Histoire de la neurotransmission Faculté de Médecine Amiens

L’histoire de la neurotransmission est à la fois : Histoire de la formation d’un concept scientifique : le neurotransmetteur -->Approche épistémologique (Georges Canguilhem) Histoire de l’opposition de deux théories : théorie chimique contre théorie électrique -->Approche sociologique (Thomas Kuhn)

L ’histoire des concepts scientifiques (Georges Canguilhem) L ’histoire des sciences ne peut être une simple accumulation de faits ni à plus forte raison un tableau chronologique agrémenté d ’anecdotes. Elle doit être une histoire de la formation, de la déformation et de la rectification des concepts scientifiques.

Les neurotransmetteurs « Molécules de nature variée libérées par des neurones au niveau des synapses, transmettant des potentiels d ’un neurone à un autre neurone, ou d ’un neurone à une cellule effectrice » (Hammond et Tritsch, 1990)

L’histoire du concept de neurotransmetteur 1. Naissance : 1900-1910 2. Validations expérimentales :années 1920 3. Développements et résistances : années 1930-1950 4. Maturité : à partir des années 50 Synapses cerveau

La dynamique générale des sciences (Thomas Kuhn) Une révolution est l’abandon d’une structure théorique (paradigme) et son remplacement par une nouvelle, incompatible Affrontement de communautés : les caractéristiques sociologiques des communautés guident les décisions

La neurotransmission : dynamique générale Théorie chimique <--> 1. Naissance : 1900-1910 2. Validations expérimentales :années 20 3. Développements et résistances : années 30-50 4. Maturité : années 50 Synapses cerveau Théorie électrique 1. Naissance : 1900-1910 2. Validations expérimentales :années 20 3. Développements et résistances : années 30-50 4. Régression : années 50

La querelle de la neurotransmission : 1. Construction de la problématique et naissance des hypothèses 2. Validations expérimentales 3. Développements et résistances 4. Maturité (théorie chimique) et régression (théorie électrique)

1. Construction de la problématique et naissance des hypothèses

Les neurotransmetteurs « Molécules de nature variée libérées par des neurones au niveau des synapses, transmettant des potentiels d ’un neurone à un autre neurone, ou d ’un neurone à une cellule effectrice » (Hammond et Tritsch, 1990)

La neurotransmission : construction de la problématique Théorie cellulaire Électricité animale NEURONE (histologie) Action des drogues SYNAPSE POTENTIEL D ’ACTION POISON NERVEUX (neurophysiologie) (électrophysiologie) (pharmacologie) NEUROTRANSMISSION HORMONE fixité du milieu intérieur, régulation (physiologie)

La neurotransmission : construction de la problématique Théorie cellulaire NEURONE (histologie) SYNAPSE (neurophysiologie) NEUROTRANSMISSION

Neuronisme et réticularisme Santiago Ramon y Cajal Camillo Golgi

Synapse Sherrington

La neurotransmission : construction de la problématique Théorie cellulaire Électricité animale NEURONE (histologie) SYNAPSE POTENTIEL D ’ACTION (neurophysiologie) (électrophysiologie) NEUROTRANSMISSION

L ’électrophysiologie : période italienne Galvani Volta Nobili Matteucci

Galvani

Nobili & Matteucci Nobili 1828 Matteucci Matteucci 1842 Matteucci 1838

L ’électrophysiologie : période allemande Du Bois-Reymond Helmholtz Hermann Bernstein

Courants d’action et de repos Du Bois-Reymond 1841 Du Bois-Reymond 1959

Lois de l’excitation Le courant naît sous l’électrode négative : « l ’excitation naît à la cathode » (Pflüger 1848) Du Bois-Reymond ( 1849) : La « polarisation » est liée à la modification des l ’orientation des molécules électromotrices Il existe un « seuil galvanique » indépendant de la durée du courant excitant

Conduction : courants locaux Du Bois-Reymond 1849 Hermann 1879

Conduction : vitesse de l’influx Helmholtz 1850

Conduction : durée de l ’influx Bernstein 1868

La neurotransmission chimique : Du Bois-Reymond ( 1877) : « Il doit se former, soit une sécrétion stimulante sous la forme peut-être d’une couche fine d’ammoniac ou d’acide lactique ou de quelqu ’autre substance à la surface du tissu contractile de telle sorte qu ’une excitation violente du muscle ait lieu, soit une influence électrique ».

La neurotransmission : construction de la problématique Théorie cellulaire Électricité animale NEURONE (histologie) Action des drogues SYNAPSE POTENTIEL D ’ACTION POISON NERVEUX (neurophysiologie) (électrophysiologie) (pharmacologie) NEUROTRANSMISSION

Pharmacologie Claude Bernard Alfred Vulpian

La neurotransmission : construction de la problématique Théorie cellulaire Électricité animale NEURONE (histologie) Action des drogues SYNAPSE POTENTIEL D ’ACTION POISON NERVEUX (neurophysiologie) (électrophysiologie) (pharmacologie) NEUROTRANSMISSION HORMONE fixité du milieu intérieur, régulation (physiologie)

Claude Bernard Fonction glycogénique du foie La vie nécessite le maintien de la fixité du milieu intérieur par des mécanismes de régulation

Les deux directions de la physiologie après Claude Bernard Physiologie analytique Physiologie intégrative

Physiologie « analytique » : entre la chimie animale à la biochimie Justus Liebig : la chimie animale Claude Bernard : la physiologie chimique Ernst Hoppe-Seyler , Ernst Wagner, Eduard Buchner : la biochimie

L ’attribution de fonctions moléculaires : exemples Catalyse Conduction Signalisation : transmission nerveuse et endocrine

Hypothèses ioniques membranaires Nernst Bernstein Nernst : la « force électromotrice des ions » (1889) Hypothèse ionique membranaire de l ’excitation (1899) Bernstein : hypothèse ionique membranaire de la conduction (1904)

Physiologie intégrative Claude Bernard, Walter B. Cannon Physiologie nerveuse : Charles Scott Sherrington, Pavlov, Lapicque… Endocrinologie : Brown-Séquard, Bayliss, Starling… École de Cambridge : Gaskell, Langley…

Naissance du concept : les premiers signaux Les « médiateurs chimiques » sont donc à la fois : les agents de la signalisation les agents humoraux de l ’intégration physiologique

Commencements historiques des neurotransmetteurs 1901 : Takamine isole l ’adrénaline ; Langley étudie ses effets sympathomimétiques 1904 : Elliott suggère une neurotransmission de nature chimique au niveau des terminaisons sympathiques. 1905 : Langley suggère la notion de récepteur 1914 : Dale étudie les effets parasympathomimétiques de l ’acétylcholine et suggère son rôle de transmetteur au niveau parasympathique 1921 : premières expériences de Loewi

2. Validations expérimentales

L’hypothèse électrique Louis Lapicque La chronaxie

Hypothèse chimique Otto Loewi (1921)

3. Développements et résistances

Extension périphérique de l’hypothèse chimique Cannon (1921-1931) Henry Dale, Wilhelm Feldberg (1933-1936)

Perspectives pharmacologiques Identification des neurotransmetteurs : Substance ralentissante = acétylcholine (Loewi, 1926) & Substance accélerante = noradrénaline (Von Euler, 1946) Synthèse d’agonistes et antagonistes: Développement de la pharmacologie du système nerveux autonome : substances sympatho et parasympathomimétiques substances sympatho et parasympatholytiques

Résistances à l’hypothèse chimique Libération du médiateur Formation et stockage Mode d ’action Dégradation

Résistances de l’hypothèse électrique Nachmansohn

Résistances de l’hypothèse électrique John Eccles

Ambiguïtés pharmacologiques Neuromimétisme non rigoureux des médiateurs Les substances neurolytiques devraient s ’opposer de façon identique à l ’effet des médiateurs et à celui de la stimulation nerveuse.

4. Maturité du neurotransmetteur : nouveaux contextes des années 50 Instrumentation nouvelle Nouveau contexte électrophysiologique Nouveau contexte biochimique Construction de la synapse Extension centrale

Théorie ionique de la conduction Hodgkin Huxley

Preuves électrophysiologiques des synapses chimiques Action post-synaptique de l ’acétylcholine (existence des PPM, PPSE et PPSI) Caractéristiques temporelles

Construction de la synapse chimique: versant pré-synaptique - Équation de Goldman, Hodgkin, Katz (GHK) Katz - Théorie vésiculaire

Construction de la synapse chimique: versant pré-synaptique Euler Axelrod

Construction de la synapse chimique: versant post-synaptique Le récepteur comme entité logique : Langley, Clark, Gaddum, Ariens, Stephenson Le récepteur comme entité chimique : Nachmansohn, Changeux

Construction de la synapse chimique

Extension centrale de la neurotransmission chimique Nouveau contexte neurochimique : la neuroendocrinologie Nouveau contexte pharmacologique : l’ère des psychotropes

Neuroleptiques

Valeur heuristique de la neurotransmission chimique Perspectives pharmacologiques Perspectives physiologiques Nouvelles amines cérébrales Cartographie fonctionnelle Perspectives neuro et psychopathologiques Neuroembryologie et synaptogenèse Apprentissage et mémoire

Voies chimiques

Extension centrale de la neurotransmission Nouveaux transmetteurs : acides aminés, peptides… La transmission interneurale non chimique Les relations neurones-cellules gliales

L’histoire de la neurotransmission est à la fois : Histoire de la formation d’un concept scientifique : le neurotransmetteur Histoire de l’opposition de deux théories : neurotransmission chimique contre neurotransmission électrique Epistémologie (Georges Canguilhem) + sociologie des sciences de (Thomas Kuhn)

L’histoire de la neurotransmission Montre l’importance des facteurs sociaux lors des controverses scientifiques et médicales et l’importance de la lutte entre les communautés. La "révolution des tranquillisants" des années cinquante a fait basculer la communauté médicale dans le camp de la neurochimie, alors même que la question de la neurotransmission n'était pas réglée d'un point de vue fondamental