L’alcoolisme, c’est génétique, docteur ?

L’acide gamma-aminobutyrique (GABA) est synthétisé dans le cerveau à partir du glutamate et ces deux acides aminés sont d’importants neurotransmetteurs agissant sur les flux d’ions au niveau des jonctions synaptiques qui sont au cœur même de l’apparition de l’influx nerveux essentiel par exemple pour l’activité musculaire mais aussi dans de nombreux autres fonctions cérébrales. Le GABA, pour faire simple parce que tout est compliqué dans le système nerveux (voir le schéma de Wikipedia), diminue la résistance « électrique » au niveau des jonctions synaptiques en ouvrant les vannes des canaux ioniques permettant aux ions chlore et potassium de circuler presque librement. Le GABA est donc un inhibiteur de la transmission synaptique de l’influx nerveux contrairement au glutamate qui a un effet globalement inverse.

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Le GABA agit en se fixant sur un récepteur appelé GABA-A associé au niveau de la membrane synaptique au canal ionique spécifique de l’ion chlore et avec l’ouverture du canal ionique cet ion chlore fuit vers le neurone (en vert dans la figure) provoquant un arrêt de la transmission synaptique. Comme si ce n’était pas déjà passablement compliqué, ce récepteur A du GABA est en fait un complexe de cinq protéines qui subissent des changements de structure conduisant à l’ouverture du pore par lequel s’échappe l’ion chlore. Mais ce récepteur est aussi sensible à toutes sortes de drogues dont par exemple les benzodiazépines, certains barbituriques ou encore tout simplement l’alcool. Ces drogues, dont l’alcool, ont des effets sédatifs ou relaxants comme les benzodiazépines telle que le Myolastan (Tétrazépam), un décontractant musculaire bien connu des sportifs ou encore le Valium (Diazépam) bien connu pour ses propriétés relaxantes.

Le but de récentes recherches sur la sous-unité beta-1 du récepteur A du GABA effectuées à l’Université de Newcastle était de tenter de trouver une explication à l’apparition de l’alcoolisme. Certes l’alcoolisme est un phénomène complexe résultant de la conjonction de multiples causes mais l’intérêt d’une étude plus détaillée de cette sous-unité du récepteur du GABA a été justifiée par la découverte fortuite qu’une infime mutation du gène codant pour cette protéine rendait des souris complètement alcooliques, en quelque sorte une preuve lointaine et indirecte d’une origine génétique de l’alcoolisme. Cette sous-unité du récepteur est codée par le gène Gabrb1 et en soumettant des souris à un agent mutagène puissant (N-éthyl-N-nitroso-urée) les biologistes ont finalement pu développer un modèle de souris alcooliques qui refusent catégoriquement de boire de l’eau à moins que celle-ci contienne au moins 10 % d’alcool, deux fois plus qu’une bière courante dont je suis un gros consommateur. Cette mutation induit le changement d’un seul acide aminé de la protéine, c’est-à-dire tellement peu de chose que cette découverte est une vraie chance pour aller plus en avant dans la connaissance de l’addiction à l’alcool.

J’avais parlé il y a quelques semaines (voir le lien) de la dépendance aux sucreries qui s’expliquait par une stimulation du noyau accumbens, le centre cérébral du plaisir. Cette mutation qui rend les souris alcooliques a justement un effet marqué sur ce noyau en y augmentant l’activité électrique spontanée, ce qui a pour effet d’amplifier le désir d’alcool à un point tel que les souris sont prêtes à dépenser de l’énergie en faisant des exercices physiques leur permettant d’atteindre la boisson alcoolisée et boire plus qu’elles n’en ont besoin jusqu’à devenir complètement ivres. Ce résultat explique que certains traitements contre l’alcoolisme impliquent entre autres médicaments des benzodiazépines qui agissent alors comme antidépresseurs tout en interagissant avec le récepteur du GABA. Une piste de recherche est donc ouverte pour trouver de nouvelles approches pharmacologiques malgré l’extrême complexité du mode d’action du GABA.

Source : University of Newcastle press release

https://jacqueshenry.wordpress.com/2013/10/17/oui-lobesite-est-une-maladie/

La mauvaise humeur ? C’est génétique !

 

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Dans un précédent billet daté du 14 octobre, je dissertais du rôle de l’irisine sur l’interconnectivité des neurones lors d’un exercice musculaire en mettant l’accent sur la très complexe régulation du processus, régulation sur trois niveaux, mise en place par l’organisme pour éviter tout déséquilibre. Il en est de même avec les trois principaux neurotransmetteurs que sont la dopamine, la sérotonine et la norépinéphrine. Ce dernier neurotransmetteur est aussi appelé par certains noradrénaline et ce nom rappelle une expression bien connue du genre « une décharge d’adrénaline » quand on est en danger. C’est un peu vrai puisque la norépinéphrine est aussi appelée l’hormone du stress avec comme premier effet une augmentation du rythme cardiaque. Mais ce n’est pas tout, afin d’éviter une sorte de conflit au niveau des réponses du cerveau contre lesquels on est parfois impuissant puisqu’en définitive toutes les émotions, pour ne citer que cet exemple, déclenchent des processus chimiques et enzymatiques sur lesquels on n’a que peu ou pas de pouvoir du tout par la raison, la norépinéphrine dérive chimiquement de la dopamine et ses effets aboutissent à une meilleure attention sur les évènements extérieurs. Le diagramme de Venn illustre parfaitement cette interaction intime au niveau des neurones dits dopaminergiques et adrénergiques respectivement pour ces deux neurotransmetteurs.

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L’action de ces derniers est initiée quand le neurotransmetteur se lie à son récepteur spécifique pour déclencher une cascade de processus qui vont avoir de multiples effets sur la physiologie générale et aussi sur le « ressenti » d’une situation particulière. Par exemple, la vue d’un serpent, d’un rat ou d’une araignée déclenche la production de norépinéphrine par le système sympathique et appuie sur le bouton « alarme » de notre inconscient, en fait sur tout le fonctionnement du cerveau, avec comme résultat un comportement du genre « danger, fuyons ! », signal accompagné d’une augmentation du flux sanguin dans les muscles, le coeur bat plus vite, pour se préparer à la fuite et un apport en énergie sous forme de glucose aussi bien au niveau du cerveau, pour vite réfléchir à l’urgence de la situation que des muscles pour tout aussi vite déguerpir. C’est un peu comme ça que ça se passe et tout doit rentrer dans l’ordre rapidement sinon il s’installerait alors un désordre qui conduirait par exemple à une anxiété permanente, à des comportement étranges de panique incontrôlée ou encore à des phobies inexpliquées avec une détérioration progressive du pouvoir de décision. On voit donc que les neurotransmetteurs jouent un rôle central dans nos comportements sur lesquels nous n’avons pas beaucoup de pouvoir. Enfin quand on a fui le danger la sérotonine prend en quelque sorte le dessus si on peut parler ainsi et on éprouve un genre de satisfaction d’avoir échappé au danger (voir le diagramme de Venn tiré de Wikipedia). Les chimistes se sont naturellement intéressé de très près depuis des décennies à ces trois neurotransmetteurs pour tenter de traiter avec succès d’ailleurs certains troubles psychiques. Les amphétamines, par exemple, augmentent la production par les vésicules synaptiques aussi bien de la dopamine que de la norépinéphrine. C’est la raison pour laquelle les « amphets » sont des stimulants (à consommer avec extrême modération voire pas du tout) si prisés surtout des personnes qui ont des phobies ou des paniques compulsives. J’ai mentionné plus haut le fait que chaque neurotransmetteur allait se fixer sur son récepteur spécifique qui est une protéine située dans la membrane synaptique des neurones correspondants. Or, et comme mes lecteurs le savent bien, une protéine est codée par un gène qui peut avoir subi des mutations parfois anodines mais aussi pouvant être carrément pathologiques. Les médicaments interviennent alors pour corriger les défauts entrainés par ces mutations indésirables. Avec la quasi généralisation du séquençage à grande vitesse de l’ADN dans tous les domaines de la biologie, on vient de donner une explication à certains troubles liés à des mutations de l’un des récepteurs de la norépinéphrine, parce qu’il en a plusieurs pour faire les choses encore plus complexes et mieux régulées, appelé « récepteur adrénergique alpha-2 sous-type B » (ADRA2B) excusez du peu. Juste pour situer la complexité du système il y a des récepteurs dits alpha et d’autres dits beta. Les hypertendus prennent des beta-bloquants qui interfèrent avec le récepteur de type beta de la norépinéphrine et pour le ADRA2B, peu d’applications pharmacologiques sont utilisées en raison d’effets secondaires particulièrement indésirables entre autres sur le muscle cardiaque et les muscles lisses. Mais revenons aux discrètes mutations identifiées sur le gène codant pour l’ADRA2B. La curiosité des scientifiques n’ayant pas de limite comme chacun sait, une équipe de l’Université de Colombie Britannique à Vancouver a étudié 207 personnes prises au hasard et ayant bien voulu participer à cette étude relativement simple comportant d’une part le séquençage de leur génome et d’autre part se soumettre à des tests visuels simples consistant à observer des images ou des mots variés et plutôt que de voir « la vie en rose » certains des participants à cette étude voyaient tout en « noir » parce qu’ils présentaient une mutation du gène de l’ADRA2B. De plus ces mêmes personnes avaient une perception en temps réel modifiée par rapport aux sujets témoins. Comme le dit avec un peu d’humour le Docteur Rebecca Todd, leader de cette étude, « ces personnes ont plus tendance à prendre une mine renfrognée au milieu d’une foule. Dans la nature, plutôt que d’apprécier la beauté naturelle d’un paysage, ils noteront les dangers potentiels, comme les endroits où ils pourront glisser en marchant ou recevoir un rocher à l’aspect branlant qui pourrait leur tomber dessus ». Ces résultats appréhendent sous un nouvel éclairage comment la génétique, combinée à d’autres facteurs tels que l’éducation ou la culture, peut expliquer les différences d’affect, de perception émotionnelle ou encore la subjectivité de chaque individu. En conclusion, on est tous différents parce que notre patrimoine génétique est unique.

Sources: University of British Columbia et Wikipedia

Le contrôle de la bonne humeur dans le cerveau …

Quand je me hasarde sur mon blog à des commentaires politiques, climatiques ou économiques, je me rends compte en réalité que ce n’est pas vraiment mon domaine de prédilection mais il m’arrive parfois d’avoir une envie irrésistible de cracher mon venin en lisant, atterré, que la France est maintenant sur une pente descendante qui va donner le vertige à bien des insouciants faisant le plein de soleil sur les plages ou à la campagne car il faudra payer les impôts à la rentrée, c’est promis, et pour beaucoup ce sera douloureux, très douloureux, surtout pour ceux qui n’ont jamais été habitués à faire un chèque à la Trésorerie du coin, quelques millions de nouveaux contribuables paraît-il, bref, ils vont sentir passer leur douleur et leur cerveau en sera tout tourneboulé. Et pourtant, le cerveau, cet organe dont on découvre jour après jour les mécanismes intimes de fonctionnement nous réserve encore des surprises, et pour encore des années. Si l’emprise des évènements sur l’humeur d’un individu est réelle, en fait tout est affaire de chimie dans le cerveau. Bien que j’aie nullement envie d’ennuyer mes lecteurs avec ces quelques rappels de chimie du cerveau, ils sont néanmoins utiles pour la bonne compréhension de la suite de mon exposé. Il y a dans le cerveau trois neurotransmetteurs associés à la bonne humeur, le stress et la sensation de bien-être : la sérotonine, la norépinéphrine et la dopamine. La sérotonine

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issue de l’aminoacide essentiel appelé tryptophane est considérée comme contribuant au bien-être ou à la satisfaction, dont la satisfaction « digestive » puisque cette petite molécule (voir la formule) est très active au niveau de l’intestin. Quelle plus grande satisfaction qu’une bonne digestion après un excellent repas ! La seconde substance qui contrôle notre humeur, qu’on le veuille ou non, c’est comme ça car tout est de la chimie, est la norépinéphrine aussi appelée noradrénaline.

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Adrénaline ? Ca rappelle quelque chose du genre, se faire du souci, avoir le cœur qui bat trop vite, ou sentir des sueurs froides couler le long du dos. La norépinéphrine est le neurotransmetteur du stress. La norépinéphrine est issue d’un autre aminoacide, la tyrosine mais je n’entrerai pas dans les détails. Reste un troisième neurotransmetteur important, la dopamine.

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La dopamine joue un rôle essentiel dans de nombreuses fonctions cérébrales depuis le contrôle de la locomotion (voir la maladie de Parkinson), la motivation, les mécanismes de la récompense, le plaisir sexuel et même la lactation, j’en ai parlé dans plusieurs précédents billets. Bref, si on examine rapidement les formules chimiques de ces trois neurotransmetteurs, on s’aperçoit qu’ils ont en commun un groupe d’atomes appelé fonction amine (-NH2) et comme il faut aussi que le cerveau gère correctement l’abondance de ces trois composés, il existe un système très efficace qui consiste à détruire tout simplement ces derniers à l’aide d’une activité enzymatique dédiée qu’on appelle la mono-amine oxydase (MAO-A), encore faut-il que cette activité soit optimale sinon l’humeur pourrait changer du tout au tout et on pourrait devenir agressif ou au contraire totalement morose ou encore « parkinsonien » avant l’âge … Le cerveau a mis au point un système très sophistiqué pour réguler la teneur en ces trois neurotransmetteurs en agissant directement sur la MAO-A que l’on vient juste de découvrir au RIKEN Brain Science Institute à Wako dans la préfecture de Saitama au Japon. Je ne voudrais pas fatiguer mes lecteurs par une longue dissertation au sujet de cette découverte car celle-ci est parfaitement illustrée à l’aide des deux schémas reproduits à partir du lien indiqué. Pas assez de MAO-A, l’agressivité devient un trait dominant du comportement, trop de MAO-A on est au contraire anxieux et on a tendance à rechercher une certaine entraide. Ces travaux ont été menés à bien en utilisant des souris dont le gène RING, qui code pour un enzyme participant à la dégradation de la MAO-A (ubiquitin proteasomal system) a été modifié et ces souris sont devenues incapables de moduler la teneur en ce dernier enzyme, précipitant l’apparition de troubles comportementaux sérieux en raison du manque total de contrôle de la teneur respective en ces trois neurotransmetteurs dont il était question plus haut. Peut-être, pour en revenir au début de mon billet, quand certains citoyens recevront leur feuille d’impôts au retour de leurs vacances, tout va se dérégler dans leur cerveau, mais espérons que le calme l’emportera sur l’agressivité …

Aruga

 

MAOA-ubiquitination

http://www.riken.jp/en/