Comment agissent les drogues sur le cerveau

CH2 : COMMUNICATION NERVEUSE
INTRODUCTION
Comment la douleur est-elle ressentie par le cerveau ? Comment peut s’atténuer la douleur ?
Comment agissent les drogues sur le cerveau ?
I
CIRCULATION DES MESSAGES DANS LES VOIES DE LA DOULEUR
A. Messages nerveux de la douleur
1 Le message sur la fibre nerveuse
2 L’activité électrique sur le nerf
3 Transmission des messages entre deux neurones
B. La voie nociceptive
1 Neurones et centres nerveux mis en jeu
2 Voie empruntée par les messages nociceptifs
II
MODULATION DU MESSAGE NOCICEPTIF DANS LA MOELLE EPINIERE
A. Modulation naturelle
B. Modulation artificielle
III
MODULATION DU SYSTEME CEREBRAL DE RECOMPENSE
A. Le système cérébral de récompense
B. Modulation du système de récompense 1 : modulation naturelle du système de récompense
2 : modulation artificielle du système de récompense
C. Tolérance et dépendance
action de l’héroïne, tolérance et dépendance à l’héroïne
CONCLUSION
I
CIRCULATION DES MESSAGES DANS LES VOIES DE LA DOULEUR
plan
Qu’est-ce que le message nerveux ? Comment circule-t-il ? Sur quelles voies nerveuses ?
1.


MESSAGES NERVEUX DE LA DOULEUR (MESSAGE NOCICEPTIF)
Le message sur la fibre nerveuse
Le message nerveux est une succession de signaux électriques
appelés potentiels d’action (P.A)
Un potentiel d’action est une modification temporaire du potentiel
électrique de la fibre.
Cette modification est constante, quelque soit la stimulation et quelque
soit l’endroit du neurone : elle est rapide (durée = 1 ms), brutale (fort
changement de potentiel) et d’amplitude de 100 mv.
Le message nerveux est codé en fréquence de P.A :
Les amplitudes et durées des P.A. sont constantes, quelque soit la
fibre nerveuse et le message : seul le nombre des P.A. changent : plus
l’intensité de la douleur est forte plus la fréquence (= nombre par unité
de temps) des P.A. est élevée.
100 mV
A
Message nerveux
20 ms
St1
stimulus
St2
St3
St4
2.
L’activité électrique sur le nerf
Le message nerveux global sur un nerf, qui est un ensemble de fibres nerveuses, correspond à l’ensemble des
messages nerveux des fibres de ce nerf. Plus les P.A. sont nombreux sur les fibres et plus les fibres actives sont
nombreuses, plus le signal électrique global sur le nerf est ample.
3.
Transmission des messages entre deux neurones
Le message nerveux se propage sur la fibre en conservant sa fréquence de P.A mais ne franchit pas synapse.
La synapse = membrane pré-synaptique, fente synaptique, membrane post-synaptique est une discontinuité entre
les neurones ; elle est dissymétrique : le bouton pré-synaptique contient des vésicules de neurotransmetteurs.
Le message nerveux du neurone prés-synaptique déclenche l’expulsion des neurotransmetteurs qui diffusent
dans la fente et se fixent sur les récepteurs post-synaptiques. Cette fixation créé un nouveau message sur le
neurone post-synaptique.
Molécule de neurotransmetteur
Structure d’une synapse
 neurone post-synaptique
 fente synaptique
 neurone pré-synaptique
 Vésicules synaptiques
Récepteur de la membrane
Message électrique
Message chimique
Message électrique
L’association neurotransmetteur/récepteur est cassée rapidement par les enzymes de la fente, ce qui interrompt
la transmission chimique ; les molécules de neurotransmetteur peuvent être recaptées par le bouton pré-synaptique.
B
LA VOIE NOCICEPTIVE
1. Neurones et centres nerveux mis en jeu



Les corps cellulaires des neurones médullaires forment des centres nerveux localisés dans les cornes dorsales
de la substance grise de la moelle épinière.
Les fibres nerveuses sont les prolongements cytoplasmiques des corps cellulaires et se regroupent dans les
nerfs et la substance blanche. Si la fibre est entourée de myéline, la vitesse du message s’accélère.
Les corps cellulaires des neurones sensitifs se localisent dans les ganglions des racines dorsales.
MOELLE EPINIERE
Vers le cerveau
Racine dorsale
Ganglion dorsal
Neurone sensitif
neurone médullaire
Nerf rachidien
Racine ventrale
substance blanche
substance grise
2. Voie empruntée par les messages nociceptifs :
plan
Le message douloureux se créé sur des terminaisons de fibres sensitives appelées nocicepteurs.

Ce message se propage sur des fibres sensitives jusqu’au ganglion rachidien, puis dans la racine dorsale et la
substance blanche, jusqu’à la corne dorsale de la substance grise.

Au bouton synaptique, ce message nerveux déclenche l’expulsion de neurotransmetteurs, substance P et
glutamate qui se fixent sur les récepteurs post-synaptique et créent un nouveau message nerveux.

Ce nouveau message remonte vers le cerveau par des groupes de fibres appelés faisceaux ascendants.

Les neurones recevant ces messages douloureux forment les centres cérébraux
nociceptifs, dans le cortex, responsables de la sensation douloureuse.
Stimulus
Vers le cerveau

Neurone sensitif
Neurone médullaire
BILAN : Le message nociceptif, ensemble de PA successifs tous identiques, codé en fréquence de PA,
circule sur les fibres sensitives jusqu’au bouton synaptique où il provoque l’expulsion des
neurotransmetteurs, substance p et glutamate, dans la fente synaptique ; ces molécules se fixent sur les
récepteurs du corps cellulaire du neurone post-synaptique, logé dans la corne dorsale de la moelle épinière.
Cette fixation des neurotransmetteurs sur leur récepteur crée un nouveau message nerveux vers le cerveau,
à l’origine sensation douleur.
II :
MODULATION DU MESSAGE NOCICEPTIF
plan
Comment les messages nociceptifs sont-ils modifiés ?
Aux cornes dorsales, des inter-neurones issus du cerveau
expulsent des neurotransmetteurs « enképhaline » :

qui se fixent sur des récepteurs des neurones
médullaires et freinent les messages vers le cerveau.
Stimulus

Neurone sensitif
ou qui se fixent sur les fibres sensitives et bloquent
l’expulsion de la substance P et du Glutamate.
Stimulus
Neurone à enképhaline
Vers le cerveau
MODULATION NATURELLE (= ENDOGENE) DANS LA MOELLE EPINIERE
Neurone médullaire
Neurone à enképhaline
Vers le cerveau
A.
Neurone sensitif
Neurone médullaire
La cause de la douleur (coupure ou brûlure…) et les messages nerveux sensitifs existent toujours, mais les
messages médullaires sont moins nombreux vers cerveau : c’est l’analgésie. L’enképhaline, substance produite
par nos neurones, est détruite rapidement par les enzymes synaptiques : son action modulatrice est donc brève.
B.
MODULATION ARTIFICIELLE (= EXOGENE) DANS LA MOELLE EPINIERE
plan
Comme l’enképhaline, la morphine inhibe la création des messages nociceptifs médullaires dans la corne dorsale.
La morphine extraite du pavot (molécule exogène = non fabriquée par nos neurones) et l’enképhaline ont une forme
voisine : toutes les deux se fixent sur les mêmes récepteurs de type opioïde, et avoir le même effet inhibiteur.
La morphine agit plus longtemps et plus fortement que l’enképhaline car elle est difficilement détruite par les
enzymes synaptiques.
D’autres molécules comme les venins, les toxines, les drogues agissent comme la morphine sur notre organisme.
III MODULATION DES MESSAGES DANS LE SYSTEME CEREBRAL DE RECOMPENSE
A.
LE SYSTEME CEREBRAL DE RECOMPENSE
Des neurones de la base du cerveau libèrent la dopamine,
neurotransmetteur qui stimule des neurones du cortex,
responsables de la sensation de plaisir.
L’ensemble de ces neurones contrôle l’émotivité, la motricité et
l’attention et forment le système cérébral de récompense.
B.
1)
Hémisphère cérébral
droit
Cortex
frontal
hypothalamus
Amas de neurones
dopaminergiques
MODULATION DU SYSTEME DE RECOMPENSE
plan
Le système de la
récompense
cervelet
Modulation naturelle du système de récompense
Les neurones à dopamine sont
inhibés (= freinés) par des neurones
dont le neurotransmetteur est le
GABA : l’activité du système de
récompense est constamment
modérée.
Neurone excitateur
NEURONE A DOPAMINE
dopamine
GABA
Neurone inhibiteur
(Neurone à GABA)
message créant la sensation
de plaisir vers le cortex
Les corps cellulaire des neurones à GABA possèdent des récepteurs à enképhaline : or ce neurotransmetteur
freine l’activité des neurones, qui produisent moins de GABA sur les neurones à dopamine ; la stimulation du
système de récompense augmente.
Aire TEGMENTALE
Neurone excitateur
noyau ACCUMBENS
SYNAPSE A DOPAMINE
dopamine
neurone à dopamine
Bouton synaptique
Vésicules à dopamine
Pas de GABA
Message correspondant
à la sensation de plaisir
Neurone inhibiteur à GABA


Enképhaline


Neurone inhibiteur à enképhaline
Récepteurs à dopamine
1 = expulsion de la dopamine ;
2 = diffusion de la dopamine dans la fente synaptique et
fixation sur le récepteur à dopamine ;
3 = recapture de la dopamine par le bouton synaptique ;
4 = destruction de la dopamine par les enzymes synaptiques.
L’enképhaline est vite détruite ou recaptée, ce qui provoque le retour à la stimulation modérée du cortex.
Neurone à
enképhalines
Fonctionnement du système de récompense
Neurone à GABA
Messages
Pas de dopamine
Récepteur
nerveux
Zones du cerveau
impliquées dans
les sensations de
plaisir
Neurone D
inhibé
Activation du système de récompense
Libération
d’enképhalines
Neurone
activateur
En absence de stimulus agréable :
- Pas de message sur le neurone
activateur du neurone à dopamine.
- Nombreux messages sur le neurone
inhibiteur à GABA. La libération du
GABA inhibe le neurone à dopamine.
- Pas de massage sur le neurone à
dopamine : aucune dopamine.
- Pas de plaisir ressenti
Inhibition du
neurone à GABA
Libération de
dopamine
Zones
impliquées dans
les sensations
de plaisir
Sensation
de plaisir
Stimulus agréable :
active le neurone à
enképhalines et le
neurone activateur du
neurone à D
En présence d’un stimulus agréable :
- Nombreux messages sur le neurone
activateur du neurone à D et le neurone à
enképhaline.
- Libération d’enképhalines qui inhibe l’activité
du neurone à GABA.
- Nombreux messages sur le neurone à
dopamine : libération de dopamine dans les
zones du cerveau impliquées dans le plaisir
= « récompense ».
2)
Modulation artificielle du système de récompense
plan
Morphine et héroïne miment l’activité de l’enképhaline en l’exagérant fortement et longtemps, car ils ne sont pas
détruits par les enzymes synaptiques.
cortex
Prise
d'héroïne
Neurone inhibiteur
Neurone à GABA
+ dopamine
- GABA
Nombreux messages nerveux
Peu de message nerveux
+ plaisir
Neurone à dopamine
Pas d’inhibition
Nicotine et alcool stimulent directement les neurones à dopamine
Action amphétamine : expulsion massive de dopamine
Action cocaïne : blocage de la recapture de la dopamine
C.
TOLERANCE ET DEPENDANCE
plan
Action de l’héroïne (= morphine modifiée chimiquement) :
 Effet immédiat : disparition des douleurs, excitation, replis sur soi et impression de planer
 Effet à long terme : angoisse, irritabilité, excitation
Tolérance à l’héroïne
Après l’usage d’une drogue comme l’héroïne, les neurones deviennent tolérants, c’est-à-dire qu’ils s’adaptent à la
forte stimulation en fabriquant un grand nombre de récepteurs : l’effet recherché se fera donc avec une dose toujours
plus forte que la précédente. La tolérance amène au risque de l’overdose (respiration bloquée pour l’héroïne).
Dépendance à l’héroïne
Lorsque l’usager ne peut plus se passer physiologiquement ou psychologiquement de la drogue, il est devenu
dépendant ; l’état de manque psychologique et physiologique pousse à une nouvelle prise.
 Dépendance psychologique = l’état de manque : malaise, angoisse, dépression
 Dépendance physiologique = l’état pathologique : douleurs, crampes, nausées, vomissements
Le sevrage : = Arrêt lent ou brutal des prises de drogues, qui est associé :

à des produits de substitution : METHADONE et SUBUTEX

à une aide psychologique.
CONCLUSION
plan
Les messages nerveux nociceptifs, codé en fréquence de PA, sont transmis par les neurotransmetteurs au
niveau des synapses entre 2 neurones dans la corne dorsale ou dans le système cérébral de récompense.
Les nouveaux messages nerveux créés sont à l’origine des sensations douloureuses ou des sensations de
plaisir suivant le centre cérébral qui les reçoit et qui les traite.
Des molécules exogènes comme la morphine peuvent se fixer sur les récepteurs à enképhaline et freiner la
création des messages douloureux dans la moelle épinière ou freiner les messages inhibiteurs de sécrétion
de dopamine dans le système de récompense du cerveau.
Les drogues, grâce à la similitude de leur forme moléculaire, peuvent mimer l’action des enképhalines sur
leur récepteur. L’action des drogues est forte car les enzymes synaptiques ne les détruisent pas et leur
présence dans la fente synaptique est longue et leur quantité importante. La tolérance des neurones à ces
substances conduit à la dépendance et éventuellement à la mort si le sevrage ne peut s’effectuer.