les neurotransmetteurs
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Synapses et neurotransmetteurs Livres : Raven, ch. 45, pages 948-951 Campbell , ch. 48, pages 1111-1115 (concept 48.4) 1 La synapse Vient du grec « syn » = ensemble et « haptein » = joindre Synapse = point de « connexion » entre: • deux neurones • un neurone et une cellule musculaire • un neurone et une cellule glandulaire Les synapses relient les neurones en réseaux • 1 mm3 de substance grise du cortex peut contenir 5 milliards de synapses. • Chaque neurone est en moyenne connecté à 10'000 de ses voisins • Le nombre d'agencements possible des 10 à 100 milliards de cellules nerveuses qui forment le cerveau dépasse le nombre total de particules atomiques contenues dans l'univers ! 2 Il existe deux types de synapses… 1) Les synapses électriques (rares chez les vertébrés) 3 • les 2 cellules se touchent • le potentiel d’action passe directement d’une membrane à l’autre • des canaux relient les 2 cellules et laissent passer les ions et petites molécules. • l’information peut être transférée de manière bidirectionnelle (chaque neurone reçoit et renvoie), rapide (<1 ms) et fiable. 4 2) Les synapses chimiques (99% de celles du SNC) • les cellules ne se touchent pas • l’influx nerveux a besoin de molécules particulières, les neurotransmetteurs, pour franchir l’espace entre les deux • transmission moins rapide (0,5 sec), mais plus souple et malléable. • La transmission ne se fait que dans un sens 5 Anatomie de la synapse Neurone présynaptique Neurone postsynaptique Neurone présynaptique Neurone postsynaptique 6 7 8 Dépolarisation de la membrane du bouton synaptique Ouverture de canaux tensiodépendants à Ca++ 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 9 Ce ne sont pas toujours des canaux à sodium qui s’ouvrent. Selon le type de canal qui s’ouvre, le neurotransmetteur peut avoir deux effets contraires : Ouverture de canaux à sodium (entrée de Na+) ==> polarité de la membrane (dépolarisation) ==> potentiel d’action (si la dépolarisation > seuil) ==> influx Ouverture de canaux à Cl- ou de canaux supplémentaires à K+ ==> entrée de ions Cl- ou sortie de ions K + ==> polarité de la membrane (hyperpolarisation) ==> neurone plus difficile à dépolariser (seuil plus difficile à atteindre) 10 Un neuromédiateur d’excitation induit une dépolarisation (PPSE=potentiel postsynaptique excitateur) Un neuromédiateur inhibiteur induit une hyperpolarisation (PPSI=potentiel postsynaptique inhibiteur) 11 12 Ouverture de canaux à Cl==> entrée de Cl- dans le neurone ==> polarité de la membrane (l’intérieur devient plus négatif et l’extérieur plus positif) L’entrée de Cl- fait augmenter la polarité Rapidement, la polarité redevient normale 13 Le glutamate est un neurotransmetteur stimulateur Le GABA est un neurotransmetteur inhibiteur 14 Ouverture de canaux à K+ supplémentaires ==> perméabilité au K+ ==> diffusion du K+ vers l ’extérieur ==> polarité (hyperpolarisation) La sortie de K+ fait augmenter la polarité Un neurone hyperpolarisé est plus difficile à dépolariser jusqu’au seuil. Tant qu’il est hyperpolarisé, il est moins sensible. 15 L’effet du neurotransmetteur dépend de: • La sorte de neurotransmetteur • La sorte de récepteur Neurotransmetteur excitateur ==> PPSE (potentiel postsynaptique excitateur) Neurotransmetteur inhibiteur ==> PPSI (potentiel postsynaptique inhibiteur) Certains neurones produisent des PPSE, d’autres des PPSI 16 Corps cellulaire d’un neurone et synapses (grossissement 15000x) Synapses excitatrices et inhibitrices 16 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. 17 Ex. modulation de la douleur Si le neurone inhibiteur est actif, le neurone d’association devient peu sensible (plus difficile à dépolariser) 18 19 20 Synapses des jonctions neuro-musculaires 21 22 Bouton synaptique du neurone moteur Membrane du bouton synaptique Membrane de la cellule musculaire Cellule musculaire Fente synaptique Fibres contractiles Qu'est-ce que c'est ? Vésicules synaptiques contenant l'acétylcholine Jonction neuromusculaire 23 Flexion et extension d’un membre 24 Inactif pendant une flexion Neurone moteur du triceps inhibé FLEXION Les neurones dont le corps cellulaire est vert génèrent des PPSE, ceux en rouge génèrent des PPSI 25 Lorsque le neurone responsable de la flexion est actif, le neurone responsable de l’extension est au repos. Que faudrait-il ajouter pour que le neurone responsable de l’extension soit bien au repos au cours d’une flexion? 26 Neurone inhibiteur Quand le neurone responsable de la flexion est actif, celui responsable de l’extension est inhibé 27 Zone gâchette (ou cône d’implantation de l’axone) 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. 28 Plasticité des synapses Les synapses peuvent se faire et se défaire en tout temps. La plasticité est plus grande dans l'enfance. Certaines synapses souvent utilisées deviennent "facilitées". Plus la synapse est utilisée, plus le neurotransmetteur devient efficace. Les synapses peu utilisées peuvent devenir moins sensibles et même complètement disparaître. You are your synapses. They are who you are. Joseph Ledoux , Synaptic Self, Viking Penguin, 2002 Les neurotransmetteurs (ou neuromédiateurs) 29 Les neurotransmetteurs Il en existe certainement des dizaines de différents Se fixent sur un récepteur particulier, mais peuvent provoquer des réactions différentes suivant la cellule postsynaptique La liaison à leur récepteur ouvre en général un canal ionique, provoquant un influx nerveux (ou l’empêchant) Certains agissent en quelques millisecondes D’autres sont plus lents, mais peuvent diffuser vers plusieurs synapses et en moduler l’activité, par exemple les substances qui modulent l’humeur, l’attention et l’éveil 30 Après action, les neurotransmetteurs doivent être éliminés de la fente synaptique par un ou plusieurs des moyens suivants : Dégradation par des enzymes présents dans la fente synaptique. Recaptage par le bouton synaptique. Diffusion hors de la fente synaptique Elimination par les astrocytes (cellules gliales) présentes autour de la synapse (voir dia suivant) 31 Exemple de la recapture du neurotransmetteur glutamate par l’intermédiaire des astrocytes 32 33 L’acétylcholine (ACh) (1) Neurotransmetteur de nombreux neurones dans le SNC (inhibiteur ou excitateur). Neurotransmetteur des jonctions neuromusculaires, induit la contraction des cellules musculaire (excitateur), par ouverture des canaux à Na+ Après action, l’ACh est éliminée de la fente synaptique par une enzyme présente dans la membrane postsynaptique, l’acétylcholinestérase (AChE) 34 L’acétylcholine (2) Actions de certains neurotoxiques • Le curare, alcaloïde d’origine végétale, ainsi que le venin du serpent cobra, se fixent au récepteur de l’ACh dans le muscle et le bloquent ==> paralysie • La toxine botulinique, produite par une bactérie, empêche la fusion entre les vésicules contenant l’ACh et la membrane présynaptique ==> paralysie • Le gaz neurotoxique Sarin, utilisé lors d’un attentat dans le métro de Tokyo en 1995, ainsi que de nombreux insecticides, inhibent l’acétylcholinestérase, l’enzyme qui détruit l’ACh ==> paralysie 35 Les amines biogènes La noradrénaline : • intervient dans le SNC et le SNP, en particulier dans le système nerveux autonome (traité plus tard) La sérotonine: • impliquée dans la régulation du sommeil et dans divers états émotionnels • serait diminuée chez les personnes déprimées • Voir animations flash sur le site http://neurobranches.cite-du.net/ La dopamine : • Dans le cerveau, contrôle les mouvements du corps • Agit sur l’humeur et le sommeil • Importante dans le circuit de la récompense, elle apporte le plaisir • Un déficit de dopamine cause la maladie de Parkinson, un excès peut provoquer la schizophrénie 36 Les acides aminés La glycine: • ouvre les canaux à Cl- ligands-dépendants et provoque une hyperpolarisation, et donc un PPSI • action dans le SNC et le SNP • permet la relaxation des muscles antagonistes • la toxine tétanique inhibe sa sécrétion ==> paralysie spastique L’acide gamma-aminobutyrique (GABA): • Agit comme la glycine en ouvrant les canaux à Cl-, dans le SNC • Le sédatif diazepam (Valium) agit en favorisant la liaison du Gaba à ses récepteurs, amplifiant son action inhibitrice dans la synapse L’acide glutamique ou glutamate : • principal neuromédiateur excitateur dans le SNC 37 Les neuropeptides Petites protéines qui sont produites dans le corps cellulaire du neurone Substance P: • stimulus excitateur qui intervient dans la perception de la douleur Enképhalines et endorphines: • appelées opiacés endogènes, car les opiacés se fixent à leurs récepteurs • analgésiques naturels • diminuent la perception de la douleur par le SNC 37 Les gaz (NO et CO) • Ne peuvent être contenus dans des vésicules présynaptiques, • Sont produits in situ et diffusent à travers les membranes NO: • Actif dans le système nerveux périphérique autonome • Cause le relâchement des muscles lisses dans les organes cibles (vaisseaux sanguins, voies respiratoires, tractus gastrointestinal) • p.ex. dilate les vaisseaux du pénis → érection • Effet du viagra : inhibe l’action d’une enzyme qui ralentit l’effet du NO CO: • dans l’encéphale, régule la libération des hormones de l’hypothalamus • dans le SNP, effet inhibiteur sur l’intestin (cellules du muscle lisse)
