TRANSMISSION SYNAPTIQUE La synapse neuro - neuronale

1- Structures synaptiques. 2- Types morphologiques de synapses. I Généralités Rappels. 1- Structures synaptiques. 2- Types morphologiques de synapses. 3- Types fonctionnels. II Synapse excitatrice- Potentiel post synaptique excitateur. 1- Mise en évidence du PPSE. 2- Caractéristiques electrophysiologiques. 3- Relation PPSE-PA. 4- Mécanismes ioniques. .

III Synapse inhibitrice et Potentiel post synaptique inhibiteur. 1- Mise en évidence du PPSI 2- Caractéristiques electrophysiologiques 3- Mécanismes ioniques. IV Aspects pharmacologiques de la transmission synaptique. 1- Effets excitateurs et/ou potentiateiurs 2- Effets lytiques ou bloquants. 3- Excitation – Inhibition 4- Principaux neurotransmetteurs

VI –Données sur les propriétés des synapses. V - Aspects pharmacologiques. VI –Données sur les propriétés des synapses.

I - Généralités-Rappels. Une synapse est une région de contact entre 2 cellules excitables ou existent des différentia tions de structure et de fonction de telle façon que dans certaines circonstances ,l’activité de l’une entraine la stimulation ou l’inhibition de l’autre. Les 2 cellules en présence sont en opposition. Elles sont en relation de contiguïté et non de continuité. Compte tenu de ces données, on définit une région «présynaptique » et une région « postsynaptique »séparées par un « espace synaptique ».

a- l’ espace ou fente synaptique. 1- structures synaptiques. Elles permettent de préciser les rapports entre les membranes des éléments en contact, on distingue: a- l’ espace ou fente synaptique. - est le plus souvent compris entre 200et 300A. - C’est là que s’effectue un certain nombre de réactions nécessaires à la transmission synaptique. b- les vésicules synaptiques. - formations sphériques de 30 à 40 A de diamètre groupées en amas pyramidaux à l’ l’extrémité de la membrane présynaptique.Elles sont absentes dans les autres parties du neurone.

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Elles contiennent le neurotransmetteur qui libéré dans la fente synaptique,va stimuler ou inhiber ,selon sa nature et selon le type de récepteur, l’élément post synaptique. 2- Types morphologiques de synapses. On distingue: - les synapses effectrices : - terminaison présynaptique : neurone - élément post synaptique :cellule effectrice. - les synapses neuro-neuronales: Les éléments pré et post synaptiques sont des neurones.

L’arrivée du potentiel d’action peut déterminer 2 types de variations dans l’élément post synaptique selon la nature du neurotransmetteur et des récepteurs post synaptiques: - une dépolarisation: correspond à la stimulation du neurone post synaptique et le potentiel est dit potentiel post synaptique excitateur(donne naissance à un PA transmis): PPSE - une hyperpolarisation: le neurone post synaptique est alors plus difficilement excitable et le potentiel est dit potentiel post synaptique inhibiteur: PPSI

Les sous catégories de synapses sont les suivantes; - synapse axo-somatique - synapse axo-dendritique - synapse axo-axonique.

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3 –Types fonctionnelles de synapses. a- les synapses électriques: les influx passent directement de l’élément pré vers l’élément post synaptique par un mécanismes de courants locaux comme ds un simple phénomène de conduction. b –Les synapses chimiques: une étape intermédiaire de nature chimique prend place entre l’arrivée du PA pré synaptique et la naissance du PA post synaptique.

Synapses électriques Synapses chimiques Tableau comparatif des propriétés des synapses électriques et chimiques. Synapses électriques Synapses chimiques 1_ Espace extra Cellulaire réduit (2 A°) 2_ Agent médiateur : courant ionique 3_ Pas de délai synaptique 4_ Synapse typiquement bidirectionnelle 1_ Existe un espace synaptique (20 – 30 A° au moins) 2_ Agent médiateur : de nature chimique 3_ Existence d’un délai synaptique irréductible 4_ Synapse unidirectionnelle

II - Synapse excitatrice et potentiel post synaptique excitateur. 1- Mise en évidence du PPSE. - Dans les synapses neuro-neuronales à transmission chimique, la fixation du neurotransmetteur sur les récepteurs post synaptiques est à l’origine de variations électrochimiques impliquant la naissance du PPSE qui précède le PA propagé. - Le PPSE peut être mis en évidence dans le ganglion étoilé de Calmar.

cas n°1: La stimulation répétitive de l’ extrémité présynaptique entraine une fatigabilité (diminution de la quantité de neuromédiateur libéré).Lorsque cette quantité n’ est plus suffisante pour déclencher le PA,se greffe une déflexion dont la montée est plus lente. Cette dépolarisation correspond au PPSE. cas n°2: On peut également mettre en évidence le PPSE au moyen d’ un courant hyperpolarisant.

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PPSE d'aprés Kandle et al

Conclusion: Dans les synapses de nature chimique; la transmission du message nerveux est conditionne par la naissance du PPSE post synaptique ,lui- même à l’ origine du PA propagé. 2- Caractéristiques electrophysiologiques du PPSE. C’est un potentiel local qui en présente toutes les caractéristiques electrophysiologiques.

a- Présence d’ un délai synaptique: 0,3-0,5 ms. b- décours temporel: présente 2 phases de durée inégales: une phase de montée de 1-1,5ms une phase de décroissance plus lente. c- propriétés de sommation temporo- spatiales. La répétition de stimulations à des intervalles réguliers permet d’ atteindre le niveau critique de dépolarisation grâce à la sommation de 2 ou plusieurs PPSE. De ceci, on déduit:

-PPSE n’obéissent pas à la loi du tout ou rien - sont sommables - ne possèdent pas de période réfractaire. 3- Mécanismes ioniques: La fixation du neurotransmetteur sur les récepteurs post synaptiques est à l’origine de l’ouverture de canaux locaux permettant une entrée massive et rapide de cations ( gNa+ et gK+sont >)entrainant une dépolarisation locale à l’origine du PPSE. caractéristiques de ces canaux: - ne sont pas voltage dépendants mais chimiquement dépendants.

- leur conformation pharmacologique est particulière; ils ne sont pas bloqués par la tétrodotoxine(TTX). - ils sont très larges ; ainsi ils permettent l’entrée simultanée de plusieurs cations. - ils sont imperméables aux anions car de charge négative.

III _ Synapses inbitrices à transmission chimique et potentiel post synaptique inhibiteur. On peut définir une inhibition post synaptique comme la diminution de la capacité de réponse electrophysiologiques de neurones engagés dans une activité réflexe( par ex).cette action se produisant indépendamment de leur activité antérieure et à l’exclusion de toute baisse de l’intensité de la volée présynaptique.

1- Mise en évidence du potentiel post synaptique inhibiteur (PPSI). - préparation constitué par 1 groupe de muscles antagonistes: - un fléchisseur - un extenseur -1 micro électrode est inséré dans le motoneurone dont dépend le muscle fléchisseur. _ 1 stimulus porté sur les afférences (fibres Ia) du muscle fléchisseur entraine l’enregistrement d’ un PPSE dans le motoneurone.

2- Caractéristiques electrophysiologiques du PPSI. - c’ est un potentiel local qui survient uniquement au niveau de la membrane somatique donc possédent les pptés du potentiel local - caractéristiques du potentiel local: . Abs de période réfractaire . Phénomène non propagé . Sommable(n’obéit pas à la loi tt ou rien)

3 – Mécanismes ioniques. - L’ action du neurotransmetteur sur les récepteurs aboutit à une hyperpolarisation cad à l’impossibilité pour le neurone d’atteindre le seuil de déclenchement du potentiel d’ action. - la combinaison NT-récepteurs permet l’ ouverture de canaux locaux à la surface de la membrane post synaptique perméables notamment aux ions CL-.Leur potentiel d’ équilibre (-65 Mv) étant plus négatif que le seuil membranaire(- 45 Mv) , la dépolarisation membranaire est impossible. - ces canaux sont chimiquement dépendants - ne sont pas bloqués par le tétraethyl ammonium.

IV- Aspects pharmacologiques de la transmission synaptique: a- effets excitateurs et/ou potentiateurs. - nicotine: à faible dose « cholinomimétique » à forte dose; effet bloquant. - ésérine: effet anticholinestérasique. - les 2 agissent comme des compétiteurs de l’Ach . b- effets lytiques ou bloquants. - bloquants postsynaptiques: les curares . Les leptocurares et les pachycurares. - bloquants présynaptiques. .toxine botulique(agit sur la gCa++)

d-Principaux neurotransmetteurs. c- excitation et inhibition. le caractère excitateur ou inhibiteur d’ une synapse dépend à la fois du neurotransmetteur libéré mais également des récepteurs post synaptiques.1 même neurone peut être stimulé par une mbre présynaptique libérant 1 neurotransmetteur excitateur et inhibé par une autre mbre présynaptique libérant 1 nt inhibiteur. - ainsi 1 même mbrne post synaptique peut comprendre des récepteurs excitateurs et inhibiteurs. d-Principaux neurotransmetteurs.

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NT Actions Caractéristiques Acetyl choline Neurotransmetteur des motoneurones des vertébrés et de quelques voies nerveuses du cerveau Dégradée par l’acétylcholinestérase ;les inhibiteurs de cette enzyme sont des poisons puissants Monoamines Noradrénaline Dopamine Histamine Sérotonine Utilisé dans certaines voies nerveuses dans le cerveau, mais aussi trouvée dans le systéme nerveux périphérique. Neurotransmetteur du SNC Neurotransmetteur mineur du SNC Neurotransmetteur du SNC Impliqué dans le contrôle de la douleur, le sommeil, le contrôle de l’éveil et de l’humeur Pertes des neurones à la DA est la cause de la maladie de Parkinson Serait impliqué dans la vigilance Acides aminés Glutamate Glycine Acide gamma- aminobutyrique: (GABA) Neurotransmetteur excitateur le plus répandu dans le SNC Neurotransmetteurs inhibiteurs les plus fréquents Les benzodiazépines miment l’action du GABA Peptides Endorphines Enképhalines Substance P Impliquées dans la douleur Les récepteurs sont activés par des drogues comme : opium, morphine, héroïne et codéine

V – Données sur les propriétés des synapses. 1- propriétés intégratives. - PPSE et PPSI possèdent des pptés de sommation temporo-spatiales,ceci implique: .une volée présynaptique ne déclenche pas tjrs un spike postsynaptique. .les afférences excitatrices individuellement inefficaces pour dépolariser une membrane au dessus de seuil critique, peuvent y parvenir si les messages arrivent ds un rapport temporel convenable. CECI DEFINIT LE POUVOIR INTEGRATEUR DES SYNAPSES.

ce pouvoir a pour conséquence la perte de la spécificité des messages. ex: 1 motoneurone spinal reçoit des messages des fibres Ia du fuseau neuromusculaire mais également des afférences des neurones corticaux. Si l’ intégration des 2 messages est nécessaire à l’émission d’un spike par le motoneurone alors l’ élément efférent recevra un message combiné des 2 voies et non un message spécifique.

2- Facilitation et anti facilitation - La sommation de 2 ou plusieurs potentiels peuvent s’avérer insuffisants pour atteindre le seuil. La membrane est alors « facilitée »: le potentiel de membrane est + prés du seuil que lorsqu’elle est au repos ce qui facilitera l’action excitatrice d’ autres messages . - Inversement, on peut observer une diminution du pouvoir de réponse à la suite d’ une stimulation conditionnante, c’est l’anti facilitation.

3- Potentialisation post tétanique. la stimulation à haute fréquence(400-600Hz pdt 4à 5 s ) d’un motoneurone peut entrainer une phase d’exaltation de la réponse au cours de laquelle un stimulus unique provoque une réponse d’ amplitude trés supérieure à celle obtenue par réponse répétitive. 4- Plasticité synaptique. C’est la faculté de modifier le fonctionnement de l’ élément post synaptique par l’ élément pré synaptique ( ex: la potentialisation post synaptique)

Données complémentaires sur les récepteurs Le principal NT excitateur du SNC est le GLUTAMATE Il faut savoir que 4 types de récepteurs post synaptiques au glutamate ont été ainsi identifiés. - Les récepteurs quisqualate et kainate dont les canaux sont perméables à la fois au Na+ et K+.Les flux ioniques à travers les canaux permettent d’atteindre 1 pic de PPSE - Le 3e canal est le récepteur NMDA qui forme 1 canal perméable au Ca++ en plus du Na+ et du K+: ce récepteur est unique car il est aussi voltage dépendant .En effet, il est bloqué par le Mg++extra- çaire.Ainsi le glutamate et la dépolarisation sont nécessaires pour ouvrir les canaux NMDA.

-Le 4e type de récepteur au glutamate, le quisqualate B qui n’est pas directement couplé à 1 canal mais à un second messager. Les NT inhibiteurs majeurs du SNC sont le GABA et la GLYCINE . Les récepteurs post synaptiques à ces NT forment des canaux perméables aux ions Cl-.L’ouverture de ces canaux empêchent tout courant excitateur d’entrer dans la cellule. les benzodiazépines et les barbituriques qui sont 2 classes importantes de drogues , peuvent se lier aux récepteurs GABAergiques en augmentant le flux entrant d’ions Cl-.

Conclusion: La transmission synaptique chimique dans le SNC présente des similitudes avec la transmission neuro-musculaire mais il existe cependant des différences essentielles. _ Dans le SNC , la transmission synaptique peut être soit excitatrice soit inhibitrice. Le PPSE se situe à une valeur inférieure à 1 mVd’amplitude comparée à 70 mV dans le muscle. _ De plus, les neurones centraux reçoivent des messages de centaines de neurones , alors qu’1 seule fibre nerveuse innerve 1 seule fibre musculaire.