métabolisme arn

Excitabilité neuronale
Sommaire
• 1. Caractéristiques du tissu nerveux
• 2. Les synapses chimiques
• 3. L’excitabilité
• 4. La transmission synaptique
• 5. Les neurotransmetteurs
• 6. Les récepteurs et leurs effets
• 7. Transduction du signal
Christophe Porcher, Ph.D.
[email protected]
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Chap 1 Caractéristiques du tissu nerveux
Un peu d’histoire …
Camillo Golgi (1843-1926) : Théorie réticulaire : les neurones forment un réseau continu,
ils partagent le même cytoplasme
Santiago Ramon y Cajal (1853-1934) : 1888. Théorie neuronale : Les neurones ne sont pas
liés physiquement les uns aux autres; ce sont des cellules indépendantes.
Cajal et Golgi, prix Nobel en 1906.
Sir Charles S. Sherrington (1857-1952) : 1897: Introduction du terme synapse
(du Grec Sunapsis : point de jonction)
Prix Nobel en 1921.
Otto Loewi (1873-1961) : 1921 : Notion de neurotransmetteur chimique
Prix Nobel en 1936.
Cortex visuel de chat. Ramon y Cajal, 1921
Modern golgi staining, YFP mouse
cortical fluorescence.
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Discovery of synaptic transmission
Cajal's golgi staining methods suggested the presence of contacts between cells that were used
for communication
Sherrington proposed the term "synapse" meaning to clasp to describe the structure.
La transmission chimique
Showed that vagus nerve stimulation liberates a diffusible transmitter.
Perfusate from one stimulated Frog Heart could be transferred to another and have an effect
on beat frequency.
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Structure du tissu nerveux
•
Il existe deux grandes catégories de cellules du SN :
– Les neurones ou cellules nerveuses;
– Les cellules de soutien, représentées par les cellules de la névroglie
a) La névroglie (cellules gliales)
Soutien
• Régulation de la composition du milieu cérébral
• Phagocytose des cellules mortes et des corps étrangers
• Gaine de myéline (oligodendrocytes et cellules de Schwann)
Contrairement aux neurones, ces cellules peuvent se reproduire activement.
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Les Astrocytes :
Cellules gliales de forme étoilée (SNC)
Longtemps considérées comme de simple cellules de soutient inertes
Au cours des dernières années de nombreuses fonctions ont été reconnues aux astrocytes :
Constitution de l’architecture neuronale entre autre, libération de gliotransmetteurs.
Astrocyte
Neurone
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 Ce sont des modulateurs de l’excitabilité neuronales et de la transmission synaptique
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b) Les neurones
Ils transmettent et traitent des informations;
Ils sont responsables de l’émission et de la propagation des messages nerveux;
Cette propriété est due à la présence, dans leur membrane plasmique, de protéines qui laissent
passer certains ions : les canaux ioniques.
Les deux propriétés fondamentales des neurones :
L’excitabilité : capacité à réagir à un stimulus et à le convertir en influx nerveux*.
La conductivité : capacité de propager et transmettre cet influx nerveux*.
* Influx nerveux : Potentiel électrique se déplaçant sur un axone après que le neurone ait été
stimulé.
Ce sont des cellules sécrétrices particulières : elles produisent des neurotransmetteurs dans
les régions synaptiques.
Cette sécrétion, focalisée, et dirigée vers les cellules auxquelles le neurone est connecté (≠
hormones).
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Les neurones du SNC présentent des arborisations dendritiques différentes
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Dendrites et axone :
L’arbre somato-dendritique représente le pôle récepteur du neurone
– Le soma assure la synthèse des constituants nécessaires à la structure et aux
fonctions du neurone.
– Les dendrites sont les extensions du périkaryon (troncs dendritiques puis arbre
dentritique).
• Elles constituent la principale surface de réception du neurone (nbx
contacts synaptiques);
• Elles génèrent des PPS ou des PA calciques
Exceptions : certaines dendrites sont connectées les unes aux autres et se comportent comme
des régions émettrices libérant un NT.
L’axone se différencie des dendrites par son aspect lisse, son diamètre uniforme et son US.
Il prend son origine au niveau du cône d’émergence.
L’axone se divise en une ou plusieurs collatérales (collatérales récurrentes).
L’axone peut être recouvert par une gaine de myéline (conduction saltatoire).
Dendrite distal
Axone et collatérale d’axone
Les épines dendritiques constituent une zone riche en éléments post-synaptiques.
(zone PSD « postsynaptic density »)
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L’axone et ses collatérales se terminent par une arborisation terminale : boutons synaptiques.
L’axone conduit des PA (générés au niveau du segment initial) sur de longues distances sans
perte d’amplitude.
Les terminaisons axonales libèrent le ou les NT (synapse chimique).
Schéma explicatif de la polarité des neurones :
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Les éléments du cytosquelette :
Les microtubules sont formés de 13 rangs de polymères de tubuline (c’est un
hétérodimère ). En présence de GTP, les dimères de tubuline sont assemblés et
désassemblés aux 2 extrémités. Il en résulte une polymérisation des microtubules à
l’extrémité notée (+) et une dépolymérisation à l’extrémité notée (-).
Les microfilaments sont des polymères formés d’une double hélice d’actine.
Les filaments intermédiaires ou neurofilaments sont formés de trois polypeptides fibreux
organisés par endroits en superhélices.
Microtubules et microfilaments sont des polymères labiles, alors que les neurofilaments
ont une structure beaucoup plus stable.
Les trois types de filaments du cytosquelette sont associés entre eux, aux mitochondries, au
REL et à des vésicules par des ponts protéiques.
Le réseau de filaments représente le squelette du neurone.
Les microtubules servent de support au transport axonal rapide antérograde et rétrograde.
Le soma : lieu de synthèse des macromolécules :
Le soma renferme les mêmes organites que les autres cellules de l’organisme : noyau,
appareil de Golgi, REG, mitochondries, polysomes, éléments du cytosquelette, lysosomes.
Il est le seul compartiment renfermant tous les organites nécessaires à la synthèse des
macromolécules.
Le noyau est en interphase (cellule post-mitotique; chromatine dispersée et claire).
Le nucléole est important car la synthèse protéique est forte (lieu de synthèse des ribosomes,
indispensables à la traduction des ARNm en protéines)
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Les dendrites sont capables de synthétiser leurs protéines :
Dans les dendrites, se situent un REL, des mitochondries, des ribosomes et des éléments du
cytosquelette.
Les dendrites sont capables de synthétiser leurs protéines (il existe un transport des ARN du
soma vers les dendrites).
US d’une dendrite et de nombreux axones
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L’axone ne synthétise pas de protéines
L’axoplasme est dépourvu de ribosomes associés au réticulum.
Il renferme des mitochondries, des éléments du cytosquelette et des vésicules.
Il ne peut assurer la synthèse des NT qu’il libère.
Il nécessite donc un transport antérograde.
Résumé
Le neurone est une cellule excitable et sécrétrice qui présente une extrême régionalisation
de ses fonctions.
–
Les propriétés métaboliques, d’excitabilité et de sécrétion du neurone sont
localisées dans des régions précises.
–
Ceci pose le problème de la communication entre ces différentes régions et de
l’harmonisation de leur activité.
Régionalisation des fonctions métaboliques :
Corps cellulaire : essentiel de la synthèse.
Dendrites : synthèse de quelques-unes de ses protéines :
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–
Transport d’ARN du soma vers les polysomes.
Axone : aucune synthèse, mais il est bcp plus grand que le soma donc :
– Il nécessite un apport important et permanent de macromolécules (transport
antérograde).
– La dégradation (endocytose, déchets du métabolisme) a lieu dans le soma
(lysosomes; tansport rétrograde).
Les transports axoplasmiques :
Ils permettent une communication à double sens entre le corps cellulaire et les terminaisons
axonales.
Un transport antérograde rapide (100 à 400 nm/j) permet le renouvellement des protéines
membranaires. Des vésicules apportent les protéines nécessaires au renouvellement de la
membrane axonale, les enzymes de synthèse des nt et les précurseurs des nt (peptides).
Un transport antérograde lent (0,1 à 2mm/j) permet le renouvellement du cytosquelette
(microtubules, neurofilaments, microfilaments) ainsi que des protéines cytosolubles (enzymes
du métabolisme intermédiaire, glycolyse).
Un transport des mitochondries permet le renouvellement des mitochondries de l'axone et des
terminaisons. Les mitochondries qui présentent des signes de dégénérescence sont soumises à
un transport rétrograde vers le soma. On ne connaît pas le mécanisme de ce transport.
Un transport rétrograde (l'élimination des déchets) il permet le retour des molécules
membranaires vers le corps cellulaire afin qu'elles y soient dégradées, voire recyclées.
Les transports axoplasmiques rapides :
A – Schéma du transport
antérograde rapide
(vésicules) et du transport
rétrograde (corps
plurivésiculaires).
Ces 2 transports ont pour
support les microtubules.
B – Schéma du transport de
mitochondries.
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Régionalisation des signaux électriques
Les régions qui reçoivent des synapses sont en grande partie des régions somato-dendritiques.
Ces régions réceptrices (post-synaptique) renferment dans leur membrane des protéines
spécialisées : les récepteurs (RC; RCPG).
–
Cette spécialisation pose le problème de la distribution sélective des protéines
(targeting).
–
Idem pour les protéines spécialisées dans la genèse (canaux ioniques) et la
propagation des PA qui sont localisées principalement au niveau de l’axone.
Régionalisation de la fonction de sécrétion
Cette fonction est localisée dans les régions pré-synaptiques (terminaisons axonales).
Présence de protéines spécialisées (pb de la distribution sélective) : enzymes de synthèse du
NT, vésicules synaptiques, microtubules, etc…
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