Cas de l`α-MSH

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Pharmacologie TD pour TP
Jean Pierre Gomez
Semestre 4
Les récepteurs
Récepteur :
Transduction nécessite une étape de couplage du ligand avec le récepteur, nécessite la production
d’un second messager, molécule diffusible qui va être véhiculée au niveau intra cellulaire pour
déclencher un effet biologique. On les appelle second messagers car le premier est le ligand. En
réalité, ce schéma simple est beaucoup plus complexe.
La première possibilité est le fait qu’un même récepteur peut être couplé à 2 systèmes de couplages
différents.
PLC : phospholipase C
PLA2 : Phospholipase A2
AC : Adénylate cyclase
I.
Etude des récepteurs de la cellule pigmentaire de poisson
La plupart des poissons téléostéens (qui présentent une arrête centrale) présentent des écailles sur
leur face externes, qui correspondent au prolongement du derme. Ce sont des structures inertes que
l’on pourrait qualifier de plaques cornées, disposées sur les poissons pour les protéger, et dans
certains poissons comme le gardon (Gardonus rutilus), la disposition des écailles est de type
élasmoïde, c'est-à-dire que les écailles sont disposées en rangées qui se chevauchent, le bord libre
d’une écaille recouvre la partie derme de l’écaille suivante. On constate que sur l’écaille il y a un
certain nombre de stries. Par exemple, les stries radiaires sont disposées en rayons, et les stries
concentriques sont disposées en parallèle les unes par rapport aux autres. Elles apparaissent avec
l’âge du poisson. Plus un poisson vieillit, plus les stries s’accroissent. Au niveau de ces écailles on
trouve un certain nombre de cellules pigmentées, les Chromatophores, de différents types :




Xantophores : cellules pigmentaires de couleur jaune
Erythrophores : cellules pigmentaires de couleur rouge
Guanophores : aspect irisée, prend toutes les couleurs de l’arc en ciel
Mélanophores (mélanocytes) : aspect étoilé, disposés sur les stries radiaires ou sur les stries
concentriques, de couleur noire due à la mélanine, pigment noir
La mélanine est condensée en granules pigmentaires appelés mélanosomes, ce sont des grains de
mélanine. Ces mélanosomes ne sont observables qu’en microscopie électronique. Les mélanosomes
se déplacent sur le cytosquelette, sur un réseau de fibres, appelés microtubules. Ils prennent
naissance dans le centrosome, structure à proximité du noyau.
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Récepteur α2
centrosome
+
-
mélanosome
Extrémité + : lieu de la polymérisation, formation du microtubule
Extrémité - : là où le microtubule se dissocie, à proximité du noyau
Cela n’a rien à voir avec des charges électriques. Le mélanosome se déplace sur le microtubule, il
n’est pas fixé directement dessus, il est relié au réseau de microtubule par des molécules de liaison
appelées molécules de kinésine. Le mélanosome se déplace vers le noyau ou vers la périphérie,
suivant comment se font les ponts de liaison. Ils se font en fonction du niveau de phosphorylation
des kinésines, déterminé par la protéine kinase A, qui va phosphoryler les kinésines en fonction du
taux d’AMPc intracellulaire.
II.
La dispersion ou la concentration
Les mélanosomes peuvent se disperser vers la périphérie, alors que la concentration correspond à un
regroupement des mélanosomes vers le centre de la cellule.
A.
Cas de l’adrénaline
L’adrénaline est une hormone synthétisée par les glandes surrénales. Ce sont des glandes situées au
dessus des reins. L’adrénaline est libérée en cas de stress. Cette adrénaline est aussi libérée par les
terminaisons nerveuses du système nerveux périphérique, en particulier par la branche sympathique.
Chez le poisson, en cas de stress, l’adrénaline va provoquer dans le mélanocyte une concentration
des cellules pigmentaires, et donc ils se regroupent au centre de la cellule. On teste les effets de
l’adrénaline en présence d’un médicament, le tartrate d’Ergotamine, qui est une molécule à
structure très complexe. C’est une molécule antagoniste compétitive des récepteurs α2
adrénergiques. Quand on l’applique sur le mélanoside, et que dans un second temps on applique de
l’adrénaline, on constate que le phénomène de concentration des cellules pigmentaires ne s’observe
plus. Le récepteur est couplé à une protéine Gi (i = inhibitrice). Elle inhibe l’adénylate cyclase, AC. Gi
fait le lien entre le récepteur et l’AC. L’AC transforme l’ATP en AMPc. La concentration en AMPc
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intracellulaire diminue, donc il y a moins de PKA, donc un baisse de la phosphorylation des kinésines,
et donc on va avoir une migration des mélanosomes vers le noyau. Ce phénomène provoque au final
un éclaircissement général du poisson, ce qui permet au poisson d’échapper à ses prédateurs. Il va
devenir de plus en plus transparent et se confondre dans l’environnement.
B.
Cas de l’α-MSH
On testera aussi l’α-MSH (α mélanocyte stimulating hormon). Elle est sécrétée par les systèmes
neuro-sécrétoire caudal, système situé au niveau de la queue du poisson. Ca forme une glande. Chez
l’homme, elle est synthétisée au niveau de l’hypophyse postérieure, glande située à la base du
cerveau, elle se trouve juste au dessus du palais. L’α-MSH a un rôle beaucoup plus important chez les
poissons et les amphibiens que chez l’homme, puisqu’elle contrôle la coloration de la peau de
l’animal. On prend par exemple le caméléon. Chez l’homme, elle intervient pour le bronzage,
puisqu’elle entraine la migration des mélanocytes pour les ramener au niveau de la peau. C’est une
hormone qui est un petit peptide de 13 acides aminé. Quand on applique de l’α-MSH sur les
mélanocytes du poisson, les mélanosomes vont avoir tendance à se répartir en périphérie de la
cellule. Il existe des récepteurs à l’α-MSH sur la cellule. Ces récepteurs sont couplés à la protéine Gs
(stimulante) qui active l’adénylate cyclase, ce qui entraine l’élévation de la concentration
intracellulaire en AMPc. Cette AMPc active la protéine kinase A (PKA), ce qui entraine une
phosphorylation des kinésines. D’une manière générale, l’α-MSH entraine un assombrissement du
poisson.
C.
Cas de l’acétylcholine
L’acétylcholine est une hormone libérée par le système nerveux, par sa branche parasympathique.
C’est un neurotransmetteur. L’acétylcholine entraine un léger effet de concentration sur les
mélanosomes. Elle agit par l’intermédiaire d’un récepteur M2 à l’acétylcholine, c’est un récepteur
muscarinique, en effet, la muscarine, substance issue de l’amanite, agit sur ces récepteurs et les
active, la muscarine est un agoniste de ces récepteurs. Ces récepteurs sont couplés à une protéine
Gi. Le taux d’AMPc diminue. Les mélanosomes auront tendance à migrer vers le noyau.
III.
L’étude d’organes isolés de mammifères
Ces techniques sont courantes en pharmacologie car elles permettent de travailler dans des
conditions proches de la situation in vivo, et parce qu’on peut tester facilement un grand nombre de
molécules. On prend par exemple l’intestin grêle de rat. La couche la plus externe est la séreuse,
c’est la couche de protection du tube digestif, elle est formée par un tissu conjonctif. Ensuite, on
trouve la musculeuse ou couche musculaire, distinguée en une couche musculaire externe, avec des
fibres disposées de manière longitudinale (parallèle au grand axe), et en une couche interne, où les
fibres sont disposées en cercle par rapport au tube digestif. On va ensuite distinguer la sousmuqueuse, couche plus interne, elle est formée de villosités. Les cellules musculaires sont capables
de se contracter de manière totalement involontaire, c’est le muscle lisse. On aura 2 types de
contractions. D’une part les contractions de péristaltisme, qui se propagent à 1cm/s, et fait avancer
les aliments dans l’intestin. Les autres contractions sont des contractions de segmentation. Il y a
contraction dans 2 régions non adjacentes du tube digestif, ce qui a pour effet de couper les aliments
en masses de plus petite taille. Ça permet de faciliter la digestion. Les cellules musculaires lisses
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présentent au niveau structural une organisation beaucoup moins développée que dans le cas des
cellules musculaires striées squelettiques. L’organisation des sarcomères est moins bien construite,
les contractions développées sont de faible importance. Les contractions sont lentes et d’amplitude
faible. Elles durent des centaines de millisecondes. On constate que le muscle lisse développe des
contractions de manière rythmique. Elles apparaissent de manière régulière dans le tube digestif, ce
qui est généré par des cellules pacemaker, ou cellules automatiques, qui sont des cellules disposées
en plexus nerveux, on va distinguer le plexus d’Auerbach, situé entre les couches musculaires
longitudinales et circulaires, et le plexus de Meissner, situé entre la couche musculaire interne
(circulaire) et la sous muqueuse. On constate que le système nerveux périphérique innerve toutefois
le tissu intestinal. L’innervation s’effectue de 2 manières :


Type syncitial/unitaire : on a affaire à un syncitium, des cellules qui fonctionnent de manière
couplée, dans cette situation, les cellules sont innervées de manière complète et unitaire, et
donc au final, on a une régulation homogène de l’ensemble de l’intestin. On le trouve aussi
dans le muscle utérin.
Type multi unitaire : on le trouve dans d’autres tissus musculaires lisses, on n’a pas affaire à
un syncitium, l’innervation est séparée au niveau des cellules, c’est ce que l’on trouve au
niveau des artères, et dans une situation qui conduit à un fonctionnement de manière
séparée des cellules. Dans cette situation, les cellules musculaires lisses ne présentent pas
d’activité spontanée.
Le système parasympathique du système nerveux périphérique active le muscle lisse intestinal. Les
récepteurs mis en jeux sont des récepteurs M2 muscariniques, tandis que le système sympathique va
intervenir dans le sens d’une utilisation du fonctionnement de l’intestin, les récepteurs mis en jeux
sont α2 et β2 adrénergiques.
L’histamine est sécrétée par la muqueuse de l’estomac. L’arrivée des aliments dans l’estomace
déclenche la sécrétion de l’histamine. Elle va se fixer sur un recepteur à l’histamine appelé R H1. Elle
est couplée à un Gs, couplé à PLC, ce qui entraine la production de Diacylglycérol (DAG), et d’Inositol
tri-phosphate (IP3). Il existe des récepteurs à l’IP3, quoi entrainent quand ils sont activés la libération
de calcium du RE lisse, et ce calcium va provoquer la contraction du tissu intestinal. On testera en TP
l’Atropine. C’est un inhibiteur compétitif des récepteurs M2 à l’acétylcholine. C’est une molécule
issue d’une plante, la belladone. Quand on applique l’atropine sur les contractions intestinales, on
constate que par rapport au cycle contraction relaxation, on va entrainer un blocage assez important
de la contraction intestinale. Dans certains cas, la contraction est totalement bloquée. Dans d’autres
cas, elle n’est bloquée que de manière partielle. Il subsiste une composante phasique ou rapide. On a
donc 2 composantes phasiques (résistante à atropine, sensible au curare) ou lentes (résistante au
curare, sensible à l’atropine). Le curare est un antagoniste des récepteurs cholinergiques
nicotiniques.
Les neurotransmetteurs régulent le fonctionnement intestinal par des réflexes nerveux courts ou
longs. Ce sont des groupes de régulation à courte distance, ou à longue distance, impliquant des
structures nerveuses sur longue distance, comme le nerf vague (parasympathique). Ces voies de
régulation permettent une régulation nerveuse qui s’accompagne aussi d’une régulation par des
hormones. En particulier, l’histamine effectue une régulation à courte ou longue distance. On parle
d’effet paracrine à courte distance, et d’effet endocrine dans le cas de distance plus longue. En
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particulier on constate que l’estomac contrôle le fonctionnement intestinal (histamine), c’est aussi le
cas de la sécrétine. Les stimuli qui entrainent la libération de ces hormones sont des stimuli
mécaniques (aliments qui arrivent et distendent les parois de l’estomac), des stimuli chimiques
(composition des éléments mangés, aliments acides entraine la production d’histamine). Les
hormones peuvent soit exciter l’intestin, soit inhiber le fonctionnement du TD. L’effet excitateur peut
être induit par des hormones telles que la Gastrine, et qui agit sur les cellules de la muqueuse
intestinale pour stimuler la sécrétion des glandes gastriques.
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Etude pharmacologique des récepteurs
du muscle dorsal de sangsue
L’objectif de ce TP est d’étudier le fonctionnement du muscle dorsal de la sangsue, et en particulier la
jonction neuromusculaire. Avec une cuve, on va prélever un morceau de muscle de sangsue, les
cellules musculaires sont sous forme de double couche, une couche de cellules longitudinales, et une
couche de circulaires.
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