II- Le fonctionnement du cerveau

II-Le fonctionnement du cerveau

 

A-Le fonctionnement du cerveau (transmission de l'influx nerveux et étude du neurotransmetteur)

 

Dans le cadre des TPE et de notre problématique, différents éléments telles que la théobromine, la caféine ou encore les phényléthylamines nous conduisent à la découverte du cerveau : de sa composition ainsi que de certaines de ses fonctions. Ainsi certaines notions : neurotransmetteurs et autres seront abordés.

 

Le cerveau constitue le principal organe du système nerveux. Situé dans la tête et abrité par le crâne, il est créé lors du développement embryonnaire. Il s'apparente à un immense réseau de fils électriques, ces fils correspondent aux axones et dendrites (notions que nous expliquerons par la suite ) des neurones, qui sont au nombre de 100 milliards, chacun étant en communication avec 10 000 autres.

 

Le neurone est constitué d'un corps central (encore appelé « soma » ou  « péricaryon » ) contenant le noyau et le cytoplasme. De ce corps central partent les bras de la cellule nerveuse : « les dendrites », qui représentent la principale surface de réception du neurone ; ces derniers, recevant de très nombreux contacts synaptiques (en communication avec 10000 neurones). De même, il est constitué d'une queue : « l'axone », pôle émetteur de la cellule nerveuse. Les corps cellulaires composent la matière grise et les fibres nerveuses (axones) la matière blanche.

 

-Nous avons étudié la transmission de l'influx nerveux.

 

L'axone du neurone permet de transmettre l'influx nerveux. L'information circule grâce à cette activité électrique qui se manifeste sous la forme de potentiel d'action ( elle est de l'ordre de 1 à 100 mètres par seconde ,la vitesse dépendant de la myélénisation ou non de l'axone). Le signal ( électrique ) se propage ainsi le long de la queue de la cellule, avant d'arriver à la synapse, point de jonction entre l'axone de ce neurone et la dendrite d'un des neurones voisins. Lorsque le potentiel d'action arrive à l'extrémité présynaptique (le bouton terminal), il permet de libérer les neurotransmetteurs, contenus dans des vésicules, en attente du mécanisme engendré par cette activité électrique : la dépolarisation. Les neurotransmetteurs passent donc au niveau de la synapse. La synapse est constituée de la terminaison axonique du neurone présynaptique, de la membrane du neurone postsynaptique ainsi que de l'espace synaptique. Un mécanisme chimique prend le relai : l'information change donc de nature. Le neuro transmetteur libéré va ensuite se fixer sur les récepteurs de la membrane du neurone postsynaptique et agir telle une clé dans une serrure. Suite à la fixation de ces neuromédiateurs sur ces récepteurs, de petits potentiels (excitateurs ou inhibiteurs) sont générés sur les dendrites , qui, si ils sont assez forts, entrainent le déclenchement d'un nouvel influx nerveux par le neurone postsynaptique. Un mécanisme identique va alors se reproduire et ainsi de suite jusqu'à ce que l'information parvienne à la destination souhaitée. Bien sur, le processus est simplifié, approfondir celui ci serait trop complexe.

 

Nous avons vu le mécanisme de transmission de l'influx nerveux, nous allons poursuivre notre étude du cerveau, en approfondissant le sujet du neuromédiateur, la substance chimique occupant une place importante dans l'étude des effets du chocolat sur le cerveau.

 

Les neuromédiateurs ou neurotransmetteurs sont des composés chimiques qui sont synthétisés dans le neurone présynaptique grâce à certaines enzymes ( pour les neuromédiateur peptidiques, la synthèse a lieu en grande partie dans le péricaryon. Ils sont ensuite transportés dans des vésicules le long de l'axone). Ils sont stockés dans des vésicules qui se trouvent au niveau des terminaisons nerveuses en attente d'une dépolarisation. Lorsque le phénomène se produit, comme nous l'avons exposé précédemment, les neurotransmetteurs sont libérés dans la fente synaptique afin de se fixer sur le récepteur de la membrane du neurone postsynaptique et de transmettre l'information nécessaire au déclenchement d'un nouvel influx nerveux dans la cellule nerveuse post synaptique. Il est ensuite éliminé soit par recapture du neurone ou par dégradation par une enzyme. Les neurotransmetteurs permettent donc aux cellules nerveuses de transmettre l'influx nerveux entre elles, et, ainsi, à ces dernières, de communiquer ensemble : ils constituent le langage du système nerveux. Chaque neuromédiateur correspond à une partie bien précise de ce système nerveux ainsi qu'à des fonctions particulières. De nombreuses sensations et comportements, au cours de la journée sont le résultat de leur action : notamment, le sommeil, la colère. Parmi eux : la dopamine, la noradrénaline, la sérotonine... De plus, il existe 4 grands groupes de neurotransmetteurs connus : les acétylcholines, les amines, les acides aminés et les peptides.

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Afin d'éclaircir le processus, nous avons réalisé des schémas des différentes étapes de la transmission de l'influx nerveux qui nous semblaient importantes (à l'aide de Paint).

*Nb : définition de « influx nerveux » : phénomène qui permet de transmettre les commandes motrices ou les messages sensitifs dans les centres nerveux.

 

 

 

B- La dopamine et le circuit de récompense.

 

Certains composant contenus dans le chocolat telles que la caféine, la phényléthylamine rendent indispensables l'étude de la dopamine ainsi que du circuit de récompense. Nous allons vous expliquer le fonctionnement de ce mécanisme.

 

La dopamine est un neurotransmetteur appartenant aux catécholamines. Elle est issue de l'acide aminé tyrosine. Produite dans la substance noire, et dans l'Aire Tegmentale Ventrale  située dans le mésencéphale (région du tronc cérébral), elle constitue le précurseur de la noradrénaline et de l'adrénaline. Elle est notamment impliquée dans la motivation physique. Ainsi, une importante carence en dopamine, comme pour la maladie de Parkinson, rend impossible certains mouvements. Inversement, un excès serait à l'origine d'hallucination et d'un état schizophrène. De même, son action participe aux phénomènes de motivation, d'attention ou encore d'apprentissage. Sa fonction de neurotransmetteur a été découverte en 1958 par Arvild Carlsson et Nils-Ake Hillarp, et a été synthétisée pour la première fois en 1910 par Georges Barger et James Ewens.

 Sa formule brute est C8H11NO2 et sa formule topologique est la suivante :

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Les neurones dopaminergiques de l'aire tegmentale ventrale (ATV) sont des acteurs fondamentaux dans l'activation du système de récompense. Lorsque le cortex détecte un plaisir possible (stimuli agréable), l'information est transmise au noyau accumbens par l'ATV via des connexions constituant un circuit, liant les deux structures cérébrales. Les cellules nerveuses de l'aire tegmentale ventrale produisent un neurotransmetteur : la dopamine (synthétisé par les neurones dopaminergiques), que les axones de cette région dirigent ensuite vers le noyau accumbens par le circuit. Ce circuit dopaminergique est l'un des 8 existants, il s'agit de la voie mésocorticolimbique. Il correspond aux connexions nerveuses qui relient les neurones dopaminergiques de l'ATV avec les neurones acumbens. Un mécanisme principalement à l'origine du « circuit de la récompense » est le même que celui développé dans le paragraphe précédent. Lorsqu'un neurone de l'ATV est activé, il propage un influx nerveux le long son axone, qui se projette jusqu'à un neurone du noyaux accumbens. Arrivé à la terminaison synaptique, le signal entraine une libération de la dopamine dans la fente synaptique séparant le neurone dopaminergique et le neurone du noyau accumbens. Le neuromédiateur, libéré dans l'espace synpatique, se fixe sur les récepteurs postsynaptiques et transmet le signal à cette cellule. La molécule est ensuite éliminée dans la fente synaptique ce qui limite la durée de la transmission. Le message de bien être a été transmis.

Certaines substances psychoactives activent ce système (telle que la cocaine et autres) :

  • certaines imitent le neurotransmetteur naturel et se substituent à celui-ci.

  • d'autres augmentent la sécretion du neurotransmetteur

  • les troisièmes interviennent au niveau des récepteurs des neuromédiateurs

     

De même, l'aire tegmentale ventrale est connectée avec d'autres structures limbiques tels que le septum et l'amygdale, des connexions impliquant des mécanismes comme la mémoire, les émotions. Cela aboutit à une sensation agréable. Le circuit de la récompense est à l'origine de la survie des espèces, grâce à l'éxécution de fonctions vitales par une sensation agréable. C'est notamment ce circuit qui entraine le phénomène de dépendance. Nous ne nous attarderons cependant pas sur ce sujet celui-ci étant très complexe.

 

circuit-recompense-1.jpg

(Schéma tiré d' internet, représentant la voie mesocorticolimbique, composée entre autres de l' ATV et du noyau accumbens)

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