L'acétylcholine est un neurotransmetteur, une substance produite par notre corps pour transférer l'influx nerveux à de multiples points du système nerveux central et périphérique.Les neurones qui sécrètent l'acétylcholine sont définis comme cholinergiques ; de manière analogue pour ses récepteurs, qui sont divisés en récepteurs nicotiniques. La conformation chimique de ces récepteurs, et des isoformes relatives dans les tissus, fait que les différents médicaments qui interfèrent avec l'action de l'acétylcholine peuvent produire des effets principalement limités à un secteur plutôt qu'à un autre.Malgré cette diversité structurelle, l'acétylcholine est capable de se lier à les deux récepteurs, car la partie de la molécule qui interagit avec les récepteurs muscariniques est différente des récepteurs nicotiniques. C'est une des raisons pour lesquelles l'acétylcholine n'est pas utilisée directement à des fins thérapeutiques : puisqu'elle agit sur tous les récepteurs cholinergiques de l'organisme (tant muscariniques que nicotiniques) son action est trop répandue et peu spécifique.
L'acétylcholine a été le premier neurotransmetteur à être découvert, grâce aux études d'Otto Loewi couronné en 1924. D'un point de vue chimique, l'acétylcholine est formée par l'union d'une molécule de choline avec celle d'acétyl-coenzyme A (acétyl-CoA) ; la première est une petite molécule concentrée dans les membranes phospholipidiques, tandis que l'Acétyl-CoA représente l'intermédiaire métabolique entre la glycolyse et le cycle de Krebs. La synthèse de l'acétylcholine à partir de ces deux substances se fait le long de la terminaison axonale ; après avoir été synthétisée, elle est puis stocké dans des vésicules, qui à l'arrivée d'un influx nerveux se lient à la membrane présynaptique, fusionnant et libérant son contenu par exocytose.À ce stade, l'acétylcholine libérée dans la fente synaptique est libre d'atteindre les récepteurs postsynaptiques et d'interagir avec eux , dépolarisant la cellule et déclenchant la formation d'un potentiel d'action dans la fibre nerveuse ou dans la fibre musculaire lare qui a stimulé; immédiatement après cette interaction, une grande partie de l'acétylcholine est immédiatement dégradée par l'acétylcholinestérase (ACHE). C'est une enzyme située à proximité des récepteurs cholinergiques, où elle agit en rompant la liaison entre l'acétate et la choline ; cette dernière substance est facilement réabsorbée par la terminaison présynaptique et utilisée pour la synthèse de nouvelle acétylcholine (grâce à l'enzyme choline-acétyltransférase). L'action de cette enzyme est très importante, car elle permet d'interrompre la transmission de l'influx nerveux.
L'acétylcholine est le transmetteur de tous les nerfs qui contrôlent la musculature volontaire (voir planche neuromusculaire) ; cependant, bien qu'à ce niveau elle produise un effet excitateur, elle exerce au sein du système parasympathique des actions principalement inhibitrices (la plupart des neurones sympathiques sécrètent de l'épinéphrine, tandis que la plupart les neurones parasympathiques sécrètent de l'acétylcholine). En effet, cette molécule provoque un ralentissement du rythme cardiaque, tout en stimulant la sécrétion des glandes bronchiques, salivaires, gastriques et pancréatiques, augmentant le péristaltisme intestinal et en général toutes les fonctions digestives. En plus des plaques motrices des muscles squelettiques, et des terminaisons post-ganglionnaires du système nerveux parasympathique, l'acétylcholine peut être trouvée au niveau des synapses entre les fibres pré-ganglionnaires et les neurones post-ganglionnaires du système nerveux sympathique et parasympathique , et de la médullosurrénale, ainsi que dans certaines synapses du système nerveux central.
Les actions muscariniques correspondent à celles induites par l'Acétylcholine libérée par les terminaisons nerveuses parasympathiques postganglionnaires, à deux exceptions notables près :
L'acétylcholine provoque une vasodilatation généralisée, bien que la plupart des vaisseaux ne soient pas innervés par le système parasympathique.
L'acétylcholine provoque la sécrétion par les glandes sudoripares, qui sont innervées par les fibres cholinergiques du système nerveux sympathique.
Les actions nicotiniques elles correspondent à celles de l'acétylcholine libérée au niveau des synapses ganglionnaires des systèmes sympathique et parasympathique, de la plaque neuromusculaire des muscles volontaires et des terminaisons nerveuses des nerfs splanchniques qui entourent les cellules sécrétoires de la médullosurrénale.
Comme prévu, des effets similaires à ceux de l'acétylcholine peuvent être produits par des substances capables de stimuler les récepteurs cholinergiques (parasympathomimétiques) ou de bloquer l'action de l'acétylcholinestérase (anticholinestérases). Dans le même temps, les effets de l'acétylcholine peuvent être bloqués par des substances capables de se lier aux récepteurs cholinergiques, les rendant indisponibles pour capter le signal transmis par l'acétylcholine (anticholinergiques). Voyons quelques exemples.
Le curare provoque la mort par paralysie musculaire, bloquant l'action de l'acétylcholine sur les membranes musculaires (où se trouvent les récepteurs nicotiniques) ; la physostigmine, quant à elle, prolonge l'action de l'acétylcholine en bloquant la cholinestérase, tandis que le venin de la veuve noire stimule un excès de libération. Les gaz neurotoxiques bloquent également cette enzyme, faisant que l'acétylcholine reste ancrée à ses récepteurs ; l'effet létal de ces gaz est utile pour étudier les effets de l'interaction entre l'acétylcholine et ses récepteurs muscariniques : toux, oppression thoracique, hypersécrétion bronchique jusqu'à l'œdème pulmonaire, nausées, vomissements, diarrhée, augmentation de la salivation, myosis et troubles de la vision, diminution de la fréquence cardiaque jusqu'à l'arrêt et incontinence urinaire En raison de l'accumulation d'acétylcholine dans les récepteurs nicotiniques, symptômes tels que : pâleur de la peau, tachycardie, hypertension artérielle, hyperglycémie et altérations dans le système musculo-squelettique, en particulier l'asthénie et l'épuisement musculaire facile, les tremblements et les crampes. En raison de l'accumulation d'acétylcholine, les muscles squelettiques peuvent être paralysés et la mort par paralysie musculaire en contraction peut survenir.Enfin, les effets sur le système nerveux central comprennent des contractions tonico-cloniques de type épileptiforme, jusqu'à la dépression des centres respiratoires et la mort.Cela se produit généralement en raison de l'asphyxie due à la paralysie du diaphragme et des muscles intercostaux.Même la toxine botulique, une toxine très toxique utilisée à des concentrations infinitésimales en médecine esthétique, a à voir avec l'acétylcholine; avec son action, en effet, il empêche leur libération des vésicules. De cette façon, le Botox provoque une paralysie flasque des muscles, devenant fatale lorsqu'il implique fortement les respiratoires ; en ce sens, elle contraste avec l'action du tétanos, caractérisée par une paralysie spastique qui est pourtant indépendante de l'acétylcholine. La pilocarpine, médicament utilisé principalement en ophtalmologie pour rétrécir la pupille et stimuler le larmoiement de l'œil (utile dans le traitement du glaucome) est un agoniste muscarinique ; en fait, elle se lie aux récepteurs muscariniques de l'acétylcholine.En ce sens, la pilocarpine contrecarre l'action de l'atropine, qui est plutôt un antagoniste muscarinique et à ce titre inhibe l'activité du parasympathique (parasympatholytique). Le médicament atropine bloque les récepteurs muscariniques, tandis que le curare bloque les récepteurs nicotiniques.
