Catécholamine - Définition
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Introduction
Les catécholamines sont des composés organiques synthétisés à partir de la tyrosine et jouant le rôle d'hormone ou de neurotransmetteur.
Les catécholamines les plus courantes sont l'adrénaline (épinéphrine), la noradrénaline (norépinéphrine) et la dopamine. Elles sont synthétisées par les cellules de la médullo-surrénale et par les neurones postganglionnaires du système nerveux orthosympathique. L'adrénaline agit en tant que neurotransmetteur dans le système nerveux central et comme hormone dans la circulation sanguine. La noradrénaline est principalement un neurotransmetteur du système nerveux sympathique périphérique, mais se retrouve présente dans le sang.
L'état de stress augmente le taux de catécholamines dans le sang. Au cours d'une activité physique, les catécholamines induisent des modifications physiologiques de l'organisme : augmentation de la fréquence cardiaque, de la pression artérielle et du taux de glucose dans le sang.
Structure
La structure des catécholamines est basée sur un noyau catéchol portant en position 1 une chaîne latérale éthylamine éventuellement substituée. Le noyau catéchol est caractérisé par la présence de deux groupements hydroxyles adjacents sur un noyau benzénique en position 3 et 4.
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La dopamine est le composé le plus simple de la famille des catécholamines, elle est constituée d'un noyau catéchol et d'une chaîne latérale éthylamine. La noradrénaline possède en plus un groupement hydroxyle sur le carbone β de la chaîne latérale, alors que l'amine de l'adrénaline est substituée par un groupement méthyle. Le nom de la noradrénaline est dérivé de l'adrénaline, le préfixe nor-, qui signifie non radical, indique l'absence de radical méthyle.
Métabolisme des catécholamines
Biosynthèse
La voie de biosynthèse des catécholamines débute par l'hydroxylation d'un acide aminé, la tyrosine, capté dans le milieu extracellulaire par un système de transport actif. L'hydroxylation de la tyrosine en DOPA (dihydroxyphénylalanine) est catalysée par une enzyme, la tyrosine-3-hydroxylase, et constitue l'étape limitante de la synthèse des catécholamines. L'activité de cette enzyme est augmentée par les influx nerveux, par l'intermédiaire d'une phosphorylation dépendante de l'AMPc, des ions calcium ou du DAG (diacylglycérol), et diminuée par la DOPA et la noradrénaline. La tyrosine-3-hydroxylase utilise un cofacteur, la tétrahydrobioptérine (BH4) qui est oxydée en dihydrobioptérine (BH2) puis régénérée par l'intervention du NADH (nicotinamide adénine dinucléotide réduit).
La DOPA est décarboxylée en dopamine par une décarboxylase spécifique des acides aminés aromatiques utilisant un cofacteur, le phosphate de pyridoxal, forme activée de la vitamine B6. La dopamine est ainsi le premier membre de la famille des catécholamines apparaissant dans cette voie de biosynthèse. Elle peut être hydroxylée en noradrénaline par la dopamine-β-hydroxylase, qui à son tour est méthylée en adrénaline par la phényléthanolamine-N-méthyltransférase (PNMT), une enzyme utilisant la S-adénosyl méthionine (SAM) comme cofacteur.
Catabolisme
Les catécholamines présentes dans la synapse sont recaptées soit par les terminaisons nerveuses, soit par les cellules gliales en faisant intervenir un transport actif dépendant des ions sodium. La dégradation des catécholamines fait intervenir deux enzymes : la catéchol-O-méthyltransférase (COMT) cytoplasmique et la monoamine oxydase (MAO) localisée sur la membrane externe des mitochondries. La catéchol-O-méthyltransférase est spécifique des catécholamines, elle réalise une méthylation d'un des deux groupements hydroxyle du noyau catéchol, préférentiellement en position 3. La monoamine oxydase, qui apparaît dans les voies de catabolisme de nombreux composés, catalyse une désamination oxydative.
L'action de la COMT sur l'adrénaline et la noradrénaline conduit respectivement à la métanephrine (MN) et à la normétanéphrine (NMN). Ces deux métabolites subissent alors l'action de la MAO et sont transformés en acide vanillyl-mandélique (VMA). L'action des enzymes MAO et COMT sur la dopamine conduit à l'acide homovanilique (HVA).
Au final, seuls 2 à 3% des catécholamines libérées dans les liquides de l'organisme échappent à la destruction enzymatique et sont éliminées dans les urines, la plupart du temps sous forme conjuguée avec de l'acide glucuronique
Sécrétion
Les catécholamines sont sécrétées par la médullo-surrénale par l'intermédiaire du système nerveux autonome en réponse à un état émotionnel, à un stress, à une douleur, à une hypoxie, à une hypotension ou à une exposition au froid. Par leurs actions sur le système cardio-vasculaire et sur le métabolisme glucidique, elles aident l'organisme à affronter les situations d'urgence. Elles peuvent être augmentées sous l'effet d'hypoglycémie insulinique.
L'évaluation de la médullo-surrénale repose principalement sur la détermination urinaire de l'acide vanillylmandélique (VMA), de la métanéphrine et des catécholamines libres. En fait, le dosage de ces différents paramètres est utile surtout pour le diagnostic du phéochromocytome ou du neuroblastome.
Excrétion
Les catécholamines sont dans une faible proportion excrétées dans l'urine à l'état libre et sous forme conjuguée au sulfate et au glucuronate. Leur excrétion est dépendante de l'activité physique du patient: elle augmente pendant les efforts intellectuels et musculaires. Comme les catécholamines d'origine alimentaire sont éliminées sous forme conjuguée, il est préférable de doser les catécholamines libres
