Expliquez comment les toxines botuliques agissent et comment ces molécules toxiques peuvent également être utilisées à des fins médicales ?

Exercice Botox :

Expliquez comment les toxines botuliques agissent et comment ces molécules toxiques peuvent également être utilisées à des fins médicales ?

Les toxines botuliques sont des neurotoxines bactériennes impliquées dans le botulisme, une maladie responsable de graves paralysies musculaires pouvant entraîner la mort. Ces neurotoxines sont également employées dans le domaine médical, en petite quantité, pour traiter des maladies musculaires mais aussi réaliser de la chirurgie esthétiques. Nous pourrons nous demander comment les toxines botuliques agissent et comment ces molécules toxiques peuvent également être utilisées à des fins médicales. Nous analyserons dans un premier temps le fonctionnement d’une synapse neuromusculaire. Puis, dans un second temps, après avoir montré comment les neurotoxines affectent la transmission du message nerveux, nous verrons leur dangerosité mais aussi leur utilité dans le domaine médical.

Pour commencer, nous allons voir rapidement le principe du réflexe myotatique.

Par définition, le réflexe myotatique est la contraction du muscle par rapport à son propre étirement. Cet étirement est lié à une stimulation extérieure qui entraîne l’étirement de fibres particulières appelées fuseau neuromusculaire. Ces fibres sont reliées au corps cellulaire du neurone sensitif, situé dans le centre nerveux qu’est la moelle épinière, par sa dendrite qui conduit le message nerveux électrique sensitif. Ce message sera transmis par l’axone de ce neurone sensitif, au niveau d’un relai synaptique, à un neurone moteur. Ce motoneurone est relié au muscle effecteur par son axone qui se termine par un bouton synaptique au niveau de la jonction neuromusculaire. C’est ici qu’agissent les toxines botuliques, empêchant la transmission du message nerveux moteur au muscle. Il existe deux types de synapses, neuro-neuronales et neuromusculaires. Les synapses neuro-neuronales sont impliquées dans la transmission du message dans le centre nerveux entre le bouton pré-synaptique qui termine l’axone du neurone sensitif et le bouton post-synaptique qui est relié au neurone moteur par sa dendrite. La fente synaptique marque le changement de nature du message nerveux électrique en message chimique. Les synapses neuromusculaires sont le lien entre le neurone moteur, pré-synaptique et une cellule musculaire, au niveau de la jonction neuromusculaire. Elles transmettent un train de potentiel d’action qui correspond au message électrique, codé en fréquence de ces potentiels d’action. Un potentiel d’action se caractérise par le passage du potentiel de repos au potentiel d’action par le dépassement du seuil entraînant une dépolarisation, une repolarisation puis une hyperpolarisation. L’amplitude du potentiel d’action est toujours la même mais la fréquence varie c’est ce qui code le message électrique. En effet, plus la fréquence de potentiel d’action est élevée, c’est-à-dire plus le nombre de potentiel d’action durant 1ms est important, plus la réponse musculaire sera intense et inversement. La nature électrique du message est converti en nature chimique pour que la transmission soit assurée au niveau de la fente synaptique. Des vésicules synaptiques se trouve donc à l’extrémité de l’axone du motoneurone, au niveau du bouton synaptique. Elle contiennent des neurotransmetteurs qui, par exocytose de ces vésicules, vont aller

se rattacher sur les récepteurs situés sur la membrane plasmique de la fibre musculaire. L’acétylcholine est le neurotransmetteur impliqué dans le cas d’une synapse neuromusculaire. Le codage s’effectue alors en concentration de neurotransmetteurs : plus il y en a plus la réponse musculaire sera importante et inversement. On peut voir dans le document 2 qu’il n’y a pas d’exocytose des vésicules dans le cas où il n’y a pas de stimulation pré-synaptique. Au contraire, s’il y a stimulation, il y a exocytose et transmission du message nerveux.

Schéma du fonctionnement d’une synapse neuromusculaire :

[pic 1]

[pic 2]

Nous allons maintenant voir comment les toxines botuliques agissent sur le fonctionnement de la synapse neuromusculaire et empêchent la transmission du message. Nous montrerons ainsi quelle peut être leur utilité mais aussi le danger qu’elles représentent. Dans le document 1, on nous apprend que le botulisme, une maladie responsable de paralysies et qui peut entraîner la mort dans les cas les plus graves, est dû à la multiplication des neurotoxines produites par les bactéries Clostridium botulinum. Dans le document 3, on voit que 3 protéines : la synaptobrévine, la syntaxine et la protéine SNAP, interagissent dans la transmission du message au niveau de la fente synaptique, entre la vésicule et la membrane musculaire. Ces protéines permettent l’exocytose des vésicules et donc la libération des neurotransmetteurs dans la fente synaptique. On remarque que sans cette fusion entre protéines, l’exocytose des vésicules est impossible et donc la transmission du message nerveux ne peut pas avoir lieu. Les toxines botuliques agissent sur ces liaisons entre protéines, vésicule et membrane plasmique pré-synaptique. Ces neurotoxines sont de 4 types : A, B, E, et F. La B et la F agissent sur la synaptobrévine et la A et la E agissent sur la protéine SNAP. Elles empêchent alors la liaison entre les protéines, et donc la transmission du message. Si le message nerveux ne peut pas être transmis, le muscle ne se contracte pas en réponse à la stimulation et le réflexe myotatique n’est donc pas assuré. Cela entraîne alors une paralysie du muscle. C’est pour cela que, lorsqu’on ingère des aliments mal conservés où se développent les bactéries Clostridium botulinum, les toxines botuliques défont les liaisons entre les 3 protéines, les neurotransmetteurs ne sont pas libérés dans la fente synaptique et le message n’est pas transmis. Une paralysie touche donc les muscles. Si

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