Mode d'action des ciguatoxines sur l'organisme

Les ions traversent la membrane par diffusion facilitée grâce à certaines protéines membranaires qui forment des canaux munis de portes pouvant s'ouvrir et se fermer.

La structure moléculaire de la membrane plasmique

Source: Jérémie Legacy

2) Stimulation d'un neurone et propagation de l'influx nerveux

Suite à la stimulation d'un neurone, un seuil d'exitation de l'axone peut être atteint ce qui provoque une inversion du potentiel membranaire : ainsi, l'intérieur de la cellule devient positif par rapport à l'extérieur.

Cette inversion de polarisation constitue un potentiel d'action.

Le potentiel d'action est un moyen de transport du message nerveux.

Les différentes étapes du potentiel d'action

Voir une vidéo sur le potentiel d'action : http://musibiol.net/biologie/cours/pa/total_synchro1.swf

Les messages nerveux circulent le long de l'axone du neurone et est transmis d'un neurone à l'autre au niveau de la synapse.

Vidéo de Chantal Proulx : https://www.youtube.com/watch?v=nM_v114rjwo

3) La cible des CTX

Les ciguatoxines agissent au niveau cellulaire en modifiant la perméabilité de la membrane de la cellule aux ions sodium (Na+).

Le canal sodique sensible au potentiel (CSSP) est une glycoprotéine transmembranaire formant un pore perméable aux ions sodium qui participent à la formation et à la propagation de l'influx nerveux.

Schéma de la structure des canaux ioniques au sodium

En haut, structure primaire des 3 sous-unités. En bas, schéma 3D de la sous-unité alpha.

Le canal sodique est constitué d'une sous-unité alpha associée à une ou plus fréquemment 2 sous-unités béta. La sous-unité alpha est une protéine transmembranaire formée d'environ 2000 acides aminés qui contient 4 domaines homologues (DI,DII,DIII et DIV). Chacun de ces domaines est composé de 6 segments transmembranaires (S1 à S6). Ces segments sont reliés par des boucles extracellulaires.

C'est l'assemblage de ces 4 domaines au niveau de la membrane cellulaire qui forme le pore central. La sous-unité béta est formée d'un seul segment transmembranaire.

4) Le mode d'action des CTX

Les CTXs activent le CSSP en se fixant directement sur le site 5 du récepteur situé au niveau des segments S6 du domaines DI et S5 du domaine DIV du canal.

'(schéma reproduit d'après Nicholson et Lewis, 2006

Thèse de Mariko Matsui, annexe III page 165)

Les ciguatoxines se fixent sur les canaux sodium sensibles au potentiel répartis au niveau des cellules nerveuses et musculaires de l'organisme et provoquent ainsi leur ouverture prolongée à des valeurs de potentiel où, normalement, ils devraient être fermés. Cela entraine l'apparition de potentiels d'actions spontanés et répétitifs. Le signal nerveux est donc modifié et en continue.

Effets des ciguatoxines sur le potentiel d'action

Thèse de Mariko Matsui, page 45

L'apparition de potentiel d'action spontanés et répétés provoque une libération importante de neurotransmetteurs (jusqu'à épuisement) au niveau des terminaisons synaptiques. Cela peut alors entrainer une inefficacité synaptique voire une déficience de la transmission du message nerveux.

Les CTXs entrainent également une augmentation de la concentration intracellulaire de Na+ ainsi que Ca+, causant alors le gonflement des cellules.

Ainsi, l'action des CTXs sur la régulation de l'équilibre ionique des neurones expliquent les altérations neurologiques telles que les troubles sensitifs observés chez la plupart des patients atteints de ciguatera.

Quant à la très grande répartition des canaux sodium dans les tissus nerveux et musculaires, elle explique la variété des symptômes causés par les CTXs chez l'homme.

Origine de la diversité des symptômes observés lors de la ciguatera

Le potentiel de repos est d'environ -70 mV ( cette valeur est négative car le cytoplasme est négatif par rapport au milieu extracellulaire).

Schéma original montrant les flux d'ions générant le potentiel de repos d'une cellule vivante

Source: Eric Walravens

Il y a plus d'ions K+ à l'intérieur de la cellule qu'à l'extérieur. Pour les ions Na+ et Cl-, c'est l'inverse.

Ainsi, l'intérieur de la cellule est électriquement chargé négativement par rapport à l'extérieur. Il existe donc une différence de potentiel à travers la membrane cytoplasmique qui peut être enregistré avec des microélectrodes et un voltmètre. On parle de potentiel de repos pour des cellules excitables telles que les neurones.

Mesure et valeur du potentiel de repos

Source: Jacques Lehouelleur, Professeur des Universités

Schéma du potentiel de repos

Le mode d'action des ciguatoxines sur l'organisme

Les ciguatoxines agissent au niveau de la membrane cellulaire.

1) Le potentiel de repos

Toutes les cellules vivantes présentent une répartition inégale des ions de part et d'autre de le membrane cytoplasmique.

Répartition, au repos, des principaux ions de part et d'autre de la membrane d'un neurone.

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L'exemple de la Ciguatera

Schéma du potentiel de repos