Analyse de l’effet de deux neurotransmetteurs sur le cœur de l’huître

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Analyse de l’effet de deux neurotransmetteurs sur le cœur de l’huître

I. Introduction

 Lors de cette expérience, nous voulons connaitre l’effet de deux neurotransmetteurs sur le cœur de l’huître, préalablement disséquée, à savoir l’acétylcholine et la noradrénaline. Pour cela nous disposons d’une solution d’acétylcholine et de noradrénaline à la concentration 1.10-7 M.

 

La noradrénaline ou la norépinéphrite

La noradrénaline est un neurotransmetteur de la famille des catécholamines dont la dopamine et l’adrénaline font également partie. La noradrénaline est libérée par les fibres nerveuses du système sympathique mais aussi de la médullosurrénale.

La noradrénaline est le précurseur métabolique de l’adrénaline dans la réaction métabolique suivante :

Tyrosine  (tyrosine hydroxylase) => L-DOPA (dopa-décarboxylase) => dopamine (dopamine hydroxylase) => noradrénaline => adrénaline.

Les récepteurs de la noradrénaline sont de type récepteurs adrénergyques, de deux types : les alphas et les béta et la noradrénaline est sécrétée lors de stress et d’activité sportive.

 

L’acétylcholine.

L’acétylcholine est un neurotransmetteur est une molécule synthétisée principalement par le système nerveux parasympathique et participe également dans la transmission ganglionnaire et neuromédullaire. Il est également très présent dans de nombreuses synapses du système nerveux central.

Sa synthèse est assurée par la réaction suivante : Choline + AcétylCoA (choline-O-acétyltransférase) => acétylcholine

L’acétylcholine agit sur 2 types de récepteurs différents

–          Les nicotiniques
–          Les muscariniques.

Le cœur de l’huître ainsi que le cœur de l’Homme disposent des mêmes récepteurs dont sont sensibles les neurotransmetteurs, à savoir les récepteurs à la noradrénaline, les récepteurs adrénergyques, et les récepteurs à l’acétylcholine, les récepteurs nicotiniques. Ces 2 neurotransmetteurs sont donc soumis à la production de la noradrénaline synthétisé par le système nerveux sympathique (ou orthosympathique) et par la production d’acétylcholine synthétisé par le système nerveux parasympathique.

 

Contexte

Les expériences menées sur l’huître ont purement un but lucratif. La consommation mondiale étant en constante augmentation, nous cherchons à savoir comment augmenter significativement la survie et le taux de reproduction des huîtres dans des milieux contrôlés et régulés.

Il est à noter que le cœur de l’huître est un cœur facilement accessible, et que l’organisme peut rester vivant après la dissection et pendant toute la durée de l’expérience, l’huître est donc un excellent sujet d’étude pour ce type de tp.

 

But

Le but de ce tp est de mettre en évidence les effets de l’acétylcholine et de la noradrénaline sur le cœur de l’huître afin d’en évaluer les conséquences sur un éventuel réajustement du milieu de production afin d’en accélérer sûrement leur croissance, la reproduction et donc le rendement.

 

II. Matériel et méthode

 Matériel

Pour cette expérience, nous aurons besoin :

–          Des huîtres fraîches et vivantes
–          De solutions de neurotransmetteurs

  • Acétylcholine à 1.10-7 M
  • Noradrénaline à 1. 10-7M

–          De pipettes d’injection
–          D’une solution de NaCl pour une expérience témoin (nous cherchons à savoir si le phénomène d’injection accélère ou ralentit le rythme cardiaque)
–          De glace et de NaCl pour traduire un environnement stable pour l’huître.

Méthode

Dissection de l’huître : section des muscles adducteurs qui maintiennent l’huître fermée grâce aux fibres reliées aux deux valves.

Une fois l’huître ouverte,  inciser le manteau à gauche du muscle adducteur puis le péricarde qui entoure le cœur et écarter les lambeaux. Ainsi, on peut observer les battements cardiaques.

Avant de commencer l’expérience, nous estimons que nous devons attendre 5 minutes, le temps que le stress de la dissection soit passé, afin de ne pas perturber nos valeurs.

Enfin, nous mesurons le nombre de battements par minute pour chaque groupe de tp.

Puis pour le début de l’expérience, nous injectons soit :

–          30 µL NaCl pour mesurer l’impact de l’injection sur le rythme cardiaque
–          30 µL de noradrénaline
–          30 µL d’acétylcholine

Nous effectuons nos mesures toutes les minutes afin d’observer l’accélération ou le ralentissement de l’activité cardiaque.

Afin d’observer si il y aurait une modification physiologique lors d’une 2e injection, nous nous proposons d’injecter une nouvelle fois le neurotransmetteur déjà injecté après 5 minutes de repos à la même concentration et au même volume.

 

III. Résultats

Tableau de valeurs huitre

IV. Discussions

 Le repos 

Le repos, c’est-à-dire sans injections ni stress, le battement cardiaque de l’huître est de 2,755  battements/minutes après mesure pendant 5 minutes sur 20 sujets différents. 2,755 batt/min est la moyenne de tous les groupes. C’est à partir de cette valeur que nous pourrons comparer les variations de battements par minutes après injection des différents produits.

Les différents temps de mesures ont été estimés à partir d’une observation : nous estimons que le temps de stress après une dissection étant de 5 minutes (notamment grâce à la faible demi-vie des neurotransmetteurs), nous avons affirmé qu’une huître était au repos 5 minutes après dissection.

Première injection de NaCl

Lors de la première injection de NaCl, nous pouvons affirmer au vu des résultats, que pendant les 5 minutes (de minutes 5 à 10) il y a une augmentation significative du nombre de battements par minutes. La moyenne de battement au repos étant de 2,755 batt/min, nous avons trouvé une augmentation en moyenne à  3 batt/min pour tous les groupes travaillant avec le NaCl. Quelques groupes ont trouvé un ralentissement de la fréquence cardiaque (groupe 13, 15, 16, 20) mais la moyenne est en augmentation.  Nous pouvons donc affirmer que le phénomène d’injection accélère donc la fréquence cardiaque et que nous devons prendre en compte ce paramètre lors de l’explication de nos prochains résultats concernant les neurotransmetteurs (puisque le NaCl n’a aucun effet à proprement parlé sur la fréquence cardiaque). Il y a eu une augmentation de 0,245 batt/min en moyenne.

2e injection de NaCl

Cette expérience nous permettra de mettre en évidence le phénomène de stress due à la 2e injection.  Au vu de la valeur de la moyenne de la fréquence cardiaque au repos qui est de 2,755 batt/min et de la valeur de la moyenne totale de tous les sujets après la 2e injection qui est de 3,25 batt/min, nous pouvons affirmer que non seulement le phénomène d’injection accélère la fréquence cardiaque en première injection mais est plus important lors de la 2e injection. Nous pouvons donc affirmer que le phénomène d’injection est plus important et le stress plus important aussi après une 2e injection. Il y a eu une augmentation de 0,495 batt/min par rapport à la moyenne, et de 0,250 batt/min par rapport à la première injection en moyenne.

1ere injection de Noradrénaline

Lors de la première injection de la noradrénaline, on constate une augmentation significative du nombre de battements par minutes de la contraction cardiaque du cœur de l’huître. Tous les groupes sont affectés sauf le groupe 7 qui constate une stagnation par rapport à sa valeur de base au repos du cœur de l’huître (3,8 batt/min) et du 8 dont on ne peut constater aucuns battements tout au long de l’expérience, ce qui signifie peut être que l’huitre est morte pendant l’expérience. L’augmentation en moyenne de tous les groupes est de 3,34 batt/min, ce qui traduit une augmentation de 0, 585 batt/min par rapport au repos. Cependant nous avons mis en évidence que l’effet de l’injection accélérait aussi le rythme cardiaque. Nous voyons que par rapport à l’accélération du rythme cardiaque provoquée par l’injection du NaCl et celle provoquée par la noradrénaline, l’augmentation est de 0,34 batt/min. Ce chiffre est la résultante de l’augmentation cardiaque due à la noradrénaline moins la résultante due au phénomène d’injection. Nous pouvons donc affirmer que la noradrénaline est un neurotransmetteur accélérant le rythme cardiaque, par rapport à notre valeur de repos qui est de 2,755 batt/min.

2e injection de la noradrénaline

Nous injectons une nouvelle fois la noradrénaline et nous mesurons une augmentation significative à 3,83 battements par minutes par rapport à notre valeur de repos qui est de 2,755. Nous avons donc une différence de 1,1 battements/minutes. Seul le groupe 7 observe une diminution des battements/minutes puisque les battements passent de 3,8 à la première injection et à 3,6 à la 2e. L’huître en question était peut-être en train de mourir. Nous pouvons affirmer que les battements cardiaques de l’huître sont accélérés lors d’une première injection mais le sont encore plus lors de la 2e injection malgré la défalcation de l’augmentation des batt/min provoquée par le phénomène d’injection, à savoir 0,240 batt/min, ce qui nous ramène à 0,86 batt/min. Il y a eu donc une augmentation de 0,52 batt/min par rapport à la première injection, et une augmentation de 0,835 batt/min par rapport à la valeur de repos qui est de 2,755.

1ère injection d’acétylcholine

Lors de la première injection, nous observons une diminution significative du nombre de battements par minutes en moyenne pour tous les groupes sauf pour le groupe 1 qui semble observer une augmentation. Peut-être le groupe s’est-il trompé de produit ou bien alors l’huître a été replacée dans un milieu plus adapté (température, NaCl…). Nous observons donc une diminution du nombre de batt/min à 1,8 batt/min, par rapport à la valeur de repos qui est de 2,755 batt/min ce qui donne une différence de 0,955 batt/min.  A cela, nous sommes obligé de prendre en compte le stress du au phénomène d’injection provoquée. Nous avons trouvé une augmentation de 0,240 batt/min due à l’injection. Nous devons donc déduire cette valeur de la valeur initiale, ce qui nous donne une diminution réelle des battements par minute à 1,195 batt/min. Nous pouvons donc affirmer que l’acétylcholine provoque une diminution du rythme cardiaque.

2e injection de l’acétylcholine

Nous voyons lors de la 2e injection d’acétylcholine une diminution du rythme cardiaque à 1,48 batt/minute. Nous observons donc une diminution de 0,32 batt/min par rapport à la première injection. Malgré le phénomène d’injection, nous pouvons affirmer qu’il y a eu une diminution réelle a  1,240 batt/min par rapport à la valeur de repos qui est de 2,775 batt/min qui montre une diminution de 1,525 batt/min. Nous pouvons donc affirmer que la 2e injection d’acétylcholine diminue encore plus les battements cardiaques du cœur que lors de la première injection.

 

V. Conclusion

Grâce aux différentes expériences, nous pouvons affirmer que la noradrénaline accélère le rythme cardiaque du cœur, elle est chronotrope positive, que l’acétylcholine ralentie le rythme cardiaque du cœur, elle est chronotrope négative. L’une doit augmenter la force de contraction, la noradrénaline est inotrope positive, l’acétylcholine doit être inotrope négative.

Nous aurions pu modifier certains paramètres comme l’ordre d’injection des neurotransmetteurs (noradrénaline + acétycholine ou inversement), modifier les paramètres environnementaux (température, NaCl) afin d’en observer les conséquences.

Nous savons que chez l’homme, ce sont les mêmes neurotransmetteurs qui agissent sur le rythme cardiaque, mais le rythme est plus important. Les huîtres n’ont pas un comportement physique très important, c’est sûrement pour cela que les battements par minutes sont faibles.

Outre leur aspect dégustatif, il est intéressant de noter que l’on peut étudier le cœur des huîtres plus facilement que le cœur des hommes, et ainsi faciliter les expériences.