Biologie 12F Les neurotransmetteurs

Le cerveau est formé de circuits neuroniques Des neurones établissent des connections avec d’autres neurones. C’est un phénomène plastique. L’apprentissage est fortement lié à l’établissement et à la disparition de circuits.

La synapse Synapse = point de « connexion » entre deux neurones 1 mm3 de substance grise du cortex peut contenir 5 milliards de synapses.

(Les deux ont reçu le prix Nobel en 1906) Un peu d’histoire... Théorie réticulaire (Golgi): Il existe une continuité cytoplasmique entre les neurones (tunnel). Théorie du neurone (Cajal): Les neurones sont bel et bien séparé, sans continuité, leur membrane sont complètes. Aujourd’hui, les scientifiques donnent raison à Cajal Ironie: Cajal a réussi à convaincre la communauté scientifique grâce à une technique histologique inventée par Golgi ! (Les deux ont reçu le prix Nobel en 1906)

Synapse en microscopie électronique

Deux types de synapses Synapse neuro-neuronale Jonction entre deux neurones 2) Synapse neuro-effectrice Jonction entre un neurone (moteur) et une cellule effectrice: - Cellule musculaire - Cellule sécrétrice d’une glande

Anatomie de la synapse Neurone présynaptique Neurone postsynaptique Neurone présynaptique Neurone postsynaptique

Petit test… Que peut-on dire : Postsynaptique Présynaptique Dendrites et Corps cellulaire Terminaison axonique Axone A B C 3 2 1 Que peut-on dire : Postsynaptique Présynaptique Neuro-neuronale Neuro-effectrice de B par rapport à A ? De B par rapport à C ? De 1 ? De 3 ?

Structure de la synapse Terminaison axonique = boutons terminaux Environ 3000 boutons par neurone ! Nombreuses mitochondries Appareil de Golgi développé Nombreuses vésicules du coté présynaptique La fente synaptique: très étroite ! Invagination du coté postsynaptique

Fonctionnement Dépolarisation de la membrane du bouton synaptique 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

Le canal à sodium s ’ouvre lorsque le neurotransmetteur se fixe sur le récepteur.

Neurotransmission menu Synthèse du NT Stockage du NT Libération du NT Action du NT Cessation des effets du NT

1) Synthèse du NT 2) Stockage Se fait surtout dans les boutons terminaux C’est pourquoi il y a autant de mitochondries 2) Stockage Le NT ne peut pas rester libre dans le neurone, sinon, il est détruit par des enzymes. Stocké dans les vésicules synaptiques. Un bouton contient plusieurs milliers de vésicules, qui contiennent chacune près de 100 000 NT !

3) Libération du NT Sous l’action de l’influx nerveux Dépolarisation de la membrane PRÉ-. Les vésicules fusionnent avec la membrane PRÉ- EXOCYTOSE: Le NT est libéré dans la fente.

Dépend de la sorte de NT et de la sorte de récepteur 4) Action du NT Les molécules de NT se fixent sur des récepteurs de la membrane POST-. Provoque l’ouverture de canaux spécifiques Échanges ioniques Si les canaux qui laissent passer les ions + = Dépolarisation Si les canaux qui laissent passer les ions – = Hyperpolarisation Dépend de la sorte de NT et de la sorte de récepteur

La liaison du neurotransmetteur avec le récepteur peut donc avoir deux effets: Dépolarisation de la membrane Hyperpolarisation de la membrane: l'intérieur devient encore plus négatif et l'extérieur plus positif Un neurone hyperpolarisé est plus difficile à dépolariser jusqu’au seuil. Tant qu’il est hyperpolarisé, il est moins sensible.

milieu central fluctuant 5) Cessation des effets du neurotransmetteur L’action du NT est de très courte durée: Dégradation par enzymes dans la fente synaptique. Recaptage par des cellules gliales ou par le bouton synaptique. Diffusion hors de la fente synaptique Tous les neurones baignent dans une « soupe » de neurotransmetteurs dont la composition varie sans cesse = milieu central fluctuant

FREIN / ACCÉLÉRATEUR Chaque neurone reçoit des terminaisons qui l'excitent et d'autres qui l'inhibent (dépolarisent ou hyperpolarisent) Ex. neurone moteur S ’il y a plus d'excitation que d'inhibition, le neurone moteur est dépolarisé au-delà du seuil et il y a influx. S ’il y a plus d'inhibition que d'excitation, le neurone moteur ne se dépolarise pas jusqu’au seuil. Il n ’y a pas d’influx transmis.

Ex. modulation de la douleur Si le neurone inhibiteur est actif, le neurone d ’association devient peu sensible (plus difficile à dépolariser)

Synapse excitatrice Donc, la région dendritique (POST-) subit une vague de dépolarisations locales qui finit parfois par être suffisante pour déclencher la dépolarisation de l’axone = Influx nerveux

Synapse inhibitrice Vague d’hyperpolarisation

Sommation des synapses excitatrices et inhibitrices

Propriétés des synapses À sens unique À la base des « décisions » du neurone Créer un délai (0.5 msec) dans la transmission de l’influx. La fréquence des influx POST- est différente de celle PRÉ-. Très sensible aux changements du milieu (Ex: manque d’O2 ou drogues)

Quelques neurotransmetteurs Acide gamma aminobutyrique (GABA) Acétylcholine * Adrénaline et noradrénaline Dopamine (surplus lié à la schizophrénie) Sérotonine * Endorphines (enképhalines) Plusieurs maladies mentales sont peut-être dues à des disfonctionnements synaptiques. C’est pourquoi on développe des médicaments dont l’action est similaire à celle des NT.

Quelques neurotransmetteurs Acétylcholine Neurotransmetteur de nombreux neurones dans le SNC. Neurotransmetteur des jonctions neuromusculaires. Parfois excitateur : muscle strié Parfois inhibiteur : muscle cardiaque

Sérotonine Une baisse de l'activité des neurones à sérotonine, et donc de la transmission sérotoninergique centrale, serait associée à certaines formes de dépression.

Mode d'action des drogues (ou des médicaments) Effet antagoniste: (inhibiteur) La drogue bloque le récepteur du neurotransmetteur. La drogue a le même effet que le neurotransmetteur. Effet agoniste: (facilitateur) Inhibiteur de recaptage: La drogue empêche le recaptage du neurotransmetteur, qui reste toujours actif.

Effet antagoniste Effet agoniste Ex. Curare ou cobratoxine aux jonctions neuromusculaires (antagonistes de l ’acétylcholine). Antipsychotiques (antagonistes de la dopamine). Effet agoniste Ex. Opiacés se fixent sur les récepteurs des endorphines et agissent de la même façon. Se trouvent dans les circuits de la douleur et de la régulation des émotions = bien-être et euphorie.

Inhibiteurs du recaptage Cocaïne et amphétamines = inhibiteur du recaptage de la dopamine. ISRS (Prozac) = inhibiteur du recaptage de la sérotonine

Inhibition du recaptage par la cocaïne Dopamine Inhibition du recaptage par la cocaïne Récepteurs de la dopamine

En voici quelques sites web http://learn.genetics.utah.edu/units/addiction/drugs/mouse.cfm http://highered.mcgraw-hill.com/sites/0072437316/student_view0/chapter45/animations.html