hémato-encéphalique Question 7 Le glutamate est synthétisé dans le cytoplasme présynaptique Le glutamate est synthétisé dans le cytoplasme post-synaptique Le glutamate est transporté dans les vésicules synaptiques grâce aux GGLUT Le glutamate est transporté dans les vésicules synaptiques grâce aux DGLUT

7 Question 8 Les récepteurs ionotropes du glutamate sont les récepteurs mglur Les récepteurs ionotropes du glutamate sont les récepteurs NMDA uniquement Les récepteurs ionotropes du glutamate sont uniquement inhibiteurs Les récepteurs ionotropes du glutamate font passer de manière non sélective le Na +, le K + Question 9 Les récepteurs métabotropes du glutamate sont les récepteurs mglur Les récepteurs métabotropes du glutamate sont les récepteurs NMDA uniquement Les récepteurs métabotropes du glutamate sont uniquement excitateurs Les récepteurs métabotropes du glutamate sont uniquement inhibiteurs Question 10 L évacuation du glutamate se fait grâce à des récepteurs présynaptiques, les EAAT L évacuation du glutamate se fait grâce à des récepteurs post-synaptiques, les EAAT L évacuation du glutamate se fait grâce à des récepteurs gliaux, les EAAT Le glutamate est hydrolysé par la glutamatase

8 CORRECTION Question 1 1. Un neurotransmetteur est une molécule chimique libérée au niveau d une synapse Vrai Question 2 3. Un neurotransmetteur doit être libéré en quantité suffisante pour exercer une action sur la cellule post-synaptique Vrai Question 3 2. Le glutamate ne contient pas d atome de calcium Vrai Question 4 1. Le glutamate est présent au niveau des neurones excitateurs Vrai Question 5 3. Le glutamate est synthétisé à partir de la glutamine Vrai Question 6 2. Le glutamate peut aussi être synthétisé à partir du glucose grâce au cycle de Krebs Vrai Question 7 1. Le glutamate est synthétisé dans le cytoplasme présynaptique Vrai Question 8 4. Les récepteurs ionotropes du glutamate font passer de manière non sélective le Na +, le K + Vrai Question 9 1. Les récepteurs métabotropes du glutamate sont les récepteurs mglur Vrai Question 10

9 3. L évacuation du glutamate se fait grâce à des récepteurs gliaux, les EAAT Vrai