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TD Neurobiologie Libération des Neurotransmetteurs Lynda El Hassar6 decembre 2004.

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1 TD Neurobiologie Libération des Neurotransmetteurs Lynda El Hassar6 decembre 2004

2 Libération des Neurotransmetteurs Différents types de Synapses Comment estimer la libération des NT dans les synapses du SNC Les différentes étapes de libération des NT: Etape 1: Augmentation de [Ca2+]i induite par un pA presynaptique Etape 2: Fusion des vésicules synaptiques induite par lentrée de Ca2+ Etape 3 : Exocytose Diffusion du NT libéré dans la fente synaptique La liberation des NT est de nature probabiliste Pharmacologie de la libération des NT

3 Le neurone Arborisation Dendritique La synapse Epines Dendritique Soma Axone Neurone postsynaptique

4 Interneuronal synapses and neuromuscular junction. Example of synapses between a motoneuron (Golgi type I neuron that innervates striated muscle fibres) and a Renshaw cell (a Golgi type II neuron in the spinal cord) and between a motoneuron and a striated muscle cell. Type de cellules connecteés par des synapses chimiques

5 Parts (a)-(d) from Bodian D (1972) Neuronal junctions: a revolutionary decade, Anat. Rec, 174, 73-82, with permission. Drawing (e) from Steiger U (1967) Uber den Feinbau des Neuropils im Corpus pedunculatum des Waldaneise, Z. Zelforsch. 81, , with permission. Types des synapses

6 Synapses symétriques et asymétriques type 1 (asymmetric)type 2 (symmetric) Gray Epines dendritiques Ou Dendrites distales Surfaces dendritiques Ou Soma Synapses Excitatrices Synapses Inhibitrices

7 synapses between terminal boutons and a dendritic spine Synapse between an axon terminal and a terminal axon collateral From Hamlyn LH (1972) The fine structure of the mossy fiber endings in the hippocampus of the rabbit, J. Anat. 96, , with permission. Terminal boutons forming Axo-somatique synapses Synapses between terminal boutons and a smooth dendritic branch Différent types de synapses inter neuronales

8 Electron photomicrographs of transverse sections at the level of synaptic complexes. Left: A figure of exocytosis (long arrow) between two dense presynaptic projections. A coated vesicle (crossed arrow) characteristic of the recycling of the membrane is also seen (inhibitory synapse afferent to the Mauthner cell in the fish). Right: Postsynaptic localization of the glycine receptors, visualized with gold particles associated to a specific monoclonal antibody (single arrow). These are lined up at distance from the membrane; this space originates mainly from the aggregation of the antibodies used to label indirectly the receptors (inhibitory synapse afferent to a motoneuron in the spinal cord of the rat). Part (b, left) from Triller A, Korn H (1985) Activity-dependent deformations of pre- synaptic grids at central synapses. J. Neurocytol. 14, , with permission. Part (b, right) from Triller A, Cluzeaud F, Pfeiffer F, Korn H (1986) Distribution and transmembrane organization of glycine receptor at central synapses: an immunocytochemical touch. In Levi-Montalcini R et al. (eds) Molecular Aspects of Neurobiology, Berlin: Spinger Verlag, with permission. Une synapse en Microscopie Electronique

9 Schematic of the synaptic transmission Liberation des NT: Etapes 2,3 et 4

10 Libération des Neurotransmetteurs Différents types de Synapses Comment estimer la libération des NT dans les synapses du SNC Les différentes étapes de libération des NT: Etape 1: Augmentation de [Ca2+]i induite par un pA presynaptique Etape 2: Fusion des vésicules synaptiques induite par lentrée de Ca2+ Etape 3 : Exocytose Diffusion du NT libéré dans la fente synaptique La liberation des NT est de nature probabiliste Pharmacologie de la libération des NT

11 Terminaison presynaptique et zones actives

12 Comment estimer la libération des NT dans les synapses du SNC Mesure de la réponse postsynaptique qu il évoque Mesure de la capacitance en technique de patch clamp

13 Les différentes étapes de libération des NT: Etape 1: Augmentation de [Ca2+]i induite par un pA presynaptique Etape 2: Fusion des vésicules synaptiques induite par lentrée de Ca2+ Etape 3 : Exocytose Liberation des Neurotransmetteurs

14 Origine de laugmantation de la [CA2+]i : Milieu extracellulaire RE Origine de louverture des canaux Ca2+ presynaptiques: Depolarisation de la membrane presynaptique Canaux Ca2+ sensibles au voltage : N et P/Q-types Augmentation de [Ca2+]i induite par un pA presynaptique

15 Le Canal Ca2+ voltage dependant Caterall WA (1994) Auxiliary subunits of voltage-gated ion channels, Neuron 12, , with permission Campbell KP, Harpold MM et al. (2000) Nomenclature of voltage- gated calcium channels, Neuron 25, , with permission.

16 Laugmentation de la [Ca2+]i dans la terminaison présynaptique est localisée en microdomaine Technique : Fura2 Stimulation presynaptique 0.5 s à 80 Hz Localisation dans les zones actives

17 Les différentes étapes de libération des NT: Etape 1: Augmentation de [Ca2+]i induite par un pA presynaptique Etape 2: Fusion des vésicules synaptiques induite par lentrée de Ca2+ Etape 3 : Exocytose Liberation des Neurotransmetteurs

18 Cycle vésiculaire et leur Fusion induite par lentrée de Ca2+

19 Complexe vSNARE-tSNARE Docking Fusion

20 Machinerie de la libération

21 Les différentes étapes de libération des NT: Etape 1: Augmentation de [Ca2+]i induite par un pA presynaptique Etape 2: Fusion des vésicules synaptiques induite par lentrée de Ca2+ Etape 3 : Exocytose Liberation des Neurotransmetteurs

22 Fusion et exocytose du NT

23 Différents types de Synapses Chimiques Comment estimer la libération des NT dans les synapses du SNC Les différentes étapes de libération des NT: Etape 1: Augmentation de [Ca2+]i induite par un pA presynaptique Etape 2: Fusion des vésicules synaptiques induite par lentrée de Ca2+ Etape 3 : Exocytose Diffusion du NT libéré dans la fente synaptique La liberation des NT est de nature probabiliste Pharmacologie de la libération des NT Liberation des Neurotransmetteurs

24

25 Lextrusion du Ca2+par lélément presynaptique

26 Différents types de Synapses Chimiques Comment estimer la libération des NT dans les synapses du SNC Les différentes étapes de libération des NT: Etape 1: Augmentation de [Ca2+]i induite par un pA presynaptique Etape 2: Fusion des vésicules synaptiques induite par lentrée de Ca2+ Etape 3 : Exocytose Diffusion du NT libéré dans la fente synaptique La liberation des NT est de nature probabiliste Pharmacologie de la libération des NT Libération des Neurotransmetteurs

27 Probabilistic nature of Neurotransmitter release KornH (1988),Méd.Sci.8, m = n. P. q

28 Différents types de Synapses Chimiques Comment estimer la libération des NT dans les synapses du SNC Les différentes étapes de libération des NT: Etape 1: Augmentation de [Ca2+]i induite par un pA presynaptique Etape 2: Fusion des vésicules synaptiques induite par lentrée de Ca2+ Etape 3 : Exocytose Diffusion du NT libéré dans la fente synaptique La liberation des NT est de nature probabiliste Pharmacologie de la libération des NT Libération des Neurotransmetteurs

29 Pharmacologie de libération des NT Tous les bloquants des canaux K+ potentialisent la liberation des NT : TEA, (tetramethyamonium) DAP (3,4 Aminopyridine ) Adapted from Katz B, Miledi R (1979) Estimates of quantal content during chemical potentialization of transmitter release, Proc. R. Soc. Lond. B 205, , with permission. 1 mM

30 Pharmacologie de libération des NT Toxine Botulique Organisme clostridium Botulinum Proteine Neurotoxine Chaine lourde100 KD Chaine légère : 50 KDA Bloque la transmission synaptique Comment ?

31 Pharmacologie de libération des NT Lentrée du Ca2+ est maintenue même en présence de la toxine botulique

32 Prification des vesicules du cortex cerebral chez le rat Incubation de la toxine avec les vésicules induit une altération des bandes délectrophorèse des protéines suivantes: VAMP/Synaptobrevin Syntaxin SNAP 25 Pharmacologie de libération des NT

33 Recapitulatif pA presynaptiqueOuverture cnx Ca2+ Sensible au voltage Augmentation locale De [Ca2+]i Vesicules dockee + 3/4 Ca2+ = Activation de prot. sensors de Ca2+ Synaptotagmine Fusion vesiculaire et liberation de NT Détachement de v-SNARE et t-SNARE

34 Cellular and Melecular NEUROBIOLOGY SECOND EDITION C.Hammond


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