La transmission synaptique

La transmission synaptique
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La synapse
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Jonction entre 1 cellule
nerveuse et une autre
cellule nerveuse,
musculaire, ou
glandulaire.
1mm3 de substance grise du
cortex peut contenir 5 milliard
de synapses
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Camillo Golgi
(1843-1926)
Les neurones forment un
réseau continu; leurs
membranes sont liées (ils
partagent le même
cytoplasme) : théorie
réticulariste
Santiago Ramon y Cajal
(1853-1934)
Les neurones ne sont pas
liés physiquement les uns
aux autres; ce sont des
cellules indépendantes :
théorie neuroniste
Prix Nobel conjoint de science de 1906
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La transmission synaptique
●
●
Synapses électriques: passage des PA d'un neurone à l'autre,
rarement chez les vertébrés.
Synapses chimiques: le message électrique est converti en message
chimique et passe à travers la fente synaptique. Les molécules
chimiques (neurotransmetteurs) sont réceptionnées par des
récepteurs sur la cellule cible, puis reconverties en PA.
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Synapse
électrique (gap
junction )
Synapse chimique
Anatomie de la synapse
Neurone
présynaptique
Neurone postsynaptique
Neurone présynaptique
Pour une synapse donnée:
Le neurone AVANT la synapse = neurone
présynaptique
et le neurone APRÈS = neurone postsynaptique
Neurone
postsynaptique
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Dépolarisation de la membrane du bouton synaptique
Ouverture de canaux à Ca++ tensiodépendants
dans la membrane du bouton et entrée de Ca++
Libération par exocytose du
neurotransmetteur dans la fente synaptique
Le neurotransmetteur se fixe sur son récepteur
sur le neurone postsynaptique
La fixation du neurotransmetteur provoque
l’ouverture de canaux ioniques
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Le canal à sodium
s’ouvre lorsque le
neurotransmetteur se
fixe sur le récepteur.
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La liaison du récepteur avec le neurotransmetteur peut
avoir deux effets:
Ouverture de canaux à sodium
==> ↓ polarité de la membrane
==> potentiel d’action (si la dépolarisation > seuil)
==> influx
Ouverture de canaux à Cl- ou de canaux
supplémentaires à K+
==> ↑ polarité de la membrane
==> neurone plus difficile à dépolariser (seuil plus
difficile à atteindre)
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Synapse excitatrice et synapse
inhibitrice
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L'effet d'un neurotransmetteur dépend
du type de neurotransmetteur et du type
de récepteur
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Neurotransmetteur excitateur
PPSE
(potentiel postsynaptique excitateur)
●
Neurotransmetteur inhibiteur
PPSI
(potentiel postsynaptique inhibiteur)
Certains neurones produisent des PPSE,
d'autres des PPSI
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Chaque neurone reçoit des PPSE et
des PPSI
Exemple: neurone moteur
S’il y a plus de
PPSE que de
PPSI le neurone
moteur est
dépolarisé audelà du seuil et
il y a influx.
S’il y a plus de PPSI que de PPSE le neurone moteur ne
se dépolarise pas jusqu’au seuil. Il n’y a pas d’influx.
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Seuls les axones peuvent former
des potentiels d'action.
Les potentiels d'action prennent
toujours naissance en un point de
l'axone appelé zone gâchette.
La zone gâchette est généralement
située à la racine de l'axone, près
du corps cellulaire.
Si la polarité de la membrane du corps cellulaire
dépasse le seuil, alors la zone gâchette déclenche un
potentiel d'action qui se transmettra dans l'axone.
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Plus la fréquence des PA arrivant à la cellule
présynaptique est élevée, plus la quantité de
neuromédiateur libéré est grande
●
Les PA de la cellule
présynaptique seront donc
convertis en PA dans la
cellule avec une fréquence
en rapport avec l'intensité de
la stimulation
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Sommation des potentiels
présynaptiques
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●
Les synapses
excitatrices et les
synapses inhibitrices
interagissent
Le traitement de trois
informations abouti à
une nouvelle
information
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Sommation spatiale et
sommation temporelle
Purves et al., Life, Sinauer Associates, Inc. p. 788
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Un neurotransmetteur ne peut faire effet que s'il se fixe à
son récepteur.
Il peut exister plusieurs récepteurs différents pour un même
neurotransmetteur. Certaines substances peuvent agir sur
certains récepteurs et pas sur d'autres.
Ex.
Il y a deux sortes de récepteurs à l'acétylcholine:
• Les récepteurs nicotiniques
• Les récepteurs muscariniques
La muscarine (un substance toxique présente dans certains
champignons) n'agit que sur les récepteurs muscariniques.
La nicotine du tabac n'agit que sur les récepteurs nicotiniques.
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Les neurotransmetteurs sont
ensuite éliminés par:
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Dégradation par des enzymes dans la fente
synaptique
Recaptage par des cellules gliales (astrocytes) ou
par le bouton synaptique
Diffusion hors de la fente synaptique
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Un neurotransmetteur: l'acétylcholine (Ach)
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A la jonction neuromusculaire. L'ACh produit un potentiel
postsynaptique excitateur (PPSE) provoquant la contraction
musculaire.
Après la contraction, une enzyme, l'acétylcholineestérase (AchE)
élimine l'ACh encore présent dans la fente synaptique afin que
les muscles puissent se relâcher.
Acholine
AChE
Ac. acétique + Choline
= enzyme qui se fixe à des glycolipides
(phospholipides li és à des glucides) du bouton
synaptique et du neurone postsynaptique.
Près de 50% de l'ac étylcholine est d étruit
sans même avoir pu se fixer à un récepteur.
Les organophosphor és (insecticides, gaz de combat) sont
des inhibiteurs de l'AChE
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Jonction neuromusculaire
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Membrane du
bouton synaptique
Membrane de la
cellule musculaire
Cellule musculaire
Fente synaptique
Fibres contractiles
Qu'est-ce que c'est ?
Jonction
Jonction neuromusculaire
neuromusculaire
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Le curare
« ... De temps en temps, un Indien nous invitait à tester
le liquide. On déduisait la consistance du fus à son
amertume. Il n'y avait aucun danger à le faire, car le
curare ne devient mortel que lorsqu'il entre en contact
direct avec le sang... »
C'est ainsi qu'au début du XIXe siècle l'explorateur
ALEXANDER VON HUMBOLT décrit sa participation à
la fabrication du poison mortel par les Indiens sudaméricains Achagua qui préparent les flèches pour
leurs sarbacanes.
Cet alcaloïde se fixe aux récepteurs de l'Ach sur le
muscle et les bloque: le muscle est paralysé.
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Autres toxiques inhibant la transmission
synaptique
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Les gaz neurotoxiques (nervin...) inhibent l'AChE
produisant des contraction violentes du muscle, perte
de coordination (paralysie spastique) et mort par
asphyxie
La toxine botulique (Clostridium botulinum) empêche
la libération d'ACh et provoque une paralysie
musculaire (flasque)
La veuve noire provoque la libération de tous les
neuromédiateurs dans la fente synaptique bloquant la
respiration
L'atropine bloque les récepteurs à l'ACh dans le
coeur
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Un neurotransmetteur: le Glutamate
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Neurotransmetteur excitateur principal du
SNC des vertébrés induisant des potentiels
postsynaptiques excitateurs (PPSE)
Lors de la pathologie de Huntington, sa
sécrétion excessive crée des désordres
neurologiques et une dégénérescence
nerveuse et musculaires
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Des neurotransmetteurs: la glycine, le
GABA
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La glycine et le GABA sont des neurotransmetteurs
inhibiteurs du SNC, provoquant l'ouverture des canaux
Cl- dans la membrane des neurones postsynaptiques
ce qui produit un potentiel postsynaptique inhibiteur
(PPSI)
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La toxine tétanique inhibe la sécrétion de glycine
(neurotransmetteur inhibiteur) empêchant l'inhibition des
neurones moteurs
synapse
à glycine
La strychnine , un alcalo ïde
extrait de la noix vomique
(Strychnos nux-vomica ) a le
même effet que la toxine
tétanique.
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Autres neuromédiateurs: les amines
biogènes
●
Dopamine (dérivé de l'aa tyrosine, tyr):
Sécrétée dans le cerveau, contrôle des mouvements du
corps et circuit de la récompense. La maladie de Parkinson
est provoquée par une chute des niveaux de dopamine dans
le cerveau
●
Noradrénaline et adrénaline surrénale (dérivée de la tyr):
dans le cerveau et dans les neurones du SNPsympathique
●
Sérotonine (dérivé du trp):
Régulation du sommeil et états émotionnels. Une activité
insuffisante est à l'origine de symptômes dépressifs. Les
antidépresseurs bloquent son élimination de la fente
synaptique
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Les neuropeptides: peptides se comportant
comme des neurotransmetteurs, libérés dans
les synapses
●
La substance P
est libérée par les neurones sensoriels activés par un
stimulus douloureux, l'intensité de la douleur sera fonction
du niveau d'endorphines et d'enképhalines
●
Les endorphines
libérées par les neurones du tronc cérébral, se fixent à des
récepteurs cellulaires semblables aux récepteurs à la
morphine (enképhaline) et exercent un effet analgésique
(bloquent la perception de la douleur)
●
Le NO (oxyde nitrique)
est libéré dans les muscles lisses du tractus digestif; le
N2O est utilisé en anesthésie.
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Les drogues ont toutes une même cible dans
le cerveau: « le circuit de la récompense »
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Le circuit de la récompense rassemble un certain
nombre de structures cérébrales dont on a montré
qu'elles jouent un rôle important dans l'état physique
et psychique de l'individu
Les connexions dans ce circuit, participant au bienêtre de l'individu, permettent de comprendre la
variabilité des préférences chez les individus
(alimentaires, sexuelles...)
Ces zones ont été déterminées lors d'expérience de
stimulation chez le rat (J. Olds et P. Milner)
L'aire tegmentaire ventrale est la zone où se trouvent
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les neurones produisant la dopamine.
La dopamine a des effets variés suivant les
endroit où elle est libérée
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Décontraction musculaire
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Palpitations cardiaques
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Sentiment de plaisir
Les drogues provoquent une augmentation de
libération de dopamine dans les noyaux
accubens.
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Le circuit de la récompense dans le cerveau
Dans l'aire tegmentrale
ventrale, les neurones
dopaminergiques ont des
projections vers le noyau
accubens, le cortex préfrontal
(motivation), le septum,
l'hippocampe et le complexe
amygdalien. Ces aires
renvoient les informations vers
les principaux centre
régulateurs des émotions
(noyaux accubens et complexe
amygdalien), de la mémoire
(hippocampe) ou encore des
fonctions physiologiques
neurovégétatives
(hypothalamus) impliquées
dans le bien-être de l'individu.
(Pour la science, avril 2006)
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Effet des drogues
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Effet agoniste: la drogue a le même effet que le
neurotransmetteur
Effet antagoniste: la drogue bloque le récepteur
du neurotransmetteur
Inhibiteur du recaptage: empêche le recaptage
du neurotransmetteur
Inhibiteur de sécrétion: empêche la sécrétion
du neurotransmetteur
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Muscarine: extraite de l'amanite tue-mouche
Atropine: alcaloïde présent dans la belladone, le
datura, la mandragore (utilisée comme antidote de
certains gaz de cmbat)
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La cocaïne interfère avec la reprise de la
dopamine dans la fente synaptique au niveau
du système limbique produisant une euphorie
passagère
Les amphétamines stimulent une libération
excessive de dopamine
Le cannabis empèche la libération de GABA,
inhibiteurs des neurones dopaminergiques
voir TP « Effet de certaines drogues » pour les
effets spécifiques)
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Processus à l'origine de la dépendance
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Synapses et plasticité
Les connexions synaptiques sont dynamiques
et peuvent se modifier: c'est la plasticité.
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Les synapses peuvent se faire et se défaire. La
plasticité est plus grande dans l'enfance
Certaines synapses souvent utilisées se
renforcent: le neurotransmetteur devient plus
efficace
Les synapses peu utilisées peuvent devenir
moins sensibles et même disparaître
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