Structure moléculaire et mécanisme d'action
Contrairement aux récepteurs transmettant un signal via une cascade de seconds messagers, le récepteur nicotinique est ionotrope. Cela signifie qu'il est directement couplé à un canal ionique traversant la membrane postsynaptique.
D'un point de vue chimique, il s'agit d'une glycoprotéine complexe. Examinons sa structure moléculaire en prenant pour exemple la plaque motrice de la synapse neuromusculaire. Le récepteur est constitué de cinq sous-unités protéiques formant un anneau autour du canal sodium :
- Deux sous-unités $\alpha$ ;
- Une sous-unité $\beta$ ;
- Une sous-unité $\gamma$ ;
- Une sous-unité $\delta$.
Le mécanisme d'activation se déroule en fraction de seconde et comprend les étapes suivantes :
- Deux molécules de médiateur endogène (l'acétylcholine) se fixent sur des sites spécifiques situés sur les deux sous-unités $\alpha$.
- En réponse, le canal $Na^+$ central s'ouvre.
- Les ions $Na^+$ affluent massivement à l'intérieur de la cellule.
- Il se produit une dépolarisation de la membrane postsynaptique.
- La réponse physiologique est déclenchée : la contraction musculaire.
Classification et localisation
La classification des récepteurs repose sur leur localisation et les effets de leur stimulation. On distingue deux sous-types fondamentaux : musculaire et neuronal.
Récepteurs nicotiniques musculaires (Nm)
Ils sont situés exclusivement sur les membranes postsynaptiques des muscles squelettiques, formant les jonctions neuromusculaires. Leur unique fonction est d'assurer la contraction des muscles squelettiques en réponse à l'arrivée d'un influx nerveux.
Récepteurs nicotiniques neuronaux (Nn)
Ce sous-type possède une localisation beaucoup plus large et est responsable d'un ensemble de réactions physiologiques. Les récepteurs Nn se trouvent dans le système nerveux central ainsi que dans les structures suivantes :
- Ganglions végétatifs (à la fois sympathiques et parasympathiques). Leur stimulation entraîne l'excitation des neurones ganglionnaires.
- Médullo-surrénale. Les récepteurs sont situés sur les cellules chromaffines. Leur activation provoque la sécrétion de catécholamines : l'adrénaline et la noradrénaline.
- Glomus carotidiens. Ces formations se trouvent dans la zone sino-carotidienne, au niveau de la bifurcation des artères carotides communes. L'excitation des récepteurs Nn locaux entraîne une stimulation réflexe des centres vasomoteur et respiratoire.
Hétérogénéité des récepteurs
Malgré leur sensibilité commune à la nicotine et leur mode de fonctionnement ionotrope, les récepteurs nicotiniques ne sont pas strictement identiques dans tous les tissus.
La principale différence entre le type neuronal (ganglionnaire) et le type musculaire réside dans la composition en sous-unités. Alors que le récepteur Nm comprend quatre types différents de sous-unités ($\alpha$, $\beta$, $\gamma$, $\delta$), le récepteur Nn est constitué exclusivement de sous-unités $\alpha$ et $\beta$ de divers sous-types. Ce sont précisément ces nuances structurales qui déterminent la grande diversité des effets dans le SNC et les ganglions par rapport à la réponse univoque des muscles.
La preuve pharmacologique de cette hétérogénéité réside dans la sélectivité d'action des médicaments. Les substances stimulant les ganglions végétatifs (ganglioplégiques ou gangliostimulants) n'exercent une influence sur les récepteurs des muscles squelettiques qu'à des doses considérablement plus élevées.
Il est possible de mémoriser la localisation des récepteurs de type neuronal (Nn) grâce aux initiales de la structure GNC : Ganglions (végétatifs), Nadrénales (médullo-surrénale), Carotidiens (glomus carotidiens).
Questions des cours et des examens
En quoi un récepteur ionotrope diffère-t-il des autres ?
Un récepteur ionotrope est directement couplé à un canal ionique (dans ce cas, sodique). Lors de la liaison avec le médiateur, il ouvre lui-même le pore pour les ions, ce qui garantit une vitesse de transmission du signal très élevée sans l'intervention de cascades intracellulaires complexes.
Combien de molécules d'acétylcholine faut-il pour activer le récepteur ?
Pour l'activation complète d'un récepteur nicotinique, la liaison de exactement deux molécules d'acétylcholine est nécessaire. Celles-ci interagissent avec des sites spécifiques situés sur les deux sous-unités alpha de la glycoprotéine.
Pourquoi les gangliostimulants ont-ils peu d'effet sur les muscles ?
Cela est dû à l'hétérogénéité (la diversité) des récepteurs. Les récepteurs musculaires (Nm) et ganglionnaires (Nn) ont une composition en sous-unités différente ; par conséquent, les médicaments stimulant sélectivement les ganglions n'agissent sur les muscles qu'à des doses très élevées.
À étudier également sur le sujet
- Mécanisme de libération des catécholamines par les cellules de la médullo-surrénale
- Rôle de la zone sino-carotidienne dans la régulation réflexe de la respiration
- Différences dans la composition en sous-unités des récepteurs nicotiniques du système nerveux central
- Utilisation des ganglioplégiques en pratique pharmacologique
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