Sérotonine - Serotonin

Sérotonine

Donnée clinique
Autres noms	5-HT, 5-hydroxytryptamine, Entéramine, Thrombocytine, 3-(β-Aminoéthyl)-5-hydroxyindole, Thrombotonine
Données physiologiques
Tissus sources	noyaux de raphé , cellules entérochromaffines
Tissus cibles	à l'échelle du système
Récepteurs	5-HT 1 , 5-HT 2 , 5-HT 3 , 5-HT 4 , 5-HT 5 , 5-HT 6 , 5-HT 7
Agonistes	Indirectement : ISRS , IMAO
Précurseur	5-HTP
Biosynthèse	L- aminoacide décarboxylase aromatique
Métabolisme	OMA
Identifiants
Nom IUPAC 3-(2-aminoéthyl)-1 H -indol-5-ol
Numero CAS
CID PubChem
IUPHAR/BPS
ChemSpider
KEGG
Ligand PDB
Tableau de bord CompTox ( EPA )
Carte d'information de l'ECHA	100.000.054

Sérotonine

Noms
Nom IUPAC 5-hydroxytryptamine
Nom IUPAC préféré 3-(2-aminoéthyl)-1 H -indol-5-ol
Autres noms 5-hydroxytryptamine, 5-HT, entéramine; Thrombocytine, 3-(β-aminoéthyl)-5-hydroxyindole, 3-(2-aminoéthyl)indol-5-ol, thrombotonine
Identifiants
Numero CAS
Modèle 3D ( JSmol )
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
Carte d'information de l'ECHA	100.000.054
IUPHAR/BPS
KEGG
Engrener	Sérotonine
CID PubChem
UNII
Tableau de bord CompTox ( EPA )
InChI InChI=1S/C10H12N2O/c11-4-3-7-6-12-10-2-1-8(13)5-9(7)10/h1-2,5-6,12-13H,3- 4,11H2 Oui Clé : QZAYGJVTTNCVMB-UHFFFAOYSA-N Oui InChI=1/C10H12N2O/c11-4-3-7-6-12-10-2-1-8(13)5-9(7)10/h1-2,5-6,12-13H,3- 4,11H2 Clé : QZAYGJVTTNCVMB-UHFFFAOYAX
SOURIRE C1=CC2=C(C=C1O)C(=CN2)CCN
Propriétés
Formule chimique	C 10 H 12 N 2 O
Masse molaire	176,215 g/mol
Apparence	poudre blanche
Point de fusion	167,7 °C (333,9 °F; 440,8 K) 121–122 °C (ligroïne)
Point d'ébullition	416 ± 30 °C (à 760 Torr)
solubilité dans l'eau	légèrement soluble
Acidité (p K a )	10,16 dans l'eau à 23,5 °C
Moment dipolaire	2,98 D
Dangers
Fiche de données de sécurité	FDS externe
Dose ou concentration létale (LD, LC) :
DL 50 ( dose médiane )	750 mg/kg (sous-cutané, rat), 4500 mg/kg (intrapéritonéal, rat), 60 mg/kg (oral, rat)
Sauf indication contraire, les données sont données pour les matériaux dans leur état standard (à 25 °C [77 °F], 100 kPa).
Oui vérifier  ( qu'est-ce que c'est   ?) OuiN
Références de l'infobox

La sérotonine ( / ˌ s ɛr ə t oʊ n ɪ n , ˌ s ɪər ə - / ) ou 5-hydroxytryptamine ( 5-HT ) est un neurotransmetteur monoamine . Sa fonction biologique est complexe et multiforme, modulant l'humeur, la cognition, la récompense, l'apprentissage, la mémoire et de nombreux processus physiologiques tels que les vomissements et la vasoconstriction.

Biochimiquement, la molécule d' indoleamine dérive de l'acide aminé tryptophane , via l' hydroxylation (limitant la vitesse) de la position 5 sur le cycle (formant l'intermédiaire 5-hydroxytryptophane ), puis la décarboxylation pour produire de la sérotonine. La sérotonine se trouve principalement dans le système nerveux entérique situé dans le tractus gastro-intestinal (tractus gastro-intestinal). Cependant, il est également produit dans le système nerveux central (SNC), en particulier dans les noyaux du raphé situés dans le tronc cérébral , les cellules de Merkel , situé dans la peau, les cellules neuroendocrines pulmonaires et les cellules des récepteurs du goût de la langue. De plus, la sérotonine est stockée dans les plaquettes sanguines et est libérée pendant l'agitation et la vasoconstriction, où elle agit alors comme un agoniste des autres plaquettes.

Environ 90 % de la sérotonine totale du corps humain se trouve dans les cellules entérochromaffines du tractus gastro-intestinal, où elle régule les mouvements intestinaux. Environ 8 % se trouvent dans les plaquettes et 1 à 2 % dans le SNC. La sérotonine est sécrétée de manière luminale et basolatérale , ce qui entraîne une augmentation de l'absorption de la sérotonine par les plaquettes circulantes et une activation après stimulation, ce qui donne une stimulation accrue des neurones myentériques et de la motilité gastro-intestinale . Le reste est synthétisé dans les neurones sérotoninergiques du SNC, où il a diverses fonctions. Il s'agit notamment de la régulation de l' humeur , de l' appétit et du sommeil . La sérotonine a également certaines fonctions cognitives, notamment la mémoire et l' apprentissage .

Plusieurs classes d' antidépresseurs , tels que les ISRS et les IRSN entre autres, interfèrent avec la réabsorption normale de la sérotonine une fois qu'elle est effectuée avec la transmission du signal, augmentant ainsi les niveaux de neurotransmetteurs dans les synapses.

La sérotonine sécrétée par les cellules entérochromaffines finit par sortir des tissus dans le sang. Là, il est activement capté par les plaquettes sanguines , qui le stockent. Lorsque les plaquettes se lient à un caillot, elles libèrent de la sérotonine, où elle peut servir de vasoconstricteur ou de vasodilatateur tout en régulant l' hémostase et la coagulation sanguine. À des concentrations élevées, la sérotonine agit comme un vasoconstricteur en contractant directement le muscle lisse endothélial ou en potentialisant les effets d'autres vasoconstricteurs (par exemple l'angiotensine II, la noradrénaline). La propriété vasoconstrictrice est principalement observée dans les états pathologiques affectant l'endothélium - tels que l'athérosclérose ou l'hypertension chronique. Dans les états physiologiques, la vasodilatation se produit par la libération d'oxyde nitrique par la sérotonine des cellules endothéliales. De plus, il inhibe la libération de noradrénaline par les nerfs adrénergiques . La sérotonine est également un facteur de croissance pour certains types de cellules, ce qui peut lui donner un rôle dans la cicatrisation des plaies. Il existe différents récepteurs de la sérotonine .

La sérotonine est principalement métabolisée en 5-HIAA , principalement par le foie. Le métabolisme implique d'abord l' oxydation par la monoamine oxydase en l' aldéhyde correspondant . L'étape limitant la vitesse est le transfert d'hydrure de la sérotonine au cofacteur flavine. Il s'ensuit une oxydation par l' aldéhyde déshydrogénase en 5-HIAA, le dérivé d'acide indole -acétique. Ce dernier est ensuite excrété par les reins.

Outre les mammifères, la sérotonine est présente chez tous les animaux bilatéraux, y compris les vers et les insectes, ainsi que dans les champignons et les plantes . La présence de sérotonine dans les venins d'insectes et les épines des plantes provoque la douleur, qui est un effet secondaire de l'injection de sérotonine. La sérotonine est produite par les amibes pathogènes, et son effet dans l'intestin humain est la diarrhée . Sa présence répandue dans de nombreuses graines et fruits peut servir à stimuler le tube digestif pour expulser les graines.

Perception de la disponibilité des ressources

La sérotonine médiatise les perceptions des ressources de l'animal; chez les animaux moins complexes, tels que certains invertébrés , les ressources signifient simplement la disponibilité de la nourriture. Chez les plantes, la synthèse de la sérotonine semble être associée à des signaux de stress. Chez les animaux plus complexes, tels que les arthropodes et les vertébrés , les ressources peuvent également signifier la domination sociale .

Effets cellulaires

Chez l'homme, la sérotonine est un neurotransmetteur utilisé dans tout le corps ayant l'action de 14 variantes du récepteur de la sérotonine pour avoir divers effets sur l'humeur, l'anxiété, le sommeil, l'appétit, la température, le comportement alimentaire, le comportement sexuel, les mouvements et la motilité gastro-intestinale. Cependant, les médicaments qui ciblent sélectivement des sous-types spécifiques de récepteurs de la sérotonine sont utilisés en thérapeutique pour des effets antidépresseurs ; ceux-ci sont appelés inhibiteurs sélectifs de la recapture de la sérotonine . Ils dépendent de la disponibilité de la sérotonine dans la synapse.

Récepteurs

Les récepteurs 5-HT , les récepteurs de la sérotonine, sont situés sur la membrane cellulaire des cellules nerveuses et d'autres types de cellules chez les animaux, et interviennent dans les effets de la sérotonine en tant que ligand endogène et d'une large gamme de médicaments pharmaceutiques et psychédéliques . À l'exception du récepteur 5-HT ₃ , un canal ionique lié à un ligand , tous les autres récepteurs 5-HT sont des récepteurs couplés aux protéines G (également appelés récepteurs à sept transmembranes ou récepteurs heptahéliques) qui activent une cascade de second messager intracellulaire .

Résiliation

L'action sérotoninergique se termine principalement par l' absorption de 5-HT à partir de la synapse. Ceci est accompli par le transporteur de monoamine spécifique pour la 5-HT, SERT , sur le neurone présynaptique. Divers agents peuvent inhiber la recapture de la 5-HT, notamment la cocaïne , le dextrométhorphane (un antitussif ), les antidépresseurs tricycliques et les inhibiteurs sélectifs de la recapture de la sérotonine (ISRS). Une étude de 2006 menée par l' Université de Washington a suggéré qu'un transporteur de monoamine nouvellement découvert, connu sous le nom de PMAT , pourrait représenter "un pourcentage important de la clairance 5-HT".

Contrairement au SERT de haute affinité, le PMAT a été identifié comme un transporteur de faible affinité, avec un K _m apparent de 114 micromoles/l pour la sérotonine ; environ 230 fois supérieur à celui du SERT. Cependant, le PMAT, malgré son affinité sérotoninergique relativement faible, a une « capacité » de transport considérablement plus élevée que le SERT, « entraînant des efficacités d'absorption à peu près comparables au SERT dans les systèmes d'expression hétérologues ». L'étude suggère également que certains ISRS, tels que la fluoxétine et les antidépresseurs sertraline , inhibent la PMAT mais à des valeurs IC ₅₀ qui dépassent les concentrations plasmatiques thérapeutiques jusqu'à quatre ordres de grandeur. présent, aucun produit pharmaceutique connu n'est connu pour inhiber de manière appréciable le PMAT à des doses thérapeutiques normales.Le PMAT transporte également de manière suggestive la dopamine et la noradrénaline, bien qu'à des valeurs de K _m encore plus élevées que celle de la 5-HT (330 à 15 000 μmoles/L).

Sérotonylation

La sérotonine peut également signaler via un mécanisme non récepteur appelé sérotonylation, dans lequel la sérotonine modifie les protéines. Ce processus sous-tend les effets de la sérotonine sur les cellules productrices de plaquettes ( thrombocytes ) dans lesquelles il est lié à la modification d'enzymes de signalisation appelées GTPases qui déclenchent ensuite la libération du contenu des vésicules par exocytose . Un processus similaire sous-tend la libération pancréatique d'insuline.

Les effets de la sérotonine sur le tonus des muscles lisses vasculaires - la fonction biologique d'après laquelle la sérotonine a été nommée à l'origine - dépendent de la sérotonylation des protéines impliquées dans l'appareil contractile des cellules musculaires.

Profil de liaison de la sérotonine

Récepteur	K i (nM)	Fonction récepteur
Signaux de la famille des récepteurs 5-HT 1 via l' inhibition G i/o de l' adénylyl cyclase .
5-HT 1A	3.17	Mémoire (agonistes ↓); apprentissage (agonistes ↓); anxiété (agonistes ↓); dépression (agonistes ↓); symptômes positifs, négatifs et cognitifs de la schizophrénie (agonistes partiels ); analgésie (agonistes ↑); agression (agonistes ↓); libération de dopamine dans le cortex préfrontal (agonistes ↑) ; libération et synthèse de sérotonine (agonistes ↓)
5-HT 1B	4.32	Vasoconstriction (agonistes ↑); agression (agonistes ↓); masse osseuse (↓). Autorécepteur de la sérotonine.
5-HT 1D	5.03	Vasoconstriction (agonistes ↑)
5-HT 1E	7.53
5-HT 1F	dix
Signaux de la famille des récepteurs 5-HT 2 via l' activation G q de la phospholipase C .
5-HT 2A	11.55	Psychédélique (agonistes ↑); dépression (agonistes et antagonistes ↓); anxiété (antagonistes ↓); symptômes positifs et négatifs de la schizophrénie (antagonistes ↓); libération de noradrénaline par le locus coeruleus (antagonistes ↑); libération de glutamate dans le cortex préfrontal (agonistes ↑) ; dopamine dans le cortex préfrontal (agonistes ↑); contractions de la vessie (agonistes ↑)
5-HT 2B	8.71	Fonctionnement cardiovasculaire (les agonistes augmentent le risque d'hypertension pulmonaire), empathie (via les neurones de von Economo )
5-HT 2C	5.02	Libération de dopamine dans la voie mésocorticolimbique (agonistes ↓) ; libération d'acétylcholine dans le cortex préfrontal (agonistes ↑); activité dopaminergique et noradrénergique dans le cortex frontal (antagonistes ↑); appétit (agonistes ↓); effets antipsychotiques (agonistes ↑); effets antidépresseurs (agonistes & antagonistes ↑)
Autres récepteurs 5-HT
5-HT 3	593	Vomissements (agonistes ↑); anxiolyse (antagonistes ↑).
5-HT 4	125,89	Mouvement des aliments à travers le tractus gastro-intestinal (agonistes ↑); mémoire et apprentissage (agonistes ↑); effets antidépresseurs (agonistes ↑). Signalisation via G s activation de l'adénylyl cyclase.
5-HT 5A	251.2	Consolidation de la mémoire. Signaux via G i/o inhibition de l' adénylyl cyclase .
5-HT 6	98,41	Cognition (antagonistes ↑); effets antidépresseurs (agonistes & antagonistes ↑); effets anxiogènes (antagonistes ↑). Signalisation G s via l'activation de l' adénylyl cyclase .
5-HT 7	8.11	Cognition (antagonistes ↑); effets antidépresseurs (antagonistes ↑). Agit par la signalisation G s via l'activation de l' adénylyl cyclase .

Système nerveux

Les neurones des noyaux du raphé sont la principale source de libération de 5-HT dans le cerveau. Il existe neuf noyaux de raphé, désignés B1-B9, qui contiennent la majorité des neurones contenant de la sérotonine (certains scientifiques ont choisi de regrouper les noyaux raphés lineares en un seul noyau), tous situés le long de la ligne médiane du tronc cérébral et centrés sur la formation réticulaire . Les axones des neurones des noyaux du raphé forment un système de neurotransmetteurs atteignant presque toutes les parties du système nerveux central. Les axones des neurones des noyaux inférieurs du raphé se terminent dans le cervelet et la moelle épinière , tandis que les axones des noyaux supérieurs s'étendent dans tout le cerveau.

Ultrastructure et fonction

Les noyaux de sérotonine peuvent également être divisés en deux groupes principaux, les noyaux rostral et caudal contenant respectivement trois et quatre noyaux. Le groupe rostral se compose des noyaux linéaires caudaux (B8), des noyaux du raphé dorsal (B6 et B7) et des noyaux du raphé médian (B5, B8 et B9), qui se projettent dans de multiples structures corticales et sous-corticales. Le groupe caudal se compose du noyau du raphé magnus (B3), du noyau du raphé obscurus (B2), du noyau du raphé pallidus (B1) et de la formation réticulaire médullaire latérale, qui se projettent dans le tronc cérébral.

La voie sérotoninergique est impliquée dans la fonction sensorimotrice, avec des voies se projetant à la fois dans les zones corticales (Dorsal et Median Raphe Nuclei), sous-corticales et vertébrales impliquées dans l'activité motrice. La manipulation pharmacologique suggère que l'activité sérotoninergique augmente avec l'activité motrice tandis que les taux de décharge des neurones sérotoninergiques augmentent avec des stimuli visuels intenses. Les projections descendantes forment une voie qui inhibe la douleur appelée "voie inhibitrice descendante" qui peut être pertinente pour un trouble tel que la fibromyalgie, la migraine et d'autres troubles douloureux, et l'efficacité des antidépresseurs dans ceux-ci.

Les projections sérotoninergiques des noyaux caudaux sont impliquées dans la régulation de l'humeur et des émotions, et les états hypo- ou hyper-sérotoninergiques peuvent être impliqués dans la dépression et le comportement maladif.

Microanatomie

La sérotonine est libérée dans la synapse, ou l'espace entre les neurones, et diffuse sur un espace relativement large (> 20 nm) pour activer les récepteurs 5-HT situés sur les dendrites , les corps cellulaires et les terminaux présynaptiques des neurones adjacents.

Lorsque les humains sentent la nourriture, de la dopamine est libérée pour augmenter l'appétit . Mais, contrairement aux vers, la sérotonine n'augmente pas le comportement d'anticipation chez l'homme ; au lieu de cela, la sérotonine libérée lors de la consommation active les récepteurs 5-HT2C sur les cellules productrices de dopamine. Cela arrête leur libération de dopamine et, par conséquent, la sérotonine diminue l'appétit. Les médicaments qui bloquent les récepteurs 5-HT _2C rendent le corps incapable de reconnaître quand il n'a plus faim ou qu'il n'a plus besoin de nutriments, et sont associés à une prise de poids, en particulier chez les personnes ayant un faible nombre de récepteurs. L'expression des récepteurs 5-HT _2C dans l' hippocampe suit un rythme diurne , tout comme la libération de sérotonine dans le noyau ventromédian , qui se caractérise par un pic le matin lorsque la motivation à manger est la plus forte.

Chez les macaques , les mâles alpha ont deux fois plus de sérotonine dans le cerveau que les mâles et les femelles subordonnés (mesuré par la concentration de 5-HIAA dans le liquide céphalo-rachidien (LCR)). Le statut de dominance et les niveaux de sérotonine dans le LCR semblent être positivement corrélés. Lorsque les mâles dominants ont été retirés de ces groupes, les mâles subordonnés commencent à rivaliser pour la domination. Une fois que de nouvelles hiérarchies de dominance ont été établies, les niveaux de sérotonine des nouveaux individus dominants ont également augmenté pour doubler ceux des mâles et des femelles subordonnés. La raison pour laquelle les niveaux de sérotonine ne sont élevés que chez les mâles dominants, mais pas chez les femelles dominantes, n'a pas encore été établie.

Chez l'homme, les niveaux d' inhibition du récepteur 5-HT _1A dans le cerveau montrent une corrélation négative avec l'agressivité, et une mutation dans le gène qui code pour le récepteur 5-HT _2A peut doubler le risque de suicide pour les personnes ayant ce génotype. La sérotonine dans le cerveau n'est généralement pas dégradée après utilisation, mais est collectée par les neurones sérotoninergiques par des transporteurs de sérotonine à la surface de leurs cellules. Des études ont révélé que près de 10 % de la variance totale de la personnalité liée à l'anxiété dépend des variations dans la description de l'endroit, du moment et du nombre de transporteurs de sérotonine que les neurones doivent déployer.

Influences psychologiques

La sérotonine a été impliquée dans la cognition, l'humeur, l'anxiété et la psychose, mais une grande clarté n'a pas été atteinte.

La sérotonine et son rôle dans les troubles du spectre autistique (TSA)

En ce qui concerne la recherche sur les neurotransmetteurs et leurs effets sur les patients atteints de troubles du spectre autistique (TSA), la 5-HT a été la plus étudiée en termes d'efforts de recherche et d'enquêtes. Comme indiqué, la signalisation 5-HT facilite de nombreux processus neuronaux, notamment celui de la neurogenèse, de la migration et de la survie cellulaires, de la synaptogenèse et de la plasticité synaptique. Il a été noté que 45% des sujets TSA testés contenaient des niveaux élevés de 5-HT dans leur sang. En outre, des études menées sur des modèles animaux de type TSA ont rapporté que l'hypersérotonémie réduisait considérablement la motivation de l'intérêt social par l'inhibition de la détresse de séparation, qui pourrait être liée aux patients atteints de TSA présentant des troubles sociaux.

Hors du système nerveux

Dans le tube digestif (émétique)

La sérotonine régule la fonction gastro-intestinale. L'intestin est entouré de cellules entérochromaffines , qui libèrent de la sérotonine en réponse à la nourriture dans la lumière . Cela fait contracter l'intestin autour de la nourriture. Les plaquettes dans les veines drainant l'intestin collectent l'excès de sérotonine. Il existe souvent des anomalies de la sérotonine dans les troubles gastro-intestinaux tels que la constipation et le syndrome du côlon irritable.

Si des irritants sont présents dans la nourriture, les cellules entérochromaffines libèrent plus de sérotonine pour accélérer le mouvement de l'intestin, c'est-à-dire pour provoquer la diarrhée, de sorte que l'intestin est vidé de la substance nocive. Si la sérotonine est libérée dans le sang plus rapidement que les plaquettes ne peuvent l'absorber, le niveau de sérotonine libre dans le sang augmente. Cela active les récepteurs 5-HT3 dans la zone de déclenchement des chimiorécepteurs qui stimulent les vomissements . Ainsi, les médicaments et les toxines stimulent la libération de sérotonine par les cellules entérochromaffines de la paroi intestinale. Les cellules entérochromaffines réagissent non seulement à la mauvaise alimentation mais sont également très sensibles à l' irradiation et à la chimiothérapie anticancéreuse . Les médicaments qui bloquent le 5HT3 sont très efficaces pour contrôler les nausées et les vomissements produits par le traitement du cancer et sont considérés comme l'étalon-or à cette fin.

Métabolisme osseux

Chez la souris et l'homme, il a été démontré que des altérations des niveaux de sérotonine et de la signalisation régulent la masse osseuse. Les souris dépourvues de sérotonine cérébrale souffrent d' ostéopénie , tandis que les souris dépourvues de sérotonine intestinale ont une densité osseuse élevée. Chez l'homme, il a été démontré que l'augmentation des taux de sérotonine dans le sang est un prédicteur négatif significatif d'une faible densité osseuse. La sérotonine peut également être synthétisée, bien qu'à des niveaux très faibles, dans les cellules osseuses. Il médie ses actions sur les cellules osseuses à l'aide de trois récepteurs différents. A travers 5-HT _1B récepteurs , il régule négativement la masse osseuse, alors qu'il le fait de manière positive par 5-HT _2B récepteurs et 5-HT _2C récepteurs . Il existe un équilibre très délicat entre le rôle physiologique de la sérotonine intestinale et sa pathologie. L'augmentation du contenu extracellulaire de la sérotonine entraîne un relais complexe de signaux dans les ostéoblastes aboutissant à des événements transcriptionnels dépendant de FoxO1/Creb et ATF4. Très récemment, à la suite des découvertes fondamentales selon lesquelles la sérotonine intestinale régule la masse osseuse en 2008, les recherches mécanistiques sur ce qui régule la synthèse de la sérotonine à partir de l'intestin dans la régulation de la masse osseuse ont commencé. Il a été démontré que Piezzo1 détecte l'ARN dans l'intestin et transmet cette information à l'os par le biais de la synthèse de la sérotonine. Cette étude de Sugisawa et al., a montré que le canal cationique Piezo1 dans l'intestin agit comme un capteur d'ARN simple brin (ARNss) régissant la production de 5-HT. La suppression spécifique de l'épithélium intestinal de la souris Piezo1 a profondément perturbé le péristaltisme intestinal, entravé la colite expérimentale et supprimé les taux sériques de 5-HT. En raison d'un déficit systémique en 5-HT, le knock-out conditionnel de Piezo1 a augmenté la formation osseuse. Notamment, l'ARNss fécal a été identifié comme un ligand Piezo1 naturel, et la synthèse de 5-HT stimulée par l'ARNss à partir de l'intestin a été évoquée d'une manière indépendante de MyD88/TRIF. L'infusion colique de RNase A a supprimé la motilité intestinale et augmenté la masse osseuse. Ces résultats suggèrent que le ssRNA intestinal est un déterminant principal des taux systémiques de 5-HT, indiquant que l'axe ssRNA-Piezo1 est une cible prophylactique potentielle pour le traitement des troubles osseux et intestinaux. Ces études de Yadav et al., Cell 2008, Nat Med 2010 et plus récemment Sugisawa et al., Cell 2019 ont ouvert un nouveau domaine de recherche sur la sérotonine dans le métabolisme osseux qui peut être potentiellement exploité pour traiter les troubles de la masse osseuse.

Développement des organes

Puisque la sérotonine signale la disponibilité des ressources, il n'est pas surprenant qu'elle affecte le développement des organes. De nombreuses études humaines et animales ont montré que la nutrition au début de la vie peut influencer, à l'âge adulte, des éléments tels que la graisse corporelle, les lipides sanguins, la pression artérielle, l'athérosclérose, le comportement, l'apprentissage et la longévité. L'expérience chez les rongeurs montre que l'exposition néonatale aux ISRS provoque des changements persistants dans la transmission sérotoninergique du cerveau entraînant des changements de comportement, qui sont inversés par un traitement avec des antidépresseurs. En traitant des souris normales et knock-out dépourvues du transporteur de sérotonine avec de la fluoxétine, les scientifiques ont montré que les réactions émotionnelles normales à l'âge adulte, comme une courte latence pour échapper aux chocs du pied et l'inclination à explorer de nouveaux environnements dépendaient des transporteurs de sérotonine actifs pendant la période néonatale.

La sérotonine humaine peut également agir directement comme facteur de croissance . Les dommages au foie augmentent l'expression cellulaire des récepteurs 5-HT2A et 5-HT2B , médiant la repousse compensatrice du foie (voir Foie § Régénération et transplantation ) La sérotonine présente dans le sang stimule alors la croissance cellulaire pour réparer les dommages au foie. Les récepteurs 5HT2B activent également les ostéocytes , qui construisent les os. Cependant, la sérotonine inhibe également les ostéoblastes , via les récepteurs 5-HT1B.

Facteur de croissance cardiovasculaire

La sérotonine, en outre, évoque l' activation de l'oxyde nitrique synthase endothéliale et stimule, par l'intermédiaire d'un mécanisme médié par le récepteur 5-HT1B , la phosphorylation de l'activation de la protéine kinase activée par les mitogènes p44/p42 dans les cultures de cellules endothéliales aortiques bovines. Dans le sang, la sérotonine est collectée dans le plasma par les plaquettes, qui la stockent. Il est donc actif partout où les plaquettes se fixent dans les tissus endommagés, en tant que vasoconstricteur pour arrêter les saignements, et également en tant que mitotique des fibrocytes (facteur de croissance), pour favoriser la cicatrisation.

Peau

La sérotonine est également produite par les cellules de Merkel qui font partie du système somatosensoriel.

Poumons

Les cellules neuroendocrines pulmonaires sont des cellules épithéliales spécialisées qui se présentent sous forme de cellules solitaires ou d'amas appelés corps neuroépithéliaux dans les poumons . Les cellules pulmonaires neuroendocrines sont également appelées cellules Kulchitsky ou cellules K .

Pharmacologie

Plusieurs classes de médicaments ciblent le système 5-HT, y compris certains antidépresseurs , antipsychotiques , anxiolytiques , antiémétiques et antimigraineux , ainsi que les drogues psychédéliques et empathogènes .

Mécanisme d'action

Au repos, la sérotonine est stockée dans les vésicules des neurones présynaptiques. Lorsqu'elle est stimulée par l'influx nerveux, la sérotonine est libérée en tant que neurotransmetteur dans la synapse, se liant de manière réversible au récepteur postsynaptique pour induire une impulsion nerveuse sur le neurone postsynaptique. La sérotonine peut également se lier aux auto-récepteurs du neurone présynaptique pour réguler la synthèse et la libération de la sérotonine. Normalement, la sérotonine est ramenée dans le neurone présynaptique pour arrêter son action, puis réutilisée ou décomposée par la monoamine oxydase.

Drogues psychédéliques

Les drogues psychédéliques sérotoninergiques psilocine / psilocybine , DMT , mescaline , champignon psychédélique et LSD sont des agonistes , principalement au niveau des récepteurs 5HT _{2A / 2C} . La MDMA empathogène-entactogène libère la sérotonine des vésicules synaptiques des neurones.

Antidépresseurs

Les médicaments qui modifient les niveaux de sérotonine sont utilisés dans le traitement de la dépression , du trouble d'anxiété généralisée et de la phobie sociale . Les inhibiteurs de la monoamine oxydase (IMAO) empêchent la dégradation des neurotransmetteurs monoamines (y compris la sérotonine) et augmentent donc les concentrations du neurotransmetteur dans le cerveau. Le traitement par IMAO est associé à de nombreuses réactions indésirables aux médicaments, et les patients sont à risque d' urgence hypertensive déclenchée par des aliments à forte teneur en tyramine et certains médicaments. Certains médicaments inhibent la recapture de la sérotonine, la faisant rester plus longtemps dans la fente synaptique. Les antidépresseurs tricycliques (ATC) inhibent la recapture de la sérotonine et de la noradrénaline . Les nouveaux inhibiteurs sélectifs de la recapture de la sérotonine ( ISRS ) ont moins d'effets secondaires et moins d'interactions avec d'autres médicaments.

Il a été démontré que certains médicaments ISRS abaissent les niveaux de sérotonine en dessous de la ligne de base après une utilisation chronique, malgré les augmentations initiales. Le gène 5-HTTLPR code pour le nombre de transporteurs de sérotonine dans le cerveau, avec plus de transporteurs de sérotonine entraînant une diminution de la durée et de l'ampleur de la signalisation sérotoninergique. Le polymorphisme 5-HTTLPR (l/l) provoquant la formation de plus de transporteurs de sérotonine s'avère également plus résistant contre la dépression et l'anxiété.

Syndrome sérotoninergique

Des niveaux extrêmement élevés de sérotonine peuvent provoquer une maladie connue sous le nom de syndrome sérotoninergique , avec des effets toxiques et potentiellement mortels. En pratique, de tels niveaux de toxicité sont essentiellement impossibles à atteindre par un surdosage d'un seul antidépresseur, mais nécessitent une combinaison d'agents sérotoninergiques, tels qu'un ISRS avec un IMAO , qui peut survenir à des doses thérapeutiques. L'intensité des symptômes du syndrome sérotoninergique varie sur un large spectre, et les formes les plus légères sont observées même à des niveaux non toxiques. On estime que 14% des patients souffrant d'un surdosage du syndrome sérotoninergique aux ISRS ; pendant ce temps, le taux de mortalité se situe entre 2% et 12%.

Antiémétiques

Certains antagonistes 5-HT ₃ , tels que l' ondansétron , le granisétron et le tropisétron , sont des agents antiémétiques importants . Ils sont particulièrement importants dans le traitement des nausées et vomissements qui surviennent lors d'une chimiothérapie anticancéreuse utilisant des médicaments cytotoxiques . Une autre application est dans le traitement des nausées et vomissements postopératoires .

Autre

Certains médicaments agonistes sérotoninergiques provoquent une fibrose n'importe où dans le corps, en particulier le syndrome de fibrose rétropéritonéale , ainsi que la fibrose des valves cardiaques . Dans le passé, trois groupes de médicaments sérotoninergiques ont été épidémiologiquement liés à ces syndromes. Il s'agit des médicaments antimigraineux vasoconstricteurs sérotoninergiques ( ergotamine et méthysergide ), des médicaments coupe-faim sérotoninergiques ( fenfluramine , chlorphentermine et aminorex ) et de certains agonistes dopaminergiques antiparkinsoniens, qui stimulent également les récepteurs sérotoninergiques 5-HT _2B . Ceux-ci incluent le pergolide et la cabergoline , mais pas le lisuride plus spécifique de la dopamine .

Comme pour la fenfluramine, certains de ces médicaments ont été retirés du marché après que les groupes les prenant aient montré une augmentation statistique d'un ou plusieurs des effets secondaires décrits. Un exemple est le pergolide . Le médicament était en déclin depuis qu'il a été signalé en 2003 comme étant associé à la fibrose cardiaque.

Deux études indépendantes publiées dans le New England Journal of Medicine en janvier 2007 ont impliqué le pergolide, ainsi que la cabergoline , dans l'apparition de valvulopathies cardiaques . En conséquence, la FDA a retiré le pergolide du marché américain en mars 2007. (Comme la cabergoline n'est pas approuvée aux États-Unis pour la maladie de Parkinson, mais pour l'hyperprolactinémie, le médicament reste sur le marché. Le traitement de l'hyperprolactinémie nécessite des doses plus faibles. que celle de la maladie de Parkinson, diminuant le risque de valvulopathie).

Méthyltryptamines et hallucinogènes

Plusieurs plantes contiennent de la sérotonine avec une famille de tryptamines apparentées qui sont méthylées au niveau des groupes amino (NH ₂ ) et (OH) , sont des N- oxydes ou manquent le groupe OH. Ces composés atteignent le cerveau, bien qu'une partie d'entre eux soit métabolisée par les enzymes monoamine oxydase (principalement la MAO-A ) dans le foie. Des exemples sont les plantes du genre Anadenanthera qui sont utilisées dans le tabac à priser hallucinogène yopo . Ces composés sont largement présents dans les feuilles de nombreuses plantes et peuvent avoir un effet dissuasif sur l'ingestion animale. La sérotonine est présente dans plusieurs champignons du genre Panaeolus .

Biologie comparée et évolution

Organismes unicellulaires

La sérotonine est utilisée par divers organismes unicellulaires à diverses fins. Les ISRS se sont avérés toxiques pour les algues. Le parasite gastro-intestinal Entamoeba histolytica sécrète de la sérotonine, provoquant une diarrhée sécrétoire prolongée chez certaines personnes. On a constaté que les patients infectés par E. histolytica présentaient des taux sériques de sérotonine très élevés, qui sont revenus à la normale après la résolution de l'infection. E. histolytica répond également à la présence de sérotonine en devenant plus virulent. Cela signifie que la sécrétion de sérotonine sert non seulement à augmenter la propagation des entéamoes en provoquant la diarrhée de l'hôte, mais sert également à coordonner son comportement en fonction de la densité de sa population, un phénomène connu sous le nom de quorum sensing . En dehors de l'intestin d'un hôte, il n'y a rien que les entoamibes provoquent pour libérer de la sérotonine, la concentration en sérotonine est donc très faible. De faibles signaux de sérotonine aux entoamibes qu'ils sont en dehors d'un hôte et ils deviennent moins virulents pour conserver l'énergie. Lorsqu'elles pénètrent dans un nouvel hôte, elles se multiplient dans l'intestin et deviennent plus virulentes à mesure que les cellules entérochromaffines sont provoquées par elles et que la concentration de sérotonine augmente.

Plantes et champignons comestibles

Lors du séchage des graines , la production de sérotonine est un moyen de se débarrasser de l'accumulation d' ammoniac toxique . L'ammoniac est collecté et placé dans la partie indole du L - tryptophane , qui est ensuite décarboxylé par la tryptophane décarboxylase pour donner la tryptamine, qui est ensuite hydroxylée par une monooxygénase du cytochrome P450 , donnant la sérotonine.

Cependant, étant donné que la sérotonine est un modulateur majeur du tractus gastro-intestinal, elle peut être produite dans les fruits des plantes afin d'accélérer le passage des graines dans le tube digestif, de la même manière que de nombreux laxatifs bien connus associés aux graines et aux fruits. La sérotonine se trouve dans les champignons , les fruits et les légumes . Les valeurs les plus élevées de 25 à 400 mg/kg ont été trouvées dans les noix des genres noyer ( Juglans ) et caryer ( Carya ). Des concentrations de sérotonine de 3 à 30 mg/kg ont été trouvées dans les plantains , les ananas , les bananes , les kiwis , les prunes et les tomates . Des niveaux modérés de 0,1 à 3 mg/kg ont été trouvés dans une large gamme de légumes testés.

La sérotonine est un composé du poison contenu dans les orties ( Urtica dioica ), où elle provoque une douleur lors de l'injection de la même manière que sa présence dans les venins d'insectes (voir ci-dessous). On le trouve aussi naturellement dans Paramuricea clavata , ou l'éventail de la mer Rouge.

La sérotonine et le tryptophane ont été trouvés dans le chocolat avec différentes teneurs en cacao. La teneur en sérotonine la plus élevée (2,93 µg/g) a été trouvée dans le chocolat à 85 % de cacao, et la teneur en tryptophane la plus élevée (13,27 à 13,34 µg/g) a été trouvée dans 70 à 85 % de cacao. L'intermédiaire dans la synthèse du tryptophane en sérotonine, le 5-hydroxytryptophane, n'a pas été trouvé.

Le développement des racines chez Arabidopsis thaliana est stimulé et modulé par la sérotonine - de diverses manières à différentes concentrations.

La sérotonine sert de produit chimique de défense des plantes contre les champignons. Lorsqu'il est infecté par la pourriture du collet fusarienne ( Fusarium pseudograminearum ), le blé ( Triticum aestivum ) augmente considérablement sa consommation de tryptophane pour synthétiser une nouvelle sérotonine. La fonction de ceci est mal comprise, mais le blé produit également de la sérotonine lorsqu'il est infecté par Stagonospora nodorum - dans ce cas pour retarder la production de spores. La céréale modèle Brachypodium distachyon - utilisée comme substitut de recherche pour le blé et d'autres céréales de production - produit également de la sérotonine, de la coumaroyl- sérotonine et de la féruloyl- sérotonine en réponse à F. graminearum . Cela produit un léger effet antimicrobien . B. distachyon produit plus de sérotonine (et de conjugués) en réponse au F. graminearum producteur de désoxynivalénol (DON) que non producteur de DON. Solanum lycopersicum produit de nombreux conjugués AA - dont plusieurs de sérotonine - dans ses feuilles, ses tiges et ses racines en réponse à une infection par Ralstonia solanacearum .

Invertébrés

La sérotonine fonctionne comme un neurotransmetteur dans le système nerveux de la plupart des animaux.

Nématodes

Par exemple, chez le ver rond Caenorhabditis elegans , qui se nourrit de bactéries, la sérotonine est libérée en réponse à des événements positifs, comme la recherche d'une nouvelle source de nourriture ou chez les animaux mâles, la recherche d'une femelle avec laquelle s'accoupler. Lorsqu'un ver bien nourri sent des bactéries sur sa cuticule , de la dopamine est libérée, ce qui le ralentit ; s'il est affamé, la sérotonine est également libérée, ce qui ralentit davantage l'animal. Ce mécanisme augmente le temps que les animaux passent en présence de nourriture. La sérotonine libérée active les muscles utilisés pour l'alimentation, tandis que l' octopamine les supprime. La sérotonine diffuse vers les neurones sensibles à la sérotonine, qui contrôlent la perception de l'animal quant à la disponibilité des nutriments.

Décapodes

Si les homards reçoivent une injection de sérotonine, ils se comportent comme des individus dominants alors que l'octopamine provoque un comportement subordonné . Une écrevisse effrayée peut retourner sa queue pour fuir, et l'effet de la sérotonine sur ce comportement dépend en grande partie du statut social de l'animal. La sérotonine inhibe la réaction de fuite chez les subordonnés, mais la renforce chez les individus socialement dominants ou isolés. La raison en est que l'expérience sociale modifie la proportion entre les récepteurs de la sérotonine ( récepteurs 5-HT) qui ont des effets opposés sur la réponse de combat ou de fuite . L'effet des récepteurs 5-HT ₁ prédomine chez les animaux subordonnés, tandis que les récepteurs 5-HT ₂ prédominent chez les dominants.

Dans les venins

La sérotonine est un composant courant des venins d'invertébrés, des glandes salivaires, des tissus nerveux et de divers autres tissus, parmi les mollusques, les insectes, les crustacés, les scorpions, divers types de vers et les méduses. Rhodnius prolixus adulte - hématophage chez les vertébrés - sécrète des lipocalines dans la plaie pendant l'alimentation. Il a été démontré que ces lipocalines séquestrent la sérotonine pour empêcher la vasoconstriction (et éventuellement la coagulation) chez l'hôte par Andersen et al 2003.

Insectes

La sérotonine est conservée au cours de l'évolution et apparaît dans tout le règne animal. On le voit dans les processus des insectes dans des rôles similaires à ceux du système nerveux central humain, tels que la mémoire, l'appétit, le sommeil et le comportement. Certains circuits dans les corps de champignons sont sérotoninergiques. (Voir l' exemple spécifique à la drosophile ci-dessous, §Diptères .)

Acrididae

L'essaimage acridien est initié mais non maintenu par la sérotonine, la libération étant déclenchée par un contact tactile entre les individus. Cela transforme la préférence sociale de l'aversion à un état grégaire qui permet des groupes cohérents. L'apprentissage chez les mouches et les abeilles est affecté par la présence de sérotonine.

Rôle dans les insecticides

Les récepteurs 5-HT des insectes ont des séquences similaires à celles des versions vertébrées, mais des différences pharmacologiques ont été observées. La réponse aux médicaments des invertébrés a été beaucoup moins caractérisée que la pharmacologie des mammifères et le potentiel des insecticides sélectifs pour les espèces a été discuté.

Hyménoptères

Les guêpes et les frelons ont de la sérotonine dans leur venin, ce qui provoque des douleurs et des inflammations, tout comme les scorpions . Pheidole dentata assume de plus en plus de tâches dans la colonie à mesure qu'elle vieillit, ce qui l'oblige à répondre à de plus en plus d' indices olfactifs au cours de leur exécution. Il a été démontré par Seid et Traniello 2006 que cet élargissement de la réponse olfactive s'accompagnait d'une augmentation de la sérotonine et de la dopamine , mais pas de l' octopamine .

Diptères

Si les mouches sont nourries de sérotonine, elles sont plus agressives ; les mouches appauvries en sérotonine présentent toujours de l'agressivité, mais elles le font beaucoup moins fréquemment. Dans leurs cultures, il joue un rôle vital dans la motilité digestive produite par la contraction. La sérotonine qui agit sur la culture est exogène à la culture elle-même et a été montrée par Liscia et al. 2012 à probablement provenir du plexus neural de la sérotonine dans le synganglion thoracique-abdominal . Un corps de champignon sérotoninergique de drosophile a été trouvé par Lee et al 2011 pour travailler de concert avec Amnesiac pour former des souvenirs. Dierick et Greenspan 2007 ont découvert que la sérotonine favorise l'agressivité chez les diptères , ce qui a été contrecarré par le neuropeptide F - une découverte surprenante étant donné qu'ils favorisent tous les deux la parade nuptiale , qui est généralement similaire à l'agressivité à bien des égards.

Vertébrés

La sérotonine, également appelée 5-hydroxytryptamine (5-HT), est un neurotransmetteur connu pour son implication dans les troubles de l'humeur chez l'homme. C'est également un neuromodulateur largement présent chez les vertébrés et les invertébrés. La sérotonine a été associée à de nombreux systèmes physiologiques tels que les fonctions cardiovasculaires, de thermorégulation et comportementales, notamment : le rythme circadien , l'appétit, le comportement agressif et sexuel, la réactivité sensorimotrice et l'apprentissage, et la sensibilité à la douleur. La fonction de la sérotonine dans les systèmes neurologiques ainsi que les comportements spécifiques chez les vertébrés fortement associés à la sérotonine seront discutés plus en détail. Deux études de cas pertinentes sont également mentionnées concernant le développement de la sérotonine impliquant des poissons et des souris téléostéens .

Chez les mammifères, la 5-HT est fortement concentrée dans la substance noire , l' aire tegmentale ventrale et les noyaux du raphé . Les zones moins concentrées comprennent d'autres régions du cerveau et la moelle épinière. Les neurones 5-HT sont également très ramifiés, ce qui indique qu'ils sont structurellement proéminents pour influencer plusieurs zones du SNC en même temps, bien que cette tendance soit exclusive aux mammifères.

Système 5-HT chez les vertébrés

Les vertébrés sont des organismes multicellulaires du phylum Chordata qui possèdent une colonne vertébrale et un système nerveux . Cela inclut les mammifères, les poissons, les reptiles, les oiseaux, etc. Chez l'homme, le système nerveux est composé du système nerveux central et périphérique , avec peu de connaissances sur les mécanismes spécifiques des neurotransmetteurs chez la plupart des autres vertébrés. Cependant, on sait que si la sérotonine est impliquée dans le stress et les réponses comportementales, elle est également importante dans les fonctions cognitives . L'organisation du cerveau chez la plupart des vertébrés comprend des cellules 5-HT dans le cerveau postérieur . En plus de cela, la 5-HT se trouve souvent dans d'autres sections du cerveau chez les vertébrés non placentaires, y compris le cerveau antérieur basal et le prétectum . Étant donné que l'emplacement des récepteurs de la sérotonine contribue aux réponses comportementales, cela suggère que la sérotonine fait partie de voies spécifiques chez les vertébrés non placentaires qui ne sont pas présentes dans les organismes amniotiques. Les poissons et les souris téléostéens sont des organismes le plus souvent utilisés pour étudier le lien entre la sérotonine et le comportement des vertébrés. Les deux organismes présentent des similitudes dans l'effet de la sérotonine sur le comportement, mais diffèrent dans le mécanisme dans lequel les réponses se produisent.

Chiens / Espèces canines

Il existe peu d'études sur la sérotonine chez le chien. Une étude a rapporté que les valeurs de sérotonine étaient plus élevées à l'aube qu'au crépuscule. Dans une autre étude, les taux sériques de 5-HT ne semblaient pas être associés à la réponse comportementale des chiens à une situation stressante. Le rapport sérotonine/créatinine urinaire chez les chiennes avait tendance à être plus élevé 4 semaines après la chirurgie. De plus, la sérotonine était positivement corrélée avec le cortisol et la progestérone mais pas avec la testostérone après ovariohystérectomie.

Poisson téléostéen

Comme les vertébrés non placentaires, les poissons téléostéens possèdent également des cellules 5-HT dans d'autres parties du cerveau, y compris le cerveau antérieur basal . Danio rerio (poisson zèbre) est une espèce de poisson téléostéen souvent utilisée pour étudier la sérotonine dans le cerveau. Bien que beaucoup de choses soient inconnues sur les systèmes sérotoninergiques chez les vertébrés, l'importance de la modération du stress et des interactions sociales est connue. Il est supposé que l'AVT et le CRF coopèrent avec la sérotonine dans l' axe hypothalamo-hypophyso-interrénal . Ces neuropeptides influencent la plasticité du téléostéen, affectant sa capacité à changer et à répondre à son environnement. Les poissons subordonnés dans les milieux sociaux montrent une augmentation drastique des concentrations de 5-HT. Des niveaux élevés de 5-HT influencent à long terme l'inhibition de l'agressivité chez les poissons subordonnés.

Souris

Des chercheurs du Département de pharmacologie et de chimie médicale ont utilisé des médicaments sérotoninergiques sur des souris mâles pour étudier les effets de certains médicaments sur leur comportement. Les souris isolées présentent des niveaux accrus de comportement agonistique les unes envers les autres. Les résultats ont montré que les médicaments sérotoninergiques réduisent l'agressivité chez les souris isolées tout en augmentant simultanément l'interaction sociale. Chacun des traitements utilise un mécanisme différent pour cibler l'agression, mais finalement tous ont le même résultat. Bien que l'étude montre que les médicaments sérotoninergiques ciblent avec succès les récepteurs de la sérotonine, elle ne montre pas les détails des mécanismes qui affectent le comportement, car tous les types de médicaments ont tendance à réduire l'agressivité chez les souris mâles isolées. Les souris agressives maintenues en dehors de l'isolement peuvent réagir différemment aux changements dans la recapture de la sérotonine.

Comportement

Comme chez l'homme, la sérotonine est extrêmement impliquée dans la régulation du comportement chez la plupart des autres vertébrés. Cela inclut non seulement la réponse et les comportements sociaux, mais aussi l'influence sur l'humeur. Des défauts dans les voies de la sérotonine peuvent entraîner des variations intenses de l'humeur, ainsi que des symptômes de troubles de l'humeur, qui peuvent être présents chez plus que les humains.

Interaction sociale

L'agressivité est l'un des aspects les plus étudiés de l'interaction sociale dans laquelle la sérotonine est impliquée. L'agressivité est régulée par le système 5-HT, car les niveaux de sérotonine peuvent à la fois induire ou inhiber des comportements agressifs, comme on le voit chez les souris (voir la section sur les souris) et les crabes. Bien que cela soit largement accepté, on ne sait pas si la sérotonine interagit directement ou indirectement avec des parties du cerveau influençant l'agressivité et d'autres comportements. Des études sur les niveaux de sérotonine montrent qu'ils augmentent et diminuent considérablement au cours des interactions sociales, et qu'ils sont généralement en corrélation avec l'inhibition ou l'incitation d'un comportement agressif. Le mécanisme exact de l'influence de la sérotonine sur les comportements sociaux est inconnu, car les voies du système 5-HT chez divers vertébrés peuvent différer considérablement.

Réponse aux stimuli

La sérotonine est importante dans les voies de réponse environnementale, ainsi que d'autres neurotransmetteurs . Plus précisément, il s'est avéré impliqué dans le traitement auditif dans les contextes sociaux, car les systèmes sensoriels primaires sont connectés aux interactions sociales. La sérotonine se trouve dans la structure IC du mésencéphale, qui traite les interactions sociales et les vocalisations spécifiques et non spécifiques à l'espèce. Il reçoit également des projections acoustiques qui transmettent des signaux aux régions de traitement auditif. La recherche a proposé que la sérotonine façonne les informations auditives reçues par le CI et ait donc une influence sur les réponses aux stimuli auditifs. Cela peut influencer la façon dont un organisme réagit aux sons des espèces prédatrices ou d'autres espèces ayant un impact dans leur environnement, car l'absorption de sérotonine peut influencer l'agression et/ou l'interaction sociale.

Humeur

Nous pouvons décrire l'humeur comme n'étant pas spécifique à un état émotionnel, mais comme étant associée à un état émotionnel relativement durable. L'association de la sérotonine avec l'humeur est surtout connue pour diverses formes de dépression et de troubles bipolaires chez l'homme. Les troubles causés par l'activité sérotoninergique contribuent potentiellement aux nombreux symptômes de la dépression majeure, tels que l'humeur générale, l'activité, les pensées suicidaires et les dysfonctionnements sexuels et cognitifs . Les inhibiteurs sélectifs de la recapture de la sérotonine (ISRS) sont une classe de médicaments qui s'avèrent être un traitement efficace dans le trouble dépressif majeur et sont la classe d'antidépresseurs la plus prescrite. Fonction des ISRS pour bloquer la recapture de la sérotonine, rendant plus de sérotonine disponible pour être absorbée par le neurone récepteur. Les animaux ont été étudiés pendant des décennies afin de comprendre le comportement dépressif chez les espèces. L'une des études les plus connues, le test de nage forcée (FST), a été réalisée pour mesurer l'activité antidépressive potentielle. Les rats ont été placés dans un récipient d'eau incontournable, moment auquel le temps passé immobile et le nombre de comportements actifs (tels que les éclaboussures ou l'escalade) ont été comparés avant et après l'administration d'un panel de médicaments antidépresseurs. Il a été démontré que les antidépresseurs qui inhibent sélectivement la recapture de NE réduisent l'immobilité et augmentent sélectivement l'escalade sans affecter la natation. Cependant, les résultats des ISRS montrent également une immobilité réduite mais une nage accrue sans affecter l'escalade. Cette étude a démontré l'importance des tests comportementaux pour les antidépresseurs, car ils peuvent détecter les médicaments ayant un effet sur le comportement de base ainsi que les composants comportementaux des espèces.

Croissance et reproduction

Chez le nématode C. elegans , l'épuisement artificiel de la sérotonine ou l'augmentation du comportement d'indices d'octopamine typique d'un environnement pauvre en nourriture : C. elegans devient plus actif, et l'accouplement et la ponte sont supprimés, tandis que l'inverse se produit si la sérotonine est augmentée ou l'octopamine est diminuée chez cet animal. La sérotonine est nécessaire au comportement normal d'accouplement des nématodes mâles et à l'inclination à quitter la nourriture pour chercher un partenaire. La signalisation sérotoninergique utilisée pour adapter le comportement du ver aux changements rapides de l'environnement affecte la signalisation analogue à l' insuline et la voie de signalisation TGF bêta , qui contrôlent l'adaptation à long terme.

Chez la mouche des fruits, l' insuline régule à la fois la glycémie et agit comme facteur de croissance . Ainsi, chez la mouche des fruits, les neurones sérotoninergiques régulent la taille du corps adulte en affectant la sécrétion d'insuline. La sérotonine a également été identifiée comme le déclencheur du comportement des essaims chez les criquets. Chez l'homme, bien que l'insuline régule la glycémie et l' IGF régule la croissance, la sérotonine contrôle la libération des deux hormones, modulant la libération d'insuline par les cellules bêta du pancréas par sérotonylation des protéines de signalisation GTPase. L'exposition aux ISRS pendant la grossesse réduit la croissance fœtale.

Les vers C. elegans génétiquement modifiés qui manquent de sérotonine ont une durée de vie reproductive accrue, peuvent devenir obèses et parfois présenter un développement arrêté à l' état larvaire dormant .

Le vieillissement et les phénotypes liés à l'âge

La sérotonine est connue pour réguler le vieillissement, l'apprentissage et la mémoire. La première preuve vient de l'étude de la longévité chez C. elegans . Au cours de la phase précoce du vieillissement, le niveau de sérotonine augmente, ce qui altère les comportements locomoteurs et la mémoire associative. L'effet est restauré par des mutations et des médicaments (y compris la miansérine et la méthiothépine ) qui inhibent les récepteurs de la sérotonine . L'observation ne contredit pas l'idée que le niveau de sérotonine diminue chez les mammifères et les humains, ce qui est généralement observé dans la phase tardive mais pas précoce du vieillissement.

Mécanismes biochimiques

Biosynthèse

Chez les animaux, y compris les humains, la sérotonine est synthétisée à partir de l' acide aminé L - tryptophane par une courte voie métabolique constituée de deux enzymes , la tryptophane hydroxylase (TPH) et la décarboxylase des acides aminés aromatiques (DDC), et la coenzyme pyridoxal phosphate . La réaction médiée par le TPH est l'étape limitante de la voie. Il a été démontré que le TPH existe sous deux formes : le TPH1 , présent dans plusieurs tissus , et le TPH2 , qui est une isoforme spécifique des neurones .

La sérotonine peut être synthétisée à partir du tryptophane en laboratoire en utilisant Aspergillus niger et Psilocybe coprophila comme catalyseurs. La première phase du 5-hydroxytryptophane nécessiterait de laisser le tryptophane reposer dans de l'éthanol et de l'eau pendant 7 jours, puis de mélanger suffisamment de HCl (ou un autre acide) pour amener le pH à 3, puis d'ajouter du NaOH pour obtenir un pH de 13 pendant 1 heure. . Asperigillus niger serait le catalyseur de cette première phase. La deuxième phase de la synthèse du tryptophane lui-même à partir de l'intermédiaire 5-hydroxytryptophane nécessiterait d'ajouter de l'éthanol et de l'eau, et de laisser reposer pendant 30 jours cette fois. Les deux étapes suivantes seraient les mêmes que la première phase : ajouter du HCl pour obtenir le pH = 3, puis ajouter du NaOH pour rendre le pH très basique à 13 pendant 1 heure. Cette phase utilise le Psilocybe coprophila comme catalyseur de la réaction.

La sérotonine prise par voie orale ne passe pas dans les voies sérotoninergiques du système nerveux central, car elle ne traverse pas la barrière hémato-encéphalique . Cependant, le tryptophane et son métabolite 5-hydroxytryptophane (5-HTP), à partir duquel la sérotonine est synthétisée, traversent la barrière hémato-encéphalique. Ces agents sont disponibles sous forme de compléments alimentaires et peuvent être des agents sérotoninergiques efficaces. L'un des produits de la dégradation de la sérotonine est l' acide 5-hydroxyindoleacétique (5-HIAA), qui est excrété dans l' urine . La sérotonine et le 5-HIAA sont parfois produits en quantités excessives par certaines tumeurs ou cancers , et les niveaux de ces substances peuvent être mesurés dans l'urine pour rechercher ces tumeurs.

Chimie analytique

L'oxyde d'indium-étain est recommandé pour le matériau de l' électrode dans l' étude électrochimique des concentrations produites, détectées ou consommées par les microbes . Une technique de spectrométrie de masse à désorption laser et ionisation a été développée par Bertazzo et al. 1994 pour mesurer le poids moléculaire des sérotonines naturelles et synthétiques.

Histoire et étymologie

En 1935, l'italien Vittorio Erspamer montra un extrait de cellules entérochromaffines faisant contracter les intestins. Certains pensaient qu'il contenait de l' adrénaline , mais deux ans plus tard, Erspamer a pu montrer qu'il s'agissait d'une amine jusque-là inconnue , qu'il a nommée « entéramine ». En 1948, Maurice M. Rapport , Arda Green et Irvine Page de la Cleveland Clinic ont découvert une substance vasoconstrictrice dans le sérum sanguin , et comme il s'agissait d'un agent sérique affectant le tonus vasculaire, ils l'ont nommé sérotonine.

En 1952, l'entéromine s'est avérée être la même substance que la sérotonine, et comme le large éventail de rôles physiologiques a été élucidé, l'abréviation 5-HT du nom chimique propre 5-hydroxytryptamine est devenue le nom préféré dans le domaine pharmacologique. Les synonymes de sérotonine incluent : 5-hydroxytriptamine, thrombotine, entéramine, substance DS et 3-(β-aminoéthyl)-5-hydroxyindole. En 1953, Betty Twarog et Page ont découvert la sérotonine dans le système nerveux central. Page considérait les travaux d'Erspamer sur Octopus vulgaris , Discoglossus pictus , Hexaplex trunculus , Bolinus brandaris , Sepia , Mytilus et Ostrea comme valides et fondamentaux pour comprendre cette substance nouvellement identifiée, mais considérait ses résultats antérieurs dans divers modèles - en particulier ceux du sang de rat - à être trop confondu par la présence d'autres AM, y compris d'autres vasoactifs.

Voir également

• Sérotoninergique
• HIOC

Remarques

Les références

Lectures complémentaires

Liens externes

• Spectre de la 5-hydroxytryptamine MS
• La sérotonine liée aux protéines de la PDB
• PsychoTropicalResearch Revues approfondies sur les médicaments sérotoninergiques et le syndrome sérotoninergique.
• Molécule du mois : la sérotonine à l' université de Bristol
• Psy de 60 secondes : pas juste ! Mon niveau de sérotonine est bas , Scientific American
• Interprétation du test de sérotonine sur ClinLab Navigator .