TP : mode d’action du curare sur la synapse neuromusculaire
À l'origine, le curare est un puissant poison extrait de certaines lianes, utilisé par les Indiens d'Amazonie pour chasser en induisant leurs pointes de flèches de cette substance pour paralyser leurs proies.
Il existe aujourd’hui toute une famille de curares utilisés en médecine, notamment dans le cadre de l'anesthésie, afin de relâcher les muscles respiratoires, pour faciliter l'intubation de la trachée dans le cadre de complications liées à la Covid-19.
Objectif
On cherche à comprendre comment le curare peut agir sur la contraction musculaire et ainsi relâcher notamment les muscles respiratoires pour une intubation avec assistance respiratoire.
Ressources
Document 1 : une synapse neuro-musculaire observée au MET.
La terminaison synaptique des motoneurones contient des vésicules remplies d’une molécule : l’acétylcholine. Ces vésicules, dites pré-synaptiques, peuvent fusionner avec la membrane plasmique et libérer l’acétylcholine dans la fente synaptique : c’est le phénomène d’exocytose des vésicules.
L’acétylcholine est un neurotransmetteur capable de se fixer sur les récepteurs spécifiques protéiques composés de 5 sous-unités de la membrane plasmique de la fibre musculaire pour induire la contraction musculaire. L’acétylcholine se fixe temporairement au niveau des acides aminés tryptophane (TRP) 145 et cystéine (CYS) 188 de chacune des 5 sous-unités.
Document 2 : fonctionnement d’une synapse.
Document 3 : effet de doses croissantes de curare sur la contraction musculaire.
On dépose sur un muscle de lombric quelques gouttes d'acétylcholine à une concentration donnée, d'abord seule (1) puis en présence de doses croissantes de curare (2 et 3).
Matériel disponible :
Logiciel de modélisation moléculaire en ligne accessible avec le lien suivant : https://libmol.org
Les modèles numériques des molécules impliquées dans le fonctionnement de la synapse neuromusculaire et du curare :
le complexe entre l’acétylcholine et son récepteur : https://libmol.org/?libmol=332
le complexe entre le curare et le récepteur à l’acétylcholine : https://libmol.org/?libmol=333
Il est possible de modifier la couleur et la représentation des éléments composants ces molécules grâce aux items “commandes” et “séquence”.
Consigne n°1
Expliquer comment l’analyse des molécules disponibles avec le logiciel Libmol peut vous permettre de savoir où et comment le curare agit pour bloquer la contraction musculaire.
Protocole : mise en évidence par coloration de l’acétylcholine et des acides aminés assurant une liaison entre l’acétylcholine et son récepteur.
Dans l’onglet « Commandes », sélectionner « Protéines » puis représenter en « Rubans » et colorer avec la palette dans la couleur souhaitée.
Dans l’onglet « Séquence », cliquer que “aucun” pour désélectionner puis cliquer sur TRP en position 145 et CYS en position 188 sur chacune des sous-unités (A, B, C, D et E). Leur position est indiquée quand vous survolez avec la souris. Cliquer sur « Sphères » et choisir une couleur différente des précédentes.
Dans l’onglet « Séquence », cliquer que “aucun” pour désélectionner puis sélectionner les molécules d’acétylcholine (“ACH”). Cliquer sur « Sphères » et choisir une couleur différente des précédentes.
Vous pouvez bouger la molécule grâce à la souris pour avoir la meilleure orientation possible avant de faire une capture d’écran et l’intégrer dans un document numérique.
Consigne n°2
Mettre en œuvre le protocole en traitant les modèles moléculaires pour identifier les molécules de chaque complexe et localiser les acides aminés assurant une liaison temporaire entre le récepteur et son substrat.
Réaliser une capture d'écran légendée et titrée.
Protocole : mise en évidence par coloration d’un curare et des acides aminés du site de fixation de l’acétylcholine sur son récepteur
Procéder de la même manière que lors du protocole précédent en choisissant les mêmes couleurs que précédemment pour le récepteur protéique et les acides aminés mais une couleur différente pour le curare (“TBC”).
Choisir la même orientation que lors du protocole précédent.
Consigne n°3
Mettre en œuvre le protocole puis réaliser une capture d'écran légendée et titrée.
Consigne n°4
Exploiter les résultats pour identifier où et comment le curare agit pour bloquer la contraction musculaire et ainsi permettre une intubation (un schéma de synapse est attendu).