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Caractérisation pharmacologique des récepteurs cholinergiques du tube digestif du ver de terre

Les images peuvent être obtenues en plus grand formant en cliquant dessus avec le bouton gauche de la souris.


Introduction
Les résultats des diverses expériences menées sur l'ensemble jabot-gésier du ver de terre isolé in vitro montrent que ce dernier présente des contractions spontanées régulières dont la fréquence et l'amplitude restent relativement constantes en absence d'intervention extérieure. En revanche, lorsque l'organe isolé est soumis à l'action de diverses substances pharmacodynamiques, il répond par des variations de la fréquence et/ou de l'amplitude des contractions.
L'acétylcholine notamment stimule cette préparation en induisant principalement une augmentation de l'amplitude des contractions de façon dose dépendante ce qui suggère la présence de récepteurs cholinergiques au niveau des muscles lisses de la paroi du jabot et du gésier. L'acétylcholine est connue depuis longtemps pour agir tant chez les vertébrés que chez les invertébrés sur deux familles principales de récepteurs. Ces deux groupes de récepteurs sont qualifiés de nicotiniques et de muscariniques, par référence aux alcaloïdes nicotine et muscarine extraits respectivement du tabac et de l'amanite tue mouches et qui se comportent comme des agonistes cholinergiques spécifiques vis à vis de ces récepteurs. En outre, d'autres alcaloïdes ainsi que des substances synthétiques sont des agonistes ou des antagonistes spécifiques de ces récepteurs. La tubocurarine (principal alcaloïde du curare, un poison de flèche paralysant extrait de Chondrodendron tomentosum, une plante de la famille des Menispermacées) est un antagoniste spécifique des récepteurs nicotiniques de même que différents produits de synthèse comme le bromure de vecuronium ou le triiodoéthylate de gallamine. L'atropine (un alcaloïde présent chez la plupart des Solanacées) est un antagoniste spécifique des récepteurs muscariniques tandis que la pilocarpine (un alcaloïde extrait de Pilocarpus jaborandi, une plante de la famille des Rutacées) est un agoniste de ces récepteurs.
L'utilisation de ces divers agonistes et antagonistes rend possible la caractérisation pharmacologique des récepteurs cholinergiques impliqués dans le contrôle de l'activité contractile de l'ensemble jabot-gésier du ver de terre.
  • Matériel et méthodes
 
 Le matériel biologique, sa préparation et le dispositif utilisés sont présentés sur la page "Action de substances pharmacodynamiques sur les muscles lisses du  tube digestif du ver de terre".
Les différentes substances chimiques utilisées dans les expériences présentées ci-dessous ont été dissoutes dans du liquide physiologique pour constituer des solutions stocks selon le tableau ci-dessous puis diluées en fonction des besoins. Les concentrations indiquées sur les figures sont exprimées en mol.L-1 de liquide dans la cuve de survie qui contient 30 mL.
    • Solutions stocks
Acétylcholine (MM = 187) 
Agoniste nicotinique
4 mg.L-1
Bromure de vécuronium (MM = 557) 
Antagoniste nicotinique
400 mg.L-1
 Triodoéthylate de gallamine (MM = 510)
Antagoniste nicotinique
2 mg.L-1
Atropine (MM = 292)
Antagoniste muscarinique
400 mg.L-1
Pilocarpine (MM = 208)
Agoniste muscarinique
200 mg.L-1
 
 Pour tester les diverses substances, les contractions spontanées de l'ensemble jabot gésier sont enregistrées pendant une à deux minutes puis 1 mL de la dilution appropriée de chaque substance testée est injecté rapidement avec une seringue dans le liquide physiologique contenant la préparation isolée de façon à obtenir un mélange rapide et l'enregistrement est poursuivi quelques minutes.
  • Résultats
    •  Contrôle de la réponse à l'acétylcholine
 Un contrôle du bon fonctionnement in vitro de l'ensemble jabot gésier a d'abord été effectué en enregistrant ses contractions spontanées dans du liquide physiologique. La réponse de l'organe à l'acétylcholine a été vérifiée ensuite avec une concentration de 500 nmol.L-1 qui provoque habituellement une forte réponse. Ces résultats ont été superposés sur la figure ci-contre.
La préparation se contractant spontanément en l'absence de traitement et répondant normalement à l'action de l'acétylcholine, les autres substances ont pu alors être testées.
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Contrôle du fonctionnement de la préparation
Addition d'acétylcholine à 60 s
    •  Action des curarisants
 
 
Les curarisants sont des antagonistes cholinergiques spécifiques des récepteurs nicotiniques. Deux curarisants synthétiques, le triiodoéthylate de gallamine (Flaxedil) et le bromure de vecuronium (Norcuron) ont été testés. Le flaxedil a d'abord été testé à deux concentrations (250 nM.L-1 et 1 µM.L-1) en absence d'acétylcholine puis en présence d'une dose test d'acétylcholine de 500 nM.L-1
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Action de deux concentrations de flaxedil sur les contractions spontanées
En absence comme en présence d'acétylcholine, les deux concentrations de triiodoéthylate de gallamine utilisées s'avèrent sans effet sur les contractions tant spontanées qu'induites par l'acétylcholine suggérant que les récepteurs cholinergiques impliqués ne sont pas nicotiniques.
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Action du flaxedil sur les contractions induites par une dose test d'acétylcholine
 Un autre curarisant, le bromure de vecuronium, d'affinité élevée pour les récepteurs nicotiniques a également été testé pour confirmer ce résultat. Le tracé ci-dessous montre qu'il ne modifie pas non plus la réponse du muscle à l'acétylcholine confirmant ainsi la probable absence de récepteurs nicotiniques.
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Action du bromure de vecuronium sur les contractions induites par une dose test d'acétylcholine

Les antagonistes nicotiniques s'avérant inactifs, un antagoniste muscarinique, l'atropine, a alors été testé.
 

 
    • Action de l'atropine
L'action de l'atropine a d'abord été testée en absence de tout autre traitement. Après rinçage de l'échantillon, un test a été mené avec une concentration d'acétylcholine de 70 nM.L-1 pour vérifier que l'échantillon restait réactif à ce neurotransmetteur. Les résultats ont été superposés sur le graphique ci-dessous. 
 
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Action de l'atropine puis contrôle de la réactivité du muscle à l'acétylcholine
 
 

L'atropine paraissant active sur les contractions spontanées notamment en diminuant le tonus de l'organe comme on le constate ci-dessus, son action a ensuite été testée sur l'échantillon à la suite de l'addition d'une dose test d'acétylcholine. Les graphiques montrent les résultats obtenus respectivement à la suite d'une première addition d'atropine après une dose test d'acétylcholine (500 nM.L-1) et à la suite de deux additions d'atropine lors d'un enregistrement de plus longue durée.
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Action de l'atropine sur les contractions induites par l'acétylcholine
On constate que l'atropine provoque la décontraction du muscle contracté sous l'action de l'acétylcholine et qu'une deuxième addition permet le retour à des contractions spontanées régulières dont l'amplitude et la fréquence sont similaires à celles des contractions qui se produisent en l'absence de tout traitement. L'atropine étant un antagoniste spécifique des récepteurs muscariniques, ceci suggère que les récepteurs cholinergiques concernés sont de nature muscarinique. C'est pourquoi un test avec la pilocarpine, un agoniste muscarinique, a été mené ensuite.
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Action de deux traitements successifs par l'atropine
    • Action de la pilocarpine
Une concentration finale de 3 µM.L-1 de pilocarpine a été testée. On constate que l'action de cette concentration sur le muscle est comparable à celle d'une concentration d'acétylcholine de 100 nM.L-1 sur le tonus de l'organe lors de sa relaxation rythmique et sur l'amplitude de la contraction. Toutefois, l'action de la pilocarpine est moins durable que celle de l'acétylcholine.
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Action de la pilocarpine comparée à celle de l'acétylcholine
  • Conclusion
 Si le jabot gésier du ver de terre est sensible à l'acétylcholine, insensible aux antagonistes nicotiniques et sensible tant aux agonistes qu'aux antagonistes muscariniques, on peut supposer que les récepteurs cholinergiques présents sur les muscles lisses de cet organe sont de nature muscarinique.

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