Généralité
La dopamine est un neurotransmetteur important de la famille des catécholamines, avec une fonction de contrôle sur : le mouvement, la mémoire dite de travail, la sensation de plaisir, la récompense, la production de prolactine, les mécanismes de régulation du sommeil, certaines facultés cognitives et la durée d'attention.
L'aire dopaminergique comprend plusieurs sites du cerveau, dont le pars compacta du substance noire et la zone tegmentale ventrale du mésencéphale.
Des niveaux anormaux de dopamine sont responsables de plusieurs conditions pathologiques. L'une de ces pathologies est la maladie de Parkinson bien connue.
Qu'est-ce que la dopamine ?
La dopamine est une molécule organique, appartenant à la famille des catécholamines, qui joue le rôle important de neurotransmetteur dans le cerveau des humains et des autres animaux.
La dopamine est également la molécule précurseur à partir de laquelle les cellules dérivent, par des procédés spécifiques, deux autres neurotransmetteurs de la famille des catécholamines : la noradrénaline (ou noradrénaline) et l'épinéphrine (ou adrénaline).
QUE SONT LES NEUROTTRANSMETTEURS ?
Les neurotransmetteurs sont des substances chimiques qui permettent aux cellules du système nerveux, appelées neurones, de communiquer entre elles.
Dans les neurones, les neurotransmetteurs résident à l'intérieur de petites vésicules ; les vésicules sont comparables à des sacs, délimités par une double couche de phospholipides, très similaire à celle de la membrane cytoplasmique d'une cellule eucaryote saine générique.
A l'intérieur des vésicules, les neurotransmetteurs restent pour ainsi dire inertes, jusqu'à ce qu'une impulsion nerveuse arrive dans les neurones dans lesquels ils résident.
L'influx nerveux, en effet, stimule la libération des vésicules par les neurones qui les contiennent.
Avec la libération des vésicules, les neurotransmetteurs s'échappent des cellules nerveuses, occupent l'espace dit synaptique (qui est un espace particulier entre deux neurones très proches) et interagissent avec les neurones voisins, plus précisément avec les récepteurs membranaires de la neurones précités. L'interaction des neurotransmetteurs avec les neurones placés à proximité immédiate transforme l'influx nerveux initial en une réponse cellulaire très spécifique, qui dépend du type de neurotransmetteur et du type de récepteurs présents sur les neurones impliqués.
En termes plus simples, les neurotransmetteurs sont des messagers chimiques que les impulsions nerveuses libèrent pour induire un certain mécanisme cellulaire.
Outre la dopamine et ses dérivés, la norépinéphrine et l'épinéphrine, d'autres neurotransmetteurs humains importants sont : la glycine, la sérotonine, la mélatonine, l'acide gamma-aminobutyrique (GABA) et la vasopressine.
NOM CHIMIQUE DE LA DOPAMINE
Le nom chimique de la dopamine est le 4-(2-aminoéthyl)benzène-1,2-diol.
HISTOIRE DE LA DOPAMINE
Curieusement, la dopamine est un neurotransmetteur que les chercheurs ont d'abord synthétisé en laboratoire, puis trouvé dans les tissus cérébraux humains.
Datée de 1910, le mérite de la synthèse en laboratoire de la dopamine revient à George Barger et James Ewens, deux chimistes anglais de la société. Bienvenue de Londres.
Pour découvrir cependant que la dopamine est une molécule naturellement présente dans le cerveau, c'est la chercheuse anglaise Kathleen Montagu, en 1957, dans les laboratoires de la Hôpital de Runwell de Londres.
Un an après la découverte de la dopamine dans les tissus cérébraux, puis en 1958, les scientifiques Arvid Carlsson et Nils-Ake Hillarp, employés des laboratoires de pharmacologie chimique de l'Institut national de cardiologie de Suède, ont identifié et décrit pour la première fois le rôle de neurotransmetteur, recouvert de dopamine.
Pour cette découverte importante et pour avoir établi que la dopamine n'est pas seulement un précurseur de la norépinéphrine et de l'épinéphrine, Carlsson a également reçu le prix Nobel de physiologie ou médecine.
D'O VIENT LE NOM DOPAMINE ?
La communauté scientifique a adopté le terme « dopamine » parce que la molécule précurseur, à partir de laquelle George Barger et James Ewens ont synthétisé la dopamine, était la soi-disant L-DOPA.
Structure chimique
Comme indiqué, la dopamine est une catécholamine.
Les catécholamines sont des molécules organiques, dans lesquelles la présence d'un cycle benzénique lié à deux groupes hydroxyle OH est récurrente. Ce cycle benzénique combiné à deux groupes hydroxyle OH a la formule chimique C6H3 (OH) 2.
Dans le cas de la dopamine, cette substance consiste en l'union entre le cycle benzénique avec les deux groupes hydroxyle, typique des catécholamines, et un groupe éthylamine.
Un groupe éthylamine est un composé organique auquel participent deux atomes de carbone et un azote et qui a la formule chimique suivante : CH2-CH2-NH2.
A la lumière des deux formules chimiques rapportées ci-dessus, à savoir celle du groupe benzène avec les deux groupes OH et celle du groupe éthylamine, la formule chimique finale de la dopamine est : C6H3 (OH) 2-CH2-CH2-NH2.
Les figures ci-dessous montrent la structure chimique d'une catécholamine générique, d'un groupe hydroxyle, d'un groupe éthylamine, de la dopamine et de la L-DOPA.
Figure : contrairement à la dopamine, la L-DOPA possède un groupe carboxyle, lié à l'un des deux atomes de carbone du groupe éthylamine. Un groupe carboxyle - dont la formule chimique est COOH - est le résultat de l'union d'un carbone avec un atome d'oxygène et un groupe hydroxyle.
PROPRIÉTÉS CHIMIQUES
Comme de nombreuses molécules constituées d'un groupement éthylamine, la dopamine est une base organique.
Ceci implique qu'en milieu acide, il se présente généralement sous une forme protonée ; tandis que, dans un environnement basique, il est généralement sous une forme non protonée.
Résumé : comment et où cela se passe-t-il ?
La voie de synthèse naturelle (ou biosynthèse) de la dopamine comprend quatre étapes de base et commence par l'acide aminé L-phénylalanine.
De manière simple et schématique, la biosynthèse de la dopamine peut être résumée comme suit :
L-phénylalanine ⇒ L-tyrosine ⇒ L-DOPA ⇒ dopamine
La conversion de la L-phénylalanine en L-tyrosine et la conversion de la L-tyrosine en L-DOPA consistent en deux réactions d'hydroxylation. En chimie, une réaction d'hydroxylation est une réaction au terme de laquelle une molécule acquiert un groupe hydroxyle OH.
La première réaction d'hydroxylation, c'est-à-dire L-phénylalanine ⇒ L-tyrosine, se produit grâce à l'intervention d'une enzyme appelée phénylalanine hydroxylase.
La réaction L-tyrosine ⇒ L-DOPA, quant à elle, a lieu grâce à l'intervention d'une enzyme appelée tyrosine hydroxylase.
L'étape finale, celle qui donne la dopamine à partir de la L-DOPA, est une réaction de décarboxylation.
Dans le domaine chimique, une réaction de décarboxylation correspond à un processus au terme duquel une telle molécule perd un ou plusieurs groupements carboxyliques COOH.
La réaction de décarboxylation qui donne naissance à la L-DOPA est une enzyme appelée L-amino acide décarboxylase (ou DOPA décarboxylase).
SIÈGE DE SYNTHÈSE DE LA DOPAMINE
Dans le corps humain, la biosynthèse de la dopamine se fait principalement par les neurones dits de la zone dopaminergique et, dans une moindre mesure, par la partie médullaire des glandes surrénales (ou surrénales).
Les neurones de l'aire dopaminergique, ou neurones dopaminergiques, sont des cellules nerveuses situées dans :
- La substance noire, précisément dans ce qu'on appelle Pars compacta du substance noire. Là substance noire (ou substance noire) a lieu dans le mésencéphale, qui est l'une des trois principales régions qui composent le tronc cérébral.
Bien que faisant partie du tronc cérébral, la substantia nigra agit sous la direction des noyaux de la base (ou noyaux gris centraux) du télencéphale ; le télencéphale est le cerveau.
Selon diverses études scientifiques, le pars compacta du substance noire c'est le site principal de la synthèse de la dopamine, présente dans le corps humain. - Aire tegmentale ventrale. Située également au niveau du mésencéphale, l'aire tegmentale ventrale possède des neurones dopaminergiques, dont les prolongements atteignent différentes aires nerveuses, dont : le noyau accumbens, le cortex préfrontal, l'amygdale et l'hippocampe.
- Hypothalamus postérieur. Les prolongements des neurones dopaminergiques de l'hypothalamus postérieur atteignent la moelle épinière.
- Noyau arqué de l'hypothalamus et noyau paraventriculaire de l'hypothalamus. Les neurones dopaminergiques de ces deux régions ont des prolongements qui atteignent l'hypophyse, où ils ont pour tâche d'influencer la production de prolactine.
- Zone incertaine du sous-thalamus.
DÉGRADATION
La décomposition naturelle de la dopamine en métabolites inactifs peut se produire de deux manières distinctes et implique trois enzymes :
- la monoamine oxydase (ou MAO),
- catéchol-O-méthyltransférase (COMT)
- l'aldéhyde déshydrogénase.
Les deux modes de dégradation naturelle de la dopamine conduisent à la formation d'une substance connue sous le nom d'acide homovanyle (HVA).
Figure : les deux voies possibles de biodégradation de la dopamine. De : wikipedia.org
Les fonctions
La dopamine remplit de nombreuses fonctions, tant au niveau du système nerveux central qu'au niveau du système nerveux périphérique.
Concernant le système nerveux central, la dopamine est un neurotransmetteur qui participe à :
- Contrôle de mouvement
- Le mécanisme de sécrétion de l'hormone prolactine
- Vérification de la capacité de la mémoire
- Les mécanismes de récompense et de plaisir
- Le contrôle des capacités d'attention
- Contrôle de certains aspects du comportement et de certaines fonctions cognitives
- Le mécanisme du sommeil
- Contrôle de l'humeur
- Les mécanismes sous-jacents à l'apprentissage
Quant au système nerveux périphérique, la dopamine agit :
- En tant que vasodilatateur
- En tant que stimulant de l'excrétion du sodium, par l'urine
- En tant que facteur favorisant la motilité intestinale
- En tant que facteur qui réduit l'activité des lymphocytes
- En tant que facteur réduisant la sécrétion d'insuline par les îlots de Langerhans (cellules bêta pancréatiques)
RÉCEPTEURS DOPAMINERGIQUES
Après sa libération dans l'espace synaptique, la dopamine exerce ses effets en interagissant avec les récepteurs dits dopaminergiques, présents sur la membrane de différentes cellules nerveuses.
Chez les mammifères - donc aussi chez l'homme - il existe 5 sous-types différents de récepteurs dopaminergiques.Les noms de ces 5 sous-types de récepteurs sont très simples : D1, D2, D3, D4 et D5.
La réponse produite par la dopamine dépend du sous-type de récepteur de la dopamine, avec lequel la dopamine elle-même interagit.
En d'autres termes, les effets cellulaires de la dopamine varient en fonction du récepteur de la dopamine impliqué dans l'interaction.
Dans le cerveau, la densité de distribution des récepteurs dopaminergiques varie d'une zone cérébrale à l'autre, c'est-à-dire que chaque zone du cerveau possède sa propre quantité de récepteurs dopaminergiques.
Les biologistes pensent que cette densité différente de distribution des récepteurs dépend des fonctions que les zones cérébrales doivent couvrir.
DOPAMINE ET MOUVEMENT
La motricité de l'être humain (correction des mouvements, rapidité des mouvements, etc.) dépend de la dopamine qui substance noire libère sous l'action des noyaux gris centraux.
En fait, si la dopamine libérée du substance noire est inférieur à la normale, les mouvements deviennent plus lents et non coordonnés. Inversement, si la dopamine est quantitativement plus élevée que la normale, le corps humain commence à effectuer des mouvements inutiles, très similaires aux tics.
Ainsi, la régulation fine de la libération de dopamine par le substance noire, il est essentiel que l'être humain se déplace correctement, en effectuant des gestes coordonnés et à la bonne vitesse.
LIBÉRATION DE DOPAMINE ET DE PROLACTINE
La dopamine provenant des neurones dopaminergiques du noyau arqué et du noyau paraventriculaire inhibe la sécrétion de l'hormone prolactine par les cellules lactotropes de l'hypophyse.
Comme il est facile de le comprendre, l'absence ou la présence réduite de dopamine provenant des districts susmentionnés implique une plus grande activité des cellules lactotropes hypophysaires, donc une plus grande production de prolactine.
La dopamine qui inhibe la sécrétion de prolactine prend le nom alternatif de "facteur d'inhibition de la prolactine" (PIF).
Pour découvrir quels sont les effets de la prolactine, les lecteurs peuvent cliquer ici.
DOPAMINE ET MÉMOIRE
Plusieurs recherches scientifiques ont montré que des niveaux adéquats de dopamine dans le cortex préfrontal améliorent la mémoire dite de travail.
Par définition, la mémoire de travail est « un système de maintenance temporaire et de manipulation d'informations lors de l'exécution de différentes tâches cognitives, telles que la compréhension, l'apprentissage et le raisonnement ».
Si les niveaux de dopamine provenant du cortex préfrontal diminuent ou augmentent, la mémoire de travail commence à en souffrir.
DOPAMINE, PLAISIR ET RÉCOMPENSE
La dopamine est un médiateur du plaisir et de la récompense.
En effet, selon des études fiables, le cerveau de l'être humain libère de la dopamine lorsqu'il « expérimente » des circonstances ou des activités agréables, comme un repas basé sur une bonne alimentation ou une activité sexuelle satisfaisante.
Les neurones de l'aire dopaminergique les plus impliqués dans les mécanismes de récompense et de plaisir sont ceux du noyau accumbens et du cortex préfrontal.
DOPAMINE ET ATTENTION
La dopamine provenant du cortex préfrontal soutient les capacités d'attention.
Des recherches intéressantes ont montré que de faibles concentrations de dopamine dans le cortex préfrontal sont souvent associées à un trouble connu sous le nom de trouble déficitaire de l'attention avec hyperactivité.
DOPAMINE ET FONCTIONS COGNITIVES
Le lien entre la dopamine et les capacités cognitives est évident dans toutes les conditions morbides caractérisées par une « altération des neurones dopaminergiques du cortex préfrontal.
En fait, dans les conditions morbides susmentionnées, en plus des facultés d'attention et de mémoire de travail susmentionnées - également les fonctions neurocognitives, la capacité de résolution de problème etc.
Pathologies
La dopamine joue un rôle central dans plusieurs conditions médicales, notamment : la maladie de Parkinson, le trouble déficitaire de l'attention avec hyperactivité (TDAH), la schizophrénie/psychose et la dépendance à certains médicaments et médicaments.
De plus, selon certaines études scientifiques, il serait responsable des sensations douloureuses qui caractérisent certains états morbides (fibromyalgie, syndrome des jambes sans repos, syndrome de la bouche brûlante) et des nausées associées aux vomissements.
Drogues
Médicaments
- Cocaïne
- Amphétamines
- Méthamphétamine
- Ecstasy (MDMA)
- Ritaline
- Psychostimulants
En savoir plus:
- la maladie de Parkinson
- TDAH
- Schizophrénie
Curiosités et autres informations
Pour compléter ce qui a été dit jusqu'à présent, voici quelques informations supplémentaires concernant la dopamine :
- La conversion de la dopamine en noradrénaline est une réaction d'hydroxylation, qui est effectuée par l'enzyme connue sous le nom de dopamine bêta-hydroxylase.
La conversion de la dopamine en adrénaline, quant à elle, est une réaction qui se produit grâce à l'intervention de l'enzyme connue sous le nom de phényléthanolamine N-méthyltransférase. - Des études récentes ont montré que la rétine oculaire héberge également certains neurones dopaminergiques.
Ces cellules nerveuses ont la particularité d'être actives pendant les heures de lumière et d'être réduites au silence pendant les heures d'obscurité. - Les récepteurs dopaminergiques les plus présents dans le système nerveux humain sont les récepteurs D1, suivis peu après par les récepteurs D2.
Par rapport aux sous-types D1 et D2, les récepteurs D3, D4 et D5 sont présents à des niveaux significativement inférieurs. - Selon les experts, la toxicomanie fait partie des circonstances qui favorisent la libération de la dopamine du plaisir et de la récompense.
En fait, il semble que la consommation de drogues, comme la cocaïne, entraîne une augmentation des niveaux de dopamine, tout comme une bonne nourriture ou une activité sexuelle satisfaisante. - Les médecins prévoient un traitement à base d'injections de dopamine, en présence de : hypotension, bradycardie, insuffisance cardiaque, crise cardiaque, arrêt cardiaque et insuffisance rénale.
- Le vieillissement physiologique auquel est soumis tout être humain coïncide avec une baisse des taux de dopamine dans le système nerveux.
Selon certaines études scientifiques, le déclin des fonctions cérébrales lié à l'âge est dû, en partie, à cette baisse des niveaux de dopamine dans le système nerveux.
Voir aussi : Médicaments agonistes de la dopamine
