2.7 Neurotransmission. Le récepteur nicotinique à l'acétylcholine
Les récepteurs de l'acétylcholine (neurotransmetteur) se trouvent dans la membrane post-synaptique de neurones (dans le système nerveux central et dans les ganglions végétatifs) ou de cellules musculaires (muscles striés au niveau de la jonction neuromusculaire): ce sont des canaux qui laissent passer Na+ et K+. En absence d'acétylcholine ces canaux sont fermés (état de repos). Le canal a été bien étudié dans l'organe électrique du poisson Torpedo marmorata où il est exprimé en grande quantité, générant un potentiel membranaire capable d'induire un choc électrique destiné à tuer les proies.
Le canal est un pentamère, constitué de deux sous-unités \(\alpha\) et de trois sous-unités \(\alpha,\beta,\lambda\). Chaque sous-unité est un protéine membranaire qui traverse la membrane quatre fois par une hélice \(-\alpha\) (segments M1 à M4) L'ensemble forme un pore.
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A l'état fermé le passage des ions est empêché par la présence au niveau de la porte de résidus leucine (résidus hydrophobes sur M2). La libération d'acétylcholine dans la fente synaptique est suivie de la fixation d'une molécule d'acétylcholine sur chacune des deux sous-unités \(-\alpha\) résultant dans le déplacement des leucines ouvrant ainsi la porte du canal. C'est le Na+ qui passe tout d'abord grâce à son gradient de concentration et au potentiel membranaire ici en synergie (ces deux forces s'opposent dans le cas de K+, ce qui limite le mouvement de cet ion). Le flux de Na+ vers l'intérieur (25 000 ions par msec) réduit le potentiel membranaire provoquant ainsi le début de la phase ascendante du potentiel post-synaptique.
Lorsque cette dépolarisation atteint -45 mV, elle déclenche l'ouverture d'un second type de canal : le canal Na+ dépendant du voltage ce qui entraîne une entrée supplémentaire de Na+. Le potentiel membranaire est ainsi amené à +50 mV, c'est le potentiel d'action qui se propage sur la membrane post-synaptique : Ce sujet sera à nouveau abordé dans la ressource « la transduction du signal ».
Ce récepteur à l'acetylcholine peut être également ouvert par la nicotine, qualifiée donc d'agoniste de l'acétylcholine. C'est la raison pour laquelle le récepteur est appellé « nicotinique » (récepteur AChn). La dépendance physique et psychologique au tabac s'explique par l'effet pharmacologique de la nicotine qu'il contient.
Remarque :
Le récepteur AChn est également la cible de nombreuses toxines qui bloquent le site de fixation de l'acétylcholine. Par exemple, les toxines de venin de serpent, bungarotoxine et cobratoxine, en s'attachant spécifiquement et définitivement au récepteur agissent comme des antagonistes, entraînant donc la paralysie des proies par blocage de la transmission au niveau des jonctions neuromusculaires. Un autre exemple concerne le curare (tubocurarine), un extrait végétal utilisé par les Indiens d'Amérique de Sud pour empoisonner leurs flèches. Ce poison se fixe d'une façon réversible sur le récepteur et induit une relaxation musculaire transitoire (utilisé aussi en chirurgie pour relaxer les muscles).
Le récepteur à l'acétylcholine peut également être la cible d'anticorps auto-immuns produits au cours d'une maladie appelée Myasthenia gravis. La destruction des récepteurs qui en résulte (les malades perdent 2/3 de leurs récepteurs) provoque une faiblesse musculaire car la dépolarisation déclenchée par l'acétylcholine n'atteint que très rarement le seuil (-45 mV) suffisant pour déclencher le potentiel d'action musculaire. Cette affection se caractérise par le symptôme des paupières tombantes.