Zone de déclenchement des chimiorécepteurs - Chemoreceptor trigger zone
La zone de déclenchement des chimiorécepteurs ( CTZ ) est une zone de la moelle allongée qui reçoit des apports de médicaments ou d' hormones véhiculées par le sang , et communique avec d'autres structures du centre du vomissement pour déclencher le vomissement . La CTZ est située dans l' aire postrema , qui se trouve sur le plancher du quatrième ventricule et à l'extérieur de la barrière hémato-encéphalique . Il fait également partie du centre de vomissement lui-même. Les neurotransmetteurs impliqués dans le contrôle des nausées et des vomissements comprennent l' acétylcholine , la dopamine , l' histamine (récepteur H1), la substance P (récepteur NK-1) et la sérotonine (récepteur 5-HT3). Il existe également des récepteurs opioïdes qui peuvent être impliqués dans le mécanisme par lequel les opiacés provoquent des nausées et des vomissements. La barrière hémato-encéphalique n'est pas aussi développée ici ; par conséquent, des médicaments tels que la dopamine qui ne peuvent normalement pas entrer dans le SNC peuvent toujours stimuler la CTZ.
Signification évolutive
La CTZ se trouve dans la moelle allongée, qui est phylogénétiquement la partie la plus ancienne du système nerveux central. Les premières formes de vie ont développé un tronc cérébral , ou cerveau interne, et rien de plus. Cette partie du cerveau est responsable des instincts et des réactions de survie de base, par exemple pour faire tourner la tête à un organisme et regarder où un stimulus auditif a été entendu. Le tronc cérébral est l'endroit où se trouve la moelle, et donc aussi l'aire postrema et la CTZ. Plus tard, des formes de vie ont développé un autre segment du cerveau, qui comprend le système limbique . Cette zone du cerveau est responsable de la production d'émotions et de réponses émotionnelles aux stimuli externes, et est également impliquée de manière significative dans les systèmes de mémoire et de récompense. Évolutionnellement, le cortex cérébral est le développement le plus récent. Cette zone du cerveau est responsable de la pensée critique et du raisonnement, et est activement impliquée dans la prise de décision. Il a été découvert qu'une cause majeure de l'augmentation de l'intelligence chez les espèces, y compris les humains, est l'augmentation des neurones corticaux dans le cerveau. La réponse émétique a été choisie à des fins de protection et sert de protection contre l'empoisonnement du corps. Cette réponse élimine les toxines et les médicaments du corps en invoquant le contrôle des motoneurones qui stimulent les muscles de la poitrine et du diaphragme thoracique pour expulser le contenu de l'estomac.
Chimioréception
La CTZ étant située dans l'area postrema, un organe sensoriel circumventriculaire, elle n'a pas de barrière hémato-encéphalique . Cela signifie que les grosses molécules polaires, telles que les toxines émétiques, peuvent diffuser et atteindre la CTZ assez facilement. En effet, la moelle allongée est située dans la zone du cerveau, la partie la plus inférieure, qui n'a pas de barrière hémato-encéphalique robuste et très développée. Sans cette barrière, les médicaments émétiques et les toxines sont libres d'interagir avec un récepteur (biochimie) ou plusieurs récepteurs situés dans la CTZ. Ces récepteurs de la CTZ sont appelés chimiorécepteurs car ils interagissent avec différents types de produits chimiques qui sont généralement appelés neurotransmetteurs . Ces neurotransmetteurs mettent en œuvre leurs effets sur les récepteurs CTZ en se liant à eux, ce qui déclenche une chaîne d'événements qui produit un potentiel d'action . Des études ont montré que les neurones de la CTZ augmentent leur taux de décharge lorsqu'ils sont exposés à des substances émétiques.
Le CTZ possède de nombreux types de récepteurs différents, qui sont spécifiques à différents types de toxines ou de médicaments qui pourraient être présents dans la circulation sanguine et qui peuvent donc affecter le CTZ. Les types de récepteurs CTZ comprennent les récepteurs de la dopamine , de la sérotonine , de l' histamine , de la substance P , des opioïdes et de l' acétylcholine . Il a été découvert que les neurones cholinergiques sont en fait nicotiniques. Ces récepteurs sont destinés à surveiller la quantité de neurotransmetteur associé à ces récepteurs dans le sang. Par exemple, le CTZ possède des récepteurs opioïdes qui surveillent le niveau d'opioïdes dans le sang, et lorsque la quantité d'opioïdes dans le sang atteint un certain niveau, les récepteurs opioïdes du CTZ signaleront au reste du centre de vomissement de déclencher des vomissements. . En effet, le CTZ envoie la commande « vomir » via des potentiels d'action, et ces potentiels d'action spécifiques qui déclenchent des vomissements ne sont produits que lorsqu'une certaine quantité d'opioïdes se lie à une certaine quantité de récepteurs opioïdes dans le CTZ. Les neurones de la CTZ, et de l'area postrema en général, possèdent en fait deux types de récepteurs : ceux à la surface du neurone et ceux qui sont situés plus profondément dans les dendrites .
Les récepteurs à la surface du neurone sont des chimiorécepteurs activés par le contact direct de substances émétiques dans le sang, tandis que les récepteurs situés plus profondément dans les dendrites sont des récepteurs activés en réponse aux chimiorécepteurs activés à la surface.
la communication
Le centre de vomissement du cerveau fait référence aux groupes de neurones vaguement organisés dans la moelle qui incluent le CTZ dans l'area postrema et le noyau du tractus solitarii . L'une des façons dont la zone de déclenchement des chimiorécepteurs exerce ses effets sur le centre du vomissement est l'activation des récepteurs opioïdes mu et delta . L'activation de ces récepteurs opioïdes dans la CTZ est particulièrement importante pour les patients qui prennent régulièrement des analgésiques à base d'opioïdes. Cependant, les opioïdes ne jouent pas de rôle dans la communication avec le centre des vomissements du cerveau, ils induisent seulement la communication. La dopamine et la sérotonine se sont avérées jouer le plus grand rôle dans la communication de la CTZ au reste du centre de vomissement, ainsi que l'histamine. Les chimiorécepteurs du CTZ transmettent des informations sur la présence d'agents émétiques dans le sang au noyau adjacent du tractus solitarii (NTS). Le relais se produit par l'initiation d'un potentiel d'action, qui est provoqué par le chimiorécepteur provoquant un changement de potentiel électrique dans le neurone dans lequel il est intégré, ce qui provoque ensuite un potentiel d'action. Cela se produit constamment, de sorte que les chimiorécepteurs de la CTZ envoient continuellement des informations sur la quantité d'agents émétiques dans le sang, même lorsque les vomissements ne sont pas signalés. Le NTS est organisé en sous-noyaux qui dirigent de nombreuses fonctions différentes concernant la déglutition, la sensation gastrique, la sensation laryngée et pharyngée, la fonction barorécepteur et la respiration. Le NTS envoie des signaux concernant ces fonctions à un générateur de motifs central (CPG). Ce CPG coordonne en fait les séquences de mouvements physiques pendant les vomissements. Les principaux neurotransmetteurs impliqués dans la communication entre la CTZ et le centre du vomissement restant sont la sérotonine, la dopamine, l'histamine et les opioïdes endogènes qui comprennent les endorphines , les enképhalines , la dynorphine .
Le CTZ communique avec les autres parties du centre du vomissement par l'intermédiaire de neurones qui contiennent des récepteurs 5-HT 3 , D 2 , H 1 et H 2 . Il a été observé que l'administration intraventriculaire d'histamine chez le chien provoque une réponse émétique. Cela montre que l'histamine joue un rôle important dans la signalisation de l'action émétique dans la CTZ. Il a été démontré que certaines classes de molécules inhibent la réponse émétique due à l'histamine, notamment la mépyramine , le burimamide et le métiamide .
Phosphodiestérases
Des études récentes ont montré que les inhibiteurs de la phosphodiestérase 4 (PDE4), tels que le Rolipram , provoquent des vomissements comme l'un de leurs effets secondaires. Il a été trouvé que ces isoformes de PDE4 sont exprimées dans la CTZ et dans le tronc cérébral en général. Les produits d' ARNm des gènes qui codent pour ces isoformes PDE4 sont abondants dans le CTZ, et non seulement localisés dans les neurones CTZ , mais aussi dans les cellules gliales et les vaisseaux sanguins associés aux neurones CTZ. Les ARNm de PDE4 sont transcrits davantage dans l'area postrema et la CTZ que partout ailleurs dans le tronc cérébral. La PDE4 dégrade les liaisons phosphodiester dans la deuxième molécule messagère , l' adénosine monophosphate cyclique (AMPc), qui est l'un des moyens par lesquels le cerveau relaie l'information. En modifiant la signalisation de l'AMPc dans la CTZ, on pense que cela pourrait médier les effets émétiques des inhibiteurs de la PDE4 dans la CTZ.
canaux H
La plupart des neurones situés dans la CTZ expriment des canaux cationiques activés par hyperpolarisation (canaux H). Étant donné que les neurones de la CTZ transmettent des informations relatives aux vomissements aux autres parties du centre du vomissement, on a pensé que ces canaux H pourraient jouer un rôle dans les nausées et la réponse émétique. Récemment, des preuves de cette notion que les canaux H dans les neurones CTZ jouent un rôle dans les vomissements ont été mises en lumière. Il a été découvert que le ZD7288, qui est un inhibiteur des canaux H, inhibait l'acquisition de l' aversion gustative conditionnée (CTA) chez le rat et réduisait l' expression de c-Fos induite par l' apomorphine dans la zone postrema où se trouve la CTZ. Cela suggère que les neurones qui expriment les canaux H dans la CTZ et l'area postrema sont impliqués dans les nausées et la réponse émétique.
Le centre des vomissements du cerveau
Cela intègre la réponse émétique. C'est le domaine dans lequel « une décision finale est prise » sur l'opportunité d'évoquer une réponse émétique. Cette décision est fortement basée sur les informations que le CTZ relaie au reste du centre du vomissement, mais aussi aux chimiorécepteurs du tractus gastro-intestinal , aux informations envoyées au centre du vomissement par le système vestibulaire et aux centres d'ordre supérieur situés dans le cortex. Le centre du vomissement n'est pas un endroit discret ou spécifique dans le cerveau, mais plutôt une zone constituée de nombreux noyaux, axones et récepteurs qui, ensemble, provoquent les changements physiques nécessaires pour provoquer des vomissements. En outre, des vomissements peuvent survenir par stimulation neurale directe du centre du vomissement.
Dommages à la CTZ
Les dommages à la CTZ peuvent provenir d'un accident vasculaire cérébral , d'une blessure physique ou d'une surexcitation entraînant la mort des neurones. Une fois que les dommages se sont produits, les effets peuvent faire disparaître la réponse émétique ou l'intensifier, provoquant dans certains cas des vomissements insurmontables qui laissent les patients dans une grave détresse. Dans de tels cas, si les dommages sont suffisamment graves, peu de choses peuvent être faites pour inhiber une réponse de vomissement insoluble parce que les chimiorécepteurs de la CTZ sont physiquement endommagés ou entravés d'une manière ou d'une autre. Récemment, il a été découvert que des changements physiques dans l'area postrema et la CTZ provoquent ou inhibent des vomissements. Plus précisément, la compression des vaisseaux sanguins qui sont physiquement situés à proximité ou autour de la CTZ, et qui entraînent une compression physique de la zone postrema dans son ensemble, s'est avérée être la cause de vomissements chroniques médicalement insolubles et d'une perte de poids. La décompression microvasculaire chirurgicale a entraîné une résolution postopératoire et à long terme des vomissements.
Médicaments antiémétiques
Les médicaments antiémétiques ciblent souvent la CTZ pour inhiber complètement ou réduire considérablement les vomissements. La plupart d'entre eux agissent en empêchant certains médicaments à diffusion hématogène (généralement des analgésiques ou des stimulants ) de se lier à leurs récepteurs respectifs situés dans la CTZ. Les médicaments antiémétiques peuvent bloquer le site de liaison sur un chimiorécepteur dans la CTZ, de sorte que l'agent émétique ne peut pas s'y lier pour provoquer ses effets émétiques. Les médicaments antiémétiques peuvent également agir en se liant à un chimiorécepteur dans la CTZ, mais au lieu de déclencher des vomissements, le médicament peut amener les récepteurs à envoyer des signaux aux autres parties du centre du vomissement qui inhibent les vomissements. De plus, certains médicaments antiémétiques agissent en abaissant la quantité de dopamine dans le cerveau, ce qui à son tour affecte la quantité de dopamine qui entre en contact avec les récepteurs de la dopamine dans la CTZ. D'autres médicaments antiémétiques agissent de la même manière en abaissant une substance différente dans le cerveau qui est connue pour interagir avec les chimiorécepteurs de la CTZ qui provoquent des vomissements.
Médicaments antiémétiques associés à des analgésiques
Souvent, les médecins "pré-traitent" les patients qui pourraient présenter des réactions émétiques en raison des médicaments qu'ils leur prescrivent. Habituellement, les analgésiques tels que les opioïdes sont co-prescrits avec des médicaments antiémétiques pour arrêter la réponse émétique due à l'analgésique avant même qu'il ne puisse médier ses effets sur la CTZ. De cette façon, le patient n'a pas à s'inquiéter de la prescription du médecin pour traiter sa douleur, ce qui l'entraîne dans un inconfort sévère par des vomissements.
Chimiothérapie
La chimiothérapie est une cause majeure de vomissements et peut souvent provoquer des réactions émétiques graves et fréquentes. En effet, les agents chimiothérapeutiques circulant dans le sang activent la CTZ de manière à provoquer des vomissements. Les patients recevant une chimiothérapie se voient souvent prescrire des médicaments antiémétiques.