« Sérotonine » : différence entre les versions
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{{autre|le roman|Sérotonine (roman)}}
{{Infobox Chimie
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| légende = [[Fichier:Sérotonine_3D.png|200px]]
<!-- Général -->
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}}<!-- ----------------------------- Fin de l'infoboite ----------------------------- -->
La '''sérotonine''', encore appelée '''5-hydroxytryptamine''' ('''5-HT'''), est une [[monoamine]] de la [[Famille (biologie)|famille]] des [[indolamine]]s. C'est un [[neurotransmetteur]] dans le [[système nerveux central]] et dans les plexus intramuraux du tube digestif, ainsi qu'un [[autacoïde]] ([[hormone]] locale) libéré par les [[cellule entérochromaffine|cellules entérochromaffines]] et les [[thrombocyte]]s. La production de sérotonine a aussi été observée dans le placenta des souris et de l'humain<ref>{{Article|langue=en|prénom1=Kathy|nom1=Deroy|prénom2=Francine|nom2=Côté|prénom3=Thierry|nom3=Fournier|prénom4=Thomas|nom4=Sanderson|titre=Serotonin Production by Human and Mouse Trophoblast: Involvement in Placental Development and Function|périodique=Placenta|volume=34|numéro=9|doi=10.1016/j.placenta.2013.06.214|lire en ligne=https://dx.doi.org/10.1016/j.placenta.2013.06.214|date=septembre 2013}}.</ref>{{,}}<ref>{{Article|langue=en|prénom1=W.Q.|nom1=Huang|prénom2=C.L.|nom2=Zhang|prénom3=X.Y.|nom3=Di|prénom4=R.Q.|nom4=Zhang|titre=Studies on the localization of 5-hydroxytryptamine and its receptors in human placenta|périodique=Placenta|volume=19|numéro=8|doi=10.1016/s0143-4004(98)90027-3|lire en ligne=https://doi.org/10.1016/s0143-4004(98)90027-3|pages=655–661|date=novembre 1998}}.</ref>{{,}}<ref>{{Article|langue=en|prénom1=A.|nom1=Bonnin|prénom2=P.|nom2=Levitt|titre=Fetal, maternal, and placental sources of serotonin and new implications for developmental programming of the brain|périodique=Neuroscience|volume=197|pmid=22001683|pmcid=PMC3225275|doi=10.1016/j.neuroscience.2011.10.005|lire en ligne=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3225275/|consulté le=2017-03-16|pages=1–7|date=décembre 2011}}.</ref>.
Elle est majoritairement présente dans l'organisme en qualité d'[[autacoïde]]. Son activité débute dans le [[cerveau]] où elle joue le rôle de neurotransmetteur en n'y représentant que 1 % du total présent dans le corps<ref name="rang">{{ouvrage | langue = en | auteurs = H P Rang, M M Dale, JM Ritter, RJ Flower | titre = Rang and Dale's Pharmacology | éditeur = Churchill Livingstone Elsevier | année = 2007 (sixth edition) | pages totales = 830 }}.</ref>, mais elle y joue un rôle essentiel<ref name="Fillion98">Fillion G., ''[Nouveaux aspects dans la recherche sur le système sérotonergique cérébral : Médecine médico-légale = New advances in research on cerebral serotogernic system: Forensic medical ]'' ([http://cat.inist.fr/?aModele=afficheN&cpsidt=2233066 résumé Inist-CNRS]) ; Journées Internationales de biologie (JIB 97) No42, Paris, FRANCE (11/1997) ; 1998, vol. 32, no 234, {{p.|161-172}} (17 ref.), {{p.|93-98}}.</ref>. Elle est notamment impliquée dans la gestion des humeurs et est associée à l'état de [[bonheur]]<ref>[https://www.lexpress.fr/actualite/sciences/neurosciences-serotonine-vs-dopamine-la-chimie-du-bien-etre_1988298.html L'Express - ''Neurosciences: sérotonine vs dopamine, la chimie du bien-être'' - Par Stéphanie Benz, publié le 28/02/2018] : « Nous savons aujourd'hui que ces comportements participent à la production de sérotonine dans le cerveau, constate Pierre-Marie Lledo, directeur du département neurosciences de l'Institut Pasteur. Ce neurotransmetteur, impliqué dans le sentiment de plénitude et de contentement, se révèle essentiel à la régulation de nos humeurs: un cerveau baignant dans la sérotonine est indiscutablement un cerveau heureux. D'ailleurs, nombre de traitements de la dépression, à commencer par le plus célèbre d'entre eux, le Prozac, agissent en accroissant le taux de sérotonine dans notre encéphale.'' »''</ref>{{,}}<ref>{{article| auteurs = Young SN | titre = How to increase serotonin in the human brain without drugs | journal = Journal of Psychiatry & Neuroscience | volume = 32 | numéro = 6 | pages = 394–9 | date = novembre 2007 | pmid = 18043762 | pmc = 2077351 }}</ref> lorsqu'elle est à un taux équilibré, réduisant la prise de risque<ref>[https://www.sciencedaily.com/releases/2018/04/180430131857.htm Virginia Tech. (2018, April 30). Keep calm and carry on: Scientists make first serotonin measurements in humans. ScienceDaily] - «''"We found that serotonin is highly active in the part of the brain that helps us to navigate bad outcomes in a way that ensures we don't overreact to them," said Rosalyn Moran, who is now a reader at the Institute for Psychiatry, Psychology and Neuroscience in King's College London. At the time of the date collection, Moran was an assistant professor at the VTCRI. Prior to her current position, she was a lecturer at the University of Bristol. "Serotonin acts in a way that reminds us to pay attention and learn from bad things, and to promote behaviors that are less risk seeking but also less risk averse. When there's an imbalance of serotonin, you might hide in a corner or run towards the fire, when you should really be doing something in between."''»</ref> et en poussant ainsi l'individu à maintenir une situation qui lui est favorable. Elle est donc indispensable à la survie des [[mammifère]]s dont l'être humain<ref>[http://www.ipubli.inserm.fr/bitstream/handle/10608/2783/MS_1993_1_21.pdf?sequence=1 Inserm - ''Les récepteurs centraux de la sérotonine'' (1993) - Michel Hamon et Henri Golan] - «''La sérotonine ou 5-hydroxytryptamine ( 5-HT), initialement identifiée au niveau périphérique (elle est très abondante dans les cellules entérochromaffines de l'intestin et dans les plaquettes sanguines), a été mise en évidence dans le système nerveux central (SNC) des mammifères il y a une quarantaine d'années. Très vite, la démonstration de l'hétérogénéité de la distribution de la 5-HT au niveau cérébral a conduit à suggérer que cette amine y jouait le rôle de neuromédiateur. ... Il est aujourd'hui clairement établi que les neurones qui synthétisent et libèrent la 5-HT (les neurones sérotoninergiques) participent au contrôle de nombreuses fonctions centrales telles que le rythme veille/sommeil, la prise alimentaire, la nociception, la thermorégulation, l'activité sexuelle, etc.''»</ref>, et a un effet antagoniste à celui de la [[dopamine]]<ref>[https://www.sciencedaily.com/releases/2018/04/180430131857.htm Virginia Tech. (2018, April 30). Keep calm and carry on: Scientists make first serotonin measurements in humans. ScienceDaily] - «''The research provides the first ever recordings of simultaneous sub-second fluctuations in dopamine and serotonin during active decision-making in a conscious human subject. The analysis provides new understanding of serotonin's role in regulating human choice and how it operates alongside dopamine, a neurotransmitter long-associated with reward and its reinforcement. This is the first clear evidence, in any species, that the serotonergic system acts as an opponent to dopamine signaling," said Read Montague, the director of the VTCRI Human Neuroimaging Laboratory and the VTCRI Computational Psychiatry Unit and senior author on the paper.''»</ref> qui favorise, au contraire, la prise de risque et l'enclenchement du [[système de récompense]].
Elle est, en outre, également impliquée dans la régulation du [[cycle circadien]]<ref>Cuesta, Marc (2009), ''[http://scd-theses.u-strasbg.fr/1622/01/CUESTA_Marc_2009_restrict.pdf Modulation sérotonergique différentielle de l’horloge circadienne principale entre rongeurs diurnes et nocturnes]'' ; Thèses de doctorat, Université de Strasbourg.</ref> dans le [[noyau suprachiasmatique]] (siège de l'[[horloge circadienne]]), dans l'[[hémostase]], dans la mobilité digestive et {{Citation|dans divers désordres psychiatriques tels que stress, anxiété, phobies, dépression}}. Elle est ainsi la cible de certains outils thérapeutiques, notamment les [[antidépresseur]]s, utilisés pour soigner ces maladies. Son activité est également modifiée par certains [[psychotrope]]s<ref name=Fillion98/>.
== Histoire ==
La sérotonine a été identifiée en [[1946]], sous le nom d'''entéramine''<ref name="landry">{{ouvrage | auteurs = Yves Landry, Jean-Pierre Gies | titre = Pharmacologie Des cibles vers l'indication thérapeutique | éditeur = Dunod | année = 2009 ({{2e}} édition) }}.</ref>, par le pharmacologue italien [[Vittorio Erspamer]] (1909-1999) dans les [[cellule entérochromaffine|cellules entérochromaffines]] du tube digestif<ref>Erspamer, ''Archo Sci Biol.'' 1946;31, 86.</ref>. À peu près à la même époque à [[Cleveland]], Maurice M. Rapport qui s'intéressait aux substances hypertensives du sang, isola en 1948 une substance vasoconstrictrice qui apparaissait au moment de la coagulation du sang<ref>Rapport MM, Green AA, Page IH, [http://www.sciencemag.org/content/108/2804/329 ''Crystalline serotonin''], Science, 1948;108:329–330.</ref>. Il la dénomma « sérotonine » par la contraction de « serum », sa source et de « tonique », son action sur les vaisseaux sanguins. L'année suivante, il l'analysa comme la ''5-hydroxytryptamine''. Erspamer identifia peu après l'entéramine à la 5-hydroxytryptamine. La présence de sérotonine dans le système nerveux central fut ensuite caractérisée par B. M. Twarog et I. H. Page<ref>(''Am J Physiol.'' 1953;175:157-61).</ref>, peu après que Gaddum a montré que le [[LSD]] (diéthylamide de l'acide lysergique), un puissant psychotrope hallucinogène, se comportait comme la sérotonine sur certains récepteurs des tissus périphériques.
== Localisation ==
[[Image:Serotonergic_neurons.svg|vignette|gauche|Localisation des neurones sérotoninergiques.]]
La sérotonine a été identifiée dans la muqueuse gastro-intestinale, dans les [[Thrombocyte|plaquettes sanguines]] et dans le système nerveux central<ref name="landry" />. La sérotonine présente dans la muqueuse gastro-intestinale représente environ 80 % de la sérotonine totale de l'organisme. Elle est synthétisée et stockée au niveau des [[Cellule entérochromaffine|cellules entérochromaffines]]. Celles-ci stockent aussi des médiateurs peptidiques ([[cholécystokinine]], [[neurotensine]], [[peptide PYY]]). La libération de sérotonine par [[exocytose]] joue un rôle dans la motilité intestinale. Une partie de la sérotonine du tube digestif passe dans le sang où elle est stockée dans les plaquettes sanguines. La sérotonine est produite également dans les neurones sérotoninergiques et les [[ostéoclaste]]s<ref>[http://www2.cnrs.fr/presse/communique/2451.htm Communiqué CNRS du 2 février 2012].</ref> du tissu osseux. Dans la première étape de la coagulation sanguine, lorsque les plaquettes s'agrègent entre elles, elles libèrent leur sérotonine qui, ''via'' les récepteurs 5-HT1 des muscles lisses vasculaires, provoque une vasoconstriction. L'effet global vasculaire est hypertenseur.
Dans le système nerveux central, les corps cellulaires des neurones sérotoninergiques sont localisés dans les [[noyaux du raphé]] du [[tronc cérébral]] d'où ils se projettent dans l'ensemble du cerveau et de la [[moelle spinale]].
On peut dire<ref>{{ouvrage | langue = fr | auteurs = MJT FitzGerald, Jean Folan-Curran | titre = Neuro-anatomie clinique et neurosciences connexes | éditeur = Maloine | année = 2003 }}.</ref> que, d'une manière générale : les neurones sérotoninergiques du [[mésencéphale]] se projettent rostralement<ref>vers l'avant.</ref> dans les hémisphères cérébraux ; ceux du [[pont (système nerveux)|pont]] se ramifient dans le tronc cérébral et le cervelet ; et ceux de la [[moelle allongée]] vont à la moelle spinale. Les effets de la sérotonine sur les autres neurones peuvent être excitateurs ou inhibiteurs suivant la nature des récepteurs.
== Métabolisme ==
[[Image:Serotonin_metabolism1.png|vignette|Synthèse et dégradation de la sérotonine.]]
[[Image:5-HT_Neuron.svg|vignette|gauche|Synapse sérotoninergique.]]
95 % de la sérotonine (du corps) est produite dans l'intestin<ref name=":0">{{Article|langue = fr|auteur1 = |titre = Le Ventre, notre deuxième cerveau|périodique = Sciences et Avenir|numéro = N°784|mois = juin|année = 2012|lire en ligne = |pages = 51}} {{Citation|L'intestin produit 95 % de la sérotonine.(...) on sait que 95 % de la sérotonine du corps est produite dans l'intestin}}.</ref>{{,}}<ref>{{Article|prénom1=Natalie|nom1=Terry|prénom2=Kara Gross|nom2=Margolis|titre=Serotonergic Mechanisms Regulating the GI Tract: Experimental Evidence and Therapeutic Relevance|périodique=Handbook of Experimental Pharmacology|volume=239|date=2017|issn=0171-2004|pmid=28035530|pmcid=5526216|doi=10.1007/164_2016_103|lire en ligne=https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28035530/|consulté le=2023-05-11|pages=319–342}}</ref>.
La biosynthèse de la sérotonine est réalisée dans les neurones ou les cellules entérochromaffines. Elle est fabriquée à partir du [[tryptophane]] (Trp), un [[acide aminé]] qui est apporté au [[cerveau]] par la [[circulation sanguine]] entre autres. Le tryptophane est absorbé par les neurones grâce à un transporteur membranaire non sélectif. Certains [[neurone]]s du [[Noyaux du raphé|noyau du raphé]], situé au sein du tronc cérébral, transforment le tryptophane en [[5-hydroxytryptophane]] (5-HTP) grâce à une [[enzyme]], la tryptophane hydroxylase. L'activité du [[tryptophane hydroxylase]] dépend essentiellement de la disponibilité en substrat. Le 5-hydroxytryptophane est ensuite converti en sérotonine (5-HT) par une autre enzyme, une [[décarboxylation#Décarboxylation d'un acide aminé|décarboxylase]], la 5-hydroxytryptophane décarboxylase ([[Acide L-aminé aromatique décarboxylase|L-amino acide décarboxylase]], AADC). Cette enzyme n'est pas sélective car elle assure aussi la décarboxylation de la L-dopa. La sérotonine synthétisée dans le cytoplasme est ensuite stockée dans les granules par l'intermédiaire de transporteurs vésiculaires, nommés [[VMAT2|VMAT]]-1 et -2, communs aux diverses monoamines.
L'arrivée d'un [[potentiel d'action]] à la terminaison synaptique provoque la libération de la sérotonine par exocytose, dans la fente synaptique. Elle peut alors suivre quatre voies :
* être captée par des récepteurs sérotoninergiques postsynaptiques et assurer la [[transduction de signal|transduction du signal neuronal]] ;
* être recaptée par des récepteurs sérotoninergiques présynaptiques ;
* être recaptée par des neurones (ou des plaquettes) par l'intermédiaire d'un transporteur membranaire sélectif SERT ;
* être dégradée par la monoamine oxydase MAO.
La MAO dégrade aussi les catécholamines. L'aldéhyde formé est ensuite oxydé en acide 5-hydroxy-indol-acétique (5-HIAA), éliminé par voie urinaire, grâce à l'aldéhyde déshydrogénase.
== Recapture ==
La sérotonine déversée dans la fente synaptique peut être recapturée par le neurone présynaptique grâce à un transporteur (SERT) qui diminue ainsi la concentration de sérotonine synaptique. Cette recapture est inhibée par plusieurs antidépresseurs, notamment les ISRS ([[inhibiteur sélectif de la recapture de la sérotonine|inhibiteurs sélectifs de la recapture de la sérotonine]]) qui sont : la [[fluoxétine]], le [[citalopram]] et son énantiomère l'[[escitalopram]], la [[fluvoxamine]], la [[paroxétine]] et la [[sertraline]].
Le [[Polymorphisme génétique#Types de polymorphisme|polymorphisme du gène]] ''SLC6A4'' codant le [[transporteur de la sérotonine]] a très possiblement un lien avec la démonstration de [[Psychopathie|traits psychopathiques]]. Les [[allèle]]s dits longs sont associés avec une [[Transcription (biologie)|transcription]] accrue du transporteur et les [[homozygote]]s de cet allèle démontrent des similarités importantes avec les psychopathes<ref name="glenn2011">{{Cite pmid |20674598}}.</ref>.
== Récepteurs sérotoninergiques ==
{{Article détaillé|Récepteur sérotoninergique}}
Les [[neurone]]s du [[Noyaux du raphé|raphé]] dorsal sont connectés à la plupart des régions du [[système nerveux central]] ([[cerveau]], tronc cérébral, [[moelle spinale]]). La sérotonine est libérée dans des [[synapse]]s et se lie à des [[Récepteur (biochimie)|récepteurs]] localisés sur la membrane de l'[[élément postsynaptique]]. Par l'intermédiaire de leurs [[axone]]s, les neurones du noyau du raphé libèrent la sérotonine sur d'autres neurones du système nerveux central et, en se liant à des récepteurs spécifiques, modulent leurs propriétés électriques. La sérotonine agit en se liant à des récepteurs spécifiques situés dans la [[membrane (biologie)|membrane]] des [[Cellule (biologie)|cellules]] cibles. On connaît au moins {{nombre|14|gènes}} codant ces récepteurs sérotoninergiques 5-HT, capables de donner (par [[épissage]] alternatif) au moins {{nombre|30|protéines}} réceptrices différentes<ref>
{{article
| langue = en
| nom = John R. Raymond, Yurii V. Mukhinb, Andrew Gelascoa, Justin Turner, Georgiann Collinsworth, Thomas W. Gettys, Jasjit S. Grewal, Maria N. Garnovskaya
| titre = Multiplicity of mechanisms of serotonin receptor signal transduction
| périodique = {{lang|en|Pharmacology & Therapeutics}}
| volume =92
| année = 2001
| pages =179-212
}}.</ref>.
Les différents types de récepteurs ont été répartis conventionnellement en sept groupes différents, notés 5-HT<sub>1</sub> à 5-HT<sub>7</sub>, en fonction des analogies de structure des gènes.
[[image:Synapse_5-HT3_cation.png|vignette|La liaison de la sérotonine au récepteur-canal 5-HT<sub>3</sub> permet une entrée de charges positives dans la cellule postsynaptique produisant un potentiel d'action postsynaptique excitateur (PPSE).]]
On peut aussi distinguer :
* '''[[récepteur ionotrope|récepteurs ionotropes]]''' : les '''récepteurs 5-HT<sub>3</sub>''' sont des récepteurs canaux à perméabilité cationique. Leur stimulation provoque une entrée d'ions sodium Na<sup>+</sup> et calcium Ca<sup>2+</sup> qui diminuent rapidement la charge négative intracellulaire (soit une dépolarisation) du neurone postsynaptique et déclenchent un potentiel d'action postsynaptique excitateur ([[PPSE]]). Ils sont donc excitateurs.
::5-HT<sub>3</sub> → entrée de Na<sup>+</sup> et Ca<sup>2+</sup> → dépolarisation → potentiel d'action PPSE.
:Ces récepteurs 5-HT<sub>3</sub> sont situés sur l'extrémité des fibres sensitives extrinsèques [[nerf vague|vagales]] et [[nerf splanchnique|splanchniques]]. Leur stimulation envoie un signal par la moelle spinale jusqu'au centre de contrôle du vomissement qui induit une sensation de nausée et provoque le vomissement. Les antagonistes sélectifs du récepteur 5-HT<sub>3</sub> de la famille des [[sétron]]s sont utilisés pour combattre les nausées et vomissements postopératoires ou ceux induits par les traitements anticancéreux<ref>{{Article |langue=français |auteur1=Laurent Grélot |titre=Physiopathologie des vomissements en chimiothérapie oncologique |périodique=Medecine Therapeutique 3(3) |date=janvier 1997 |lire en ligne=https://www.researchgate.net/publication/264423390_Physiopathologie_des_vomissements_en_chimiotherapie_oncologique |pages=149-157 }}</ref>.
* '''[[récepteurs couplés aux protéines G]]''' : les '''récepteurs 5-HT<sub>1, 2, 4, 5, 6</sub>''' sont tous heptahélicoïdaux (protéine à sept hélices transmembranaires) couplés aux {{nobr|protéines G}}. Ces récepteurs modulent l'activité neuronale en augmentant ou diminuant les potentiels d'action postsynaptiques.
La famille des récepteurs 5-HT<sub>1</sub> comporte cinq membres, nommés 5-HT<sub>1A</sub>, 5-HT<sub>1B</sub>, 5-HT<sub>1D</sub>, 5-HT<sub>1E</sub>, 5-HT<sub>1F</sub>. Ils ont pu être identifiés grâce à la [[spipérone]], une molécule à haute affinité pour les récepteurs 5-HT<sub>1A</sub> et faible affinité pour 5-HT<sub>1D</sub>.
[[Image:Recepteur_SEROTONINE.png|vignette|L'activation du récepteur 5-HT1A (couplé à une protéine G) par la sérotonine provoque une ouverture de canaux potassiques et une fuite de K<sup>+</sup> et donc hyperpolarisation de la cellule.]]
La fixation de la sérotonine sur un récepteur 5-HT<sub>1A</sub> (ou 5-HT<sub>1B</sub>) provoque une modification de sa configuration spatiale, ce qui active la protéine Gi à laquelle il est couplé. Il s'ensuit une cascade de réactions<ref name="landry" /> :
:5-HT<sub>1A</sub> → Gi → AC inhibé → cAMP ↓ → PKA inactive → sortie de K{{exp|+}} → hyperpolarisation → PA ↓.
L'inhibition de l'[[adénylate cyclase]] (AC) entraîne une diminution d'[[Adénosine monophosphate cyclique|AMP cyclique]] et une inactivation de la [[protéine kinase A]] (PKA). Celle-ci permet une augmentation de l'ouverture d'un canal potassique et une sortie importante d'ions K<sup>+</sup> de la cellule provoquant une augmentation de la charge négative intracellulaire. Finalement, le neurone portant le récepteur se retrouve hyperpolarisé, ce qui entrave la propagation de l'influx nerveux ([[potentiel d'action|PA]] ↓). La sérotonine en activant ces récepteurs 5-HT<sub>1A</sub> joue ainsi un rôle inhibiteur. Les corps cellulaires et les dendrites des neurones sérotoninergiques, situés dans les noyaux du raphé, l'hippocampe, l'amygdale et les noyaux de la base, expriment en quantité importante des [[autorécepteur]]s 5-HT<sub>1A</sub> et des canaux potassiques. Plus il y aura de sérotonine émise par le neurone, plus il y en aura de recaptée par les autorécepteurs pour freiner toute nouvelle libération. On a donc un mécanisme de rétroaction négative.
Les récepteurs 5-HT<sub>1A</sub> sont aussi largement distribués dans le [[système limbique]] où ils sont la cible privilégiée de nombreux [[anxiolytique]]s et [[antidépresseur]]s. Les récepteurs 5-HT<sub>1B</sub> et 5-HT<sub>1D</sub> sont surtout présents au niveau présynaptique dans les [[ganglions de la base]] où ils forment une boucle de rétroaction négative. Les récepteurs 5-HT<sub>2</sub> n'ayant qu'une affinité modérée pour la sérotonine ne sont stimulés que lorsque les récepteurs 5-HT<sub>1</sub> sont saturés. Les récepteurs 5-HT<sub>2B/C</sub>, couplés à une protéine Gq, entraînent une production de [[monoxyde d'azote]] NO et une relaxation des muscles lisses et donc une vasodilatation. Par contre, la stimulation des récepteurs 5-HT<sub>4</sub>, 5-HT<sub>6</sub>, 5-HT<sub>7</sub>, entraîne une augmentation de l'activité de l'[[adénylate cyclase]] (AC) et la cascade réactionnelle :
:5-HT<sub></sub>4 → Gs → AC → cAMP ↑ → PKA activée → blocage des sorties de K<sup>+</sup> → dépolarisation → PA ↑.
La diminution de la conductance potassique produit une lente dépolarisation susceptible d'amplifier le [[potentiel d'action]] (PA). Les récepteurs 5-HT<sub>4</sub> sont exprimés (avec les récepteurs 5-HT<sub>3</sub>) dans le tractus intestinal où ils contrôlent le [[péristaltisme]] du tube digestif. Dans le cerveau, on en trouve en position présynaptique dans le [[striatum]] où ils exercent un effet facilitateur sur la libération de l'[[acétylcholine]] et ainsi de renforcement des performances cognitives.
== Rôles physiologiques ==
[[Fichier:molecule serotonine 3D.png|vignette|gauche|Vue tridimensionnelle de la sérotonine.]]
On trouve la sérotonine dans le [[cerveau]] (où elle joue le rôle de [[neurotransmetteur]] et de [[Neuromodulation|neuromodulateur]]) et dans le [[système digestif]]. Elle est impliquée dans la régulation de fonctions telles que la [[thermorégulation]], les comportements alimentaires et sexuels, le cycle {{page h'|veille}}-[[sommeil]], la [[douleur]], l'[[anxiété]] ou le [[contrôle moteur]]. La sérotonine de la mère joue un rôle important dans le développement de l'embryon<ref>[https://www.lemonde.fr/cgi-bin/ACHATS/acheter.cgi?offre=ARCHIVES&type_item=ART_ARCH_30J&objet_id=970274 Le développement cérébral du fœtus est sous la dépendance du génome maternel], Le Monde du 20 décembre 2006.</ref>. Un déséquilibre de sérotonine expliquerait 50 % des cas de [[mort subite du nourrisson]]<ref>{{en}} Hannah C. Kinney, « {{lang|en|Multiple Serotonergic Brainstem Abnormalities in Sudden Infant Death Syndrome}} » ''JAMA'', {{1er}} novembre 2006;296:2124-32.</ref>.
L'activité des neurones du raphé est liée au cycle veille-sommeil. Au cours du sommeil, les neurones du raphé sont silencieux et ne libèrent donc pas de sérotonine. Lorsque le sujet est éveillé, les neurones du raphé produisent des [[potentiel d'action|potentiels d'action]] à intervalles très réguliers. La fréquence des influx nerveux est corrélée à l'activité motrice, ce qui suggère que la quantité de sérotonine libérée dans le système nerveux central est augmentée avec l'activité motrice. Comme la sérotonine joue un rôle important dans les changements d'état émotionnel, on pense que certaines [[molécule]]s analogues à la sérotonine peuvent modifier ces états émotionnels. Les [[Inhibiteur sélectif de la recapture de la sérotonine|inhibiteurs sélectifs de la recapture de la sérotonine]] (des substances qui inhibent la recapture de la sérotonine, par exemple la [[fluoxétine]]), sont utilisés en médecine pour soigner les symptômes liés à la [[dépression (psychiatrie)|dépression]] ou aux [[trouble obsessionnel compulsif|troubles obsessionnels compulsifs]] et aussi pour la boulimie.
{{Clr}}
=== Douleur ===
[[File:Neurone nociceptif.png|vignette|Neurone nociceptif stimulé par la sérotonine.]]
[[File:Serotonin facilitation dors horn.png|vignette|Voie facilitatrice descendante de la sérotonine (Millan 2002).]]
[[File:Inhibition descendante par la sérotonine, dans la corne dorsale de la moelle épinière.png|vignette|Voie inhibitrice descendante de la sérotonine (Millan 2002).]]
La sérotonine est impliquée aux divers niveaux des voies de transmission et de contrôle de la douleur.
L'inflammation consécutive à une lésion tissulaire libère un grand nombre de médiateurs qui vont activer les terminaisons des fibres afférentes primaires (FAP) de type C et Aδ (dont les corps cellulaires sont situés dans les [[ganglion spinal|ganglions des racines dorsales]]) chargés de transmettre l'information nociceptive au cerveau par la [[voie spinothalamique]]. Les terminaisons de ces FAP nociceptives comportent une large panoplie de récepteurs et canaux<ref>{{ouvrage | langue = en | auteurs = E.J. Nestler, S. E. Hyman, R.C. Malenka | titre = Molecular Neuropharmacology: A Foundation for Clinical Neuroscience | éditeur = McGraw-Hill Medical | année = 2008 | pages totales = 516 }}.</ref>. Les {{nobr|fibres C}} déchargent lorsque de la sérotonine se lie aux récepteurs ionotropes 5-HT<sub>3</sub> qu'elles expriment. Ces terminaisons comportent aussi des récepteurs couplés à une {{nobr|protéine G}}, comme les récepteurs sérotoninergiques 5-HT<sub>2A</sub> et aussi à un moindre degré 5-HT<sub>1A</sub>, et des récepteurs aux autres molécules algogènes comme la [[bradykinine]], de l'[[histamine]]{{etc.}}
La sérotonine provient principalement des [[plaquette sanguine|plaquettes sanguines]] mais aussi des [[mastocyte]]s, [[lymphocyte]]s et [[macrophage]]s. Elle permet (''via'' ces récepteurs couplés à une {{nobr|protéine G}}) une sensibilisation<ref>La sensibilisation résulte d'une baisse du seuil du nocicepteur et d'une augmentation de son activité.</ref> des nocicepteurs aux substances algogènes comme la [[bradykinine]], l'[[Adénosine triphosphate|ATP]] ou les ions H<sup>+</sup> qui génèrent l'influx dans les FAP. Quand les {{nobr|fibres C}} sont elles-mêmes lésées, leur contenu en sérotonine augmente et provoque une forte activation et sensibilisation pouvant expliquer l'[[hypersensibilisation]] périphérique des [[douleur|douleurs neuropathiques]].
*Action au niveau de la moelle spinale : le premier relais de la transmission des informations nociceptives se trouve dans la corne dorsale de la [[moelle spinale]]. Le premier neurone des fibres Aδ ou C libère dans l'espace synaptique de ce relais des neurotransmetteurs excitateurs ([[glutamate]], [[aspartate]]) et des neuropeptides ([[substance P]], [[neurokinine A]], [[Peptide relié au gène calcitonine|CGRP]], [[somatostatine]], [[cholécystokinine|CCK]] et [[peptide vasoactif intestinal|VIP]]). Le deuxième neurone qui croise la ligne médiane et monte vers le deuxième relais situé dans le thalamus, capte ces médiateurs ainsi que de nombreux médiateurs d'origines diverses : des peptides opioïdes ([[enképhaline]], [[bêta-endorphine]], [[dynorphine]]) émis par des interneurones inhibiteurs, eux-mêmes stimulés par les neurones de la voie descendante du raphé magnus ; la sérotonine émise par les neurones sérotoninergiques qui descendent des [[noyaux du raphé]] magnus.
Les neurones du [[noyaux du raphé|raphé]] {{Lang|la|magnus}}, à l'origine de la majorité des projections sérotoninergiques, ont un rôle qui peut être pronociceptif, ou antinociceptif, suivant le contexte physiologique et pharmacologique (Millan<ref name="millan">
{{article
| langue = en
| nom = Mark J. Millan
| titre = Descending control of pain
| périodique = Progress in neurobiology
| volume =66
| année = 2002
| pages =355-474
}}.</ref> 2001). L'explication tient à la présence en des lieux différents de récepteurs sérotoninergiques différents pouvant activer ou ralentir l'activité neuronale. Millan propose les deux voies illustrées ci-contre.
Lors de stimulations nociceptives intenses, la voie rétroactive inhibitrice entraîne la suppression des messages nocicepteurs au niveau de la moelle. On peut observer chez le rat que la stimulation électrique du raphé provoque la libération de la sérotonine au niveau médullaire avec inhibition des fibres C, stimulation des interneurones [[Acide γ-aminobutyrique|GABAergiques]] et [[enképhaline|enképhalinergiques]] bloquant complètement la transmission du message nocicepteur au niveau du deuxième neurone de la voie spinothalamique. La voie facilitatrice descendante serait principalement mise en jeu par la stimulation soutenue à la périphérie des fibres afférentes primaires se projetant dans la corne dorsale sur des cellules exprimant le récepteur NK1 de la substance P. Ces cellules activent par une voie indirecte les noyaux du raphé magnus<ref>{{ouvrage | prénom1 = Karine | nom1 = Thibault | titre = Etude comparative de trois modèles de douleurs neuropathiques chez le rat : étude comportementale, pharmacologique et analyse transcriptomique (thèse) | éditeur = Université Pierre et Marie Curie | année = 2009 }}.</ref>. La facilitation implique la présence des récepteurs 5-HT<sub>3</sub> et 5-HT<sub>2A</sub>.
=== Transit intestinal ===
La sérotonine est un médiateur du [[Péristaltisme|péristaltisme intestinal]]<ref>{{Article|prénom1=Terence K|nom1=Smith|prénom2=Michael D|nom2=Gershon|titre=CrossTalk proposal: 5-HT is necessary for peristalsis|périodique=The Journal of Physiology|volume=593|numéro=Pt 15|date=2015-08-01|issn=0022-3751|pmid=26228547|pmcid=PMC4553043|doi=10.1113/JP270182|lire en ligne=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4553043/|consulté le=2018-04-05|pages=3225–3227}}</ref>. Quand la sérotonine baisse, le transit de l'intestin grêle et du colon est plus lent mais la vidange gastrique est plus rapide et il y a moins d’inflammation intestinale<ref>{{Article|prénom1=Michael D.|nom1=Gershon|titre=Serotonin is a Sword and a Shield of the Bowel: Serotonin Plays Offense and Defense|périodique=Transactions of the American Clinical and Climatological Association|volume=123|date=2012|issn=0065-7778|pmid=23303993|pmcid=PMC3540639|lire en ligne=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3540639/|consulté le=2018-04-05|pages=268–280}}</ref>{{,}}<ref>{{Article|prénom1=Jean-Eric|nom1=Ghia|prénom2=Nan|nom2=Li|prénom3=Huaqing|nom3=Wang|prénom4=Matthew|nom4=Collins|titre=Serotonin has a key role in pathogenesis of experimental colitis|périodique=Gastroenterology|volume=137|numéro=5|date=novembre 2009|issn=1528-0012|pmid=19706294|doi=10.1053/j.gastro.2009.08.041|lire en ligne=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19706294|consulté le=2018-04-05|pages=1649–1660}}</ref>. Quand la sérotonine augmente, le transit de l'intestin grêle et du colon est plus rapide mais la vidange gastrique est plus lente et l’inflammation intestinale est augmentée.
=== Contrôle de l'agressivité ===
La sérotonine (en lien avec la [[dopamine]]) semble être impliquée dans certains [[suicide|suicides]], certaines formes de dépression et la genèse de [[agression|comportements agressifs]]<ref>{{en}} Dongju Seo and Christopher J. Patrick « Role of Serotonin and Dopamine System Interactions in the Neurobiology of Impulsive Aggression and its Comorbidity with other Clinical Disorders » ''Aggress Violent Behav.'' 2008;13(5):383–95. {{DOI|10.1016/j.avb.2008.06.003}} PMCID: PMC2612120 NIHMSID: NIHMS69814 ([https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2612120/ résumé]).</ref>{{,}}<ref>{{en}} Miczek KA, Fish EW, De Bold JF, De Almeida RM. « Social and neural determinants of aggressive behavior: pharmacotherapeutic targets at serotonin, dopamine and gamma-aminobutyric acid systems » '' Psychopharmacology (Berl).'' 2002;163(3-4):434-58.</ref>. Un faible taux de sérotonine dans le [[fluide cérébrospinal]], et plus encore de [[5-HIAA]] (son principal [[métabolite]]) sont associés à une augmentation de l'agressivité impulsive<ref>Heerbert et Martinez, 2001, ''in'' Barry H. Schneider, Sébastien Normand, Monique Allès-Jardel, ''Conduites agressives chez l'enfant: Perspectives développementales et psychosociales'' ; PUQ, 2009 ; 353 pages.</ref>. Chez l'adulte, le faible fonctionnement sérotonergique est nettement associé à une agressivité augmentée<ref>Asberg, 94, cité ''in'' Barry H. Schneider, Sébastien Normand, Monique Allès-Jardel, ''Conduites agressives chez l'enfant: Perspectives développementales et psychosociales'' ; PUQ, 2009 ; 353 pages.</ref>, mais les études sur les enfants semblent plus contradictoires, l'histoire psychosociale et familiale (plus ou moins riche en adversité et conflits) modulerait cet effet<ref>{{en}} Moffit TE, Caspi et Fawcet P. (1997) « Whole blood serotonin and family background relate to male violence » ''in'' A.Raine, PA Brennan, DP Farrington et SA Mednick (dif.), ''Biosoccial Bases of Violence'' (p. 321-340) -Y Plenum Press.</ref>. Des causes ou facteurs de risques génétiques semblent parfois en cause<ref>{{en}} Arango V, Huang YY, Underwood MD, Mann JJ. « Genetics of the serotonergic system in suicidal behavior » ''J Psychiatr Res.'' 2003;37(5):375-86.</ref>.
Par effet inverse, la production de sérotonine va créer une forme d'inhibition comportementale, autant dans la recherche de sensation que dans le [[neuroticisme]]. Les personnes ayant une surproduction de sérotonine sont donc souvent des personnes qui ne sont pas à la recherche de sensations et qui sont peu anxieuses.
Les effets comportementaux d'hallucinogènes comme le [[LSD]], la [[psilocybine]], ou la [[mescaline]] sont liés à l'activation des récepteurs 5-HT<sub>2A</sub>. Toutefois, les récepteurs [[Récepteur 5-HT1A|5-HT<sub>1A</sub>]] et 5-HT<sub>2C</sub> et les récepteurs de la dopamine joueraient aussi un certain rôle. Les premières hypothèses sur la relation du LSD avec les récepteurs de la sérotonine datent des travaux de Gaddum (1953). Pourtant, le mécanisme précis d'action n'est toujours pas complètement établi. Le consensus actuel veut que l'ensemble des hallucinogènes stimulent les récepteurs 5-HT<sub>2</sub> et particulièrement le 5-HT<sub>2A</sub>. Un bon appui à cette hypothèse vient de nombreuses études faites sur les rongeurs et plusieurs études cliniques sur l'humain. Dans une étude sur trois groupes de sujets volontaires, Vollenweider {{et al.}}<ref>
{{article
| langue = en
| nom = Vollenweider, F. X., Vollenweider-Scherpenhuyzen, M. F., Babler, A., Vogel, H., & Hell, D.
| titre = Psilocybin induces schizophrenia-like psychosis in humans via a serotonin-2 agonist action
| périodique = {{lang|en|Neuroreport}}
| volume =9
| année = 1998
}}.</ref> (1998) ont montré que des antagonistes sélectifs des 5-HT<sub>2A</sub> ([[kétansérine]], [[ritansérine]]) bloquaient les effets hallucinogènes de la psilocybine. L'hypothèse que certaines perturbations psychiques induites par le LSD et la psilocybine sont proches de la [[schizophrénie]] a reçu de nouveaux soutiens ces dernières années. L'expérience a montré que les effets psychomimétiques de la psilocybine s'obtenaient par une suractivation des récepteurs 5-HT<sub>2A</sub>. D'autre part, les patients schizophrènes ont une densité réduite de ces récepteurs dans le cortex préfrontal<ref>
{{article
| langue = en
| nom = Mark A. Geyer et Franz X. Vollenweider
| titre = Serotonin research: contributions to understanding psychoses
| périodique = {{lang|en|Trends in Pharmacological Sciences}}
| volume =29
| numéro =9
| année = 2008
}}.</ref>.
== Augmentation de production ==
=== Alimentation ===
L'alimentation a un effet sur le taux de sérotonine. Cependant, la sérotonine ne traverse pas la [[barrière hémato-encéphalique]]<ref name="www.pubmedcentral.nih.gov" />, seul le [[tryptophane]] peut le faire. La banane, par exemple, bien qu'elle contienne de la sérotonine, n'a pas d'effet sur l'humeur dû à ce neurotransmetteur. La dinde n'a pas non plus d'effet sur l'humeur (en tout cas par ce mécanisme), contrairement à une idée répandue<ref name="www.pubmedcentral.nih.gov" />. L'α-lactalbumine, contenue en faible quantité dans le lait, contient relativement plus de [[tryptophane]] que la plupart des protéines.
La [[biosynthèse|production]] de sérotonine dans le cerveau dépend du taux de transport du tryptophane au travers de la [[barrière hémato-encéphalique]]. Ce taux de transport est inversement proportionnel aux concentrations des autres grands acides aminés neutres ([[leucine]], [[isoleucine]], [[valine]], [[tyrosine]], [[phénylalanine]]) avec lesquels il est en compétition à l'entrée du cerveau. Les concentrations de ces derniers, enfin, varient en fonction de la proportion relative des glucides et protéines consommées. C'est ainsi que la consommation de sucre ou d'aliments sucrés aura pour effet d'augmenter indirectement (et [[insulinémie|momentanément]]) les concentrations de tryptophane dans le cerveau, tandis qu'un repas plus protéiné (paradoxalement plus riche en acides aminés, tryptophane compris) aura pour effet de diminuer les concentrations cérébrales de tryptophane et, probablement, de sérotonine<ref name="pmid12499331"> {{article |langue = en |auteur=Wurtman RJ, Wurtman JJ, Regan MM, McDermott JM, Tsay RH, Breu JJ |titre=Effects of normal meals rich in carbohydrates or proteins on plasma tryptophan and tyrosine ratios |journal=Am. J. Clin. Nutr. |volume=77 |numéro=1 |pages=128–32 |année=2003 |mois=Janvier |pmid=12499331 |url=http://www.ajcn.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=12499331}}.</ref>.
=== Humeur ===
La sérotonine serait liée à l'humeur dans les deux sens. C'est-à-dire que le taux de sérotonine influencerait l'humeur, et que les pensées positives ou négatives influenceraient à leur tour le taux de sérotonine<ref name="www.pubmedcentral.nih.gov" />. Relativement à l'état mental, il a été observé chez des individus dépressifs une diminution de l'activité d'amines biogènes, principalement la sérotonine<ref>{{lien web|langue=fr|url=http://www.inserm.fr/thematiques/neurosciences-sciences-cognitives-neurologie-psychiatrie/dossiers-d-information/depression|titre=Dépression|sous-titre=Dossier thématique|site=inserm.fr|consulté le=30 juin 2017}}.</ref>.
Toutefois, une méta-analyse publiée en 2022 souligne que les principaux domaines de recherche sur la sérotonine ne fournissent aucune preuve cohérente de l'existence d'une association entre la sérotonine et la [[Dépression (psychiatrie)|dépression]], et aucun soutien à l'hypothèse selon laquelle la dépression est causée par une activité ou des concentrations de sérotonine réduites<ref>{{Lien web |langue=en |prénom=University College |nom=London |titre=No evidence that depression is caused by low serotonin levels, finds comprehensive review |url=https://medicalxpress.com/news/2022-07-evidence-depression-serotonin-comprehensive.html |site=medicalxpress.com |date= 2022-07-20|consulté le=2022-07-20}}</ref>{{,}}<ref>{{Lien web |langue=en |prénom=Joanna |nom=Moncrieff et al. |titre=The serotonin theory of depression: a systematic umbrella review of the evidence |url=https://www.nature.com/articles/s41380-022-01661-0 |site=nature.com|date= 2022-07-20|consulté le=2022-07-30}}</ref>.
=== Activité physique ===
L’activité physique soutenue entraine la libération de la sérotonine. Les effets à court terme se font ressentir chez l’individu quelques minutes après le début de l'activité. Dans le domaine sportif, la sérotonine est reconnue pour ces effets régulateurs de l’humeur, c’est-à-dire l’amélioration du bien-être<ref>{{Ouvrage|langue=français|auteur1=MCKINLEY, Michel P. et al.|titre=Anatomie et physiologie, Une approche intégrée|lieu=Montréal|éditeur=CHENELIÈRE ÉDUCATION|date=2014|pages totales=1478}}</ref>. Les effets à long terme quant à eux peuvent prendre de plusieurs heures à plusieurs jours avant de produire leur effet. Les effets à long terme combinés à la pratique régulière d’activité physique soutenue se résument à un équilibre général de bien-être chez son hôte à cause du taux d’hormone qui se situe au juste équilibre. Ce bien-être est traduit par la régulation du sommeil, de la faim et de l’humeur comme par la diminution du stress, de l’anxiété et des signes et symptômes dépressifs<ref>{{Lien web |langue=français |auteur=INSTITUT DU CERVEAU |titre=Une nouvelle étude sur le rôle joué par la sérotonine dans la prise de décision |url=https://institutducerveau-icm.org/fr/actualite/une-nouvelle-etude-sur-le-role-joue-par-la-serotonine-dans-la-prise-de-decision/ |date=2017 |consulté le=1 mai 2022}}</ref>. L’hormone a
des effets bénéfiques sur l’apprentissage et la mémorisation<ref name="d1">{{Ouvrage|langue=français|auteur1=MCKINLEY, Michel P. et al.|titre=Anatomie et physiologie, Une approche intégrée|lieu=Montréal|éditeur=CHENELIÈRE ÉDUCATION|date=2014|pages totales=1478|consulté le=1 mai 2022}}</ref>. La sérotonine joue un rôle dans la résorption osseuse<ref name="d1" /> surtout après la pratique d’un sport à impact telle que le ski de bosses et la course à pied. L’activité sportive sur une base régulière permet l’homéostasie, c’est-à-dire de maintenir le corps en santé<ref name="d1" />. Rappelons qu’un taux élevé de l’hormone sérotonine joue un rôle dans des interactions moins détectables à l’œil ou sans les connaissances appropriées. Ces effets plutôt méconnus contribuent entre autres à la réaction inflammatoire et à la formation du clou plaquettaire<ref name="d1" />.
La pratique régulière de l'activité physique augmente la sécrétion naturelle de sérotonine<ref name="www.pubmedcentral.nih.gov" />.
=== Lumière ===
L'exposition à la [[lumière du jour]] ou la [[luminothérapie]] évitent la transformation de la sérotonine en [[mélatonine]]<ref name="www.pubmedcentral.nih.gov" />.
== Carences ==
Il semblerait que l'[[ecstasy]] augmente fortement la production de sérotonine de façon temporaire, causant après coup une carence de l'ordre de 50 à 80 % du niveau normal de sérotonine chez un utilisateur régulier<ref>{{en}} Kish SJ, Furukawa Y, Ang L, Vorce SP, Kalasinsky KS « {{lang|en|Striatal serotonin is depleted in brain of a human MDMA (Ecstasy) user}} » ''{{lang|en|Human Neurochemical Pathology Laboratory, Centre for Addiction and Mental Health}}'', Toronto, Canada. {{PMID|10908909}}.</ref>. La consommation d'une formule contenant tous les acides aminés sauf le tryptophane amène à une rapide et brutale baisse de sérotonine dans le cerveau. Ce protocole, appelé ''{{lang|en|Acute Tryptophan Depletion}}'', est utilisé à des fins diagnostiques<ref name="www.pubmedcentral.nih.gov" />.
== Autre ==
Une expérience de domestication du [[Renard argenté domestiqué|renard argenté]] a montré que les animaux domestiqués ont plus de sérotonine que les animaux sauvages<ref>{{Lien web|nom1=Jones|prénom1=Lucy|titre=A Soviet scientist created the only tame foxes in the world|url=http://www.bbc.com/earth/story/20160912-a-soviet-scientist-created-the-only-tame-foxes-in-the-world|consulté le=2017-07-04}}</ref>.
== Notes et références ==
{{Références | références=
<ref name="www.pubmedcentral.nih.gov"> {{en}} Simon N. Young [http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?artid=2077351 « {{lang|en|How to increase serotonin in the human brain without drugs}} »] ''Revue de psychiatrie et de neuroscience'', [[Université McGill]].</ref>
}}
== Voir aussi ==
=== Articles connexes ===
* [[Syndrome sérotoninergique]]
* [[Tryptophane]]
* [[Système nerveux entérique]]
* [[Liste d'hormones]]
=== Liens externes ===
{{Autres projets|wikt=sérotonine}}
{{Liens}}
* [http://www.futura-sciences.com/news-chimie-choix-corneliens_9403.php Chimie du choix]
* {{es}} [http://www.fundacionciem.org/ {{lang|es|Fundación CiEM de Cooperación Internacional contra la Esclerosis Múltiple}}]
{{Palette|Tryptamines}}
{{Portail|pharmacie|chimie|médecine|neurosciences}}
{{DEFAULTSORT:Serotonine}}
[[Catégorie:Tryptamine]]
[[Catégorie:Amine biogène]]
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[[Catégorie:Phénol]]
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