La transmission synaptique Fabrice Wallois I Définition II La synapse chimique Aspects structuraux Aspects fonctionnels III Le temps présynaptique IV Le temps synaptique V le temps post synaptique

Plusieurs types de synapse  Synapses chimiques  Synapses électriques Introduction Du grec. Syn=ensemble; haptein=toucher; c.à.d. connexion Définition: Les synapses réalisent des connections fonctionnelles entre les neurones. Ce sont des zones de contacts spécialisées dans la transmission des informations dans le système nerveux . Plusieurs types de synapse  Synapses chimiques  Synapses électriques  Synapses mixtes Plusieurs types de connections synaptiques  Synapses axo-somatiques  Synapses axo-dendritiques  synapses axo-axonales Plusieurs types de fonctions synaptiques  Synapses excitatrices  Synapses inhibitrices

Plusieurs types de synapse  Synapses chimiques  Synapses électriques Introduction Définition: Les synapses réalisent des connections fonctionnelles entre les neurones. Ce sont des zones de contacts spécialisées dans la transmission des informations dans le système nerveux . Plusieurs types de synapse  Synapses chimiques  Synapses électriques  Synapses mixtes Plusieurs types de connections synaptiques  Synapses axo-somatiques  Synapses axo-dendritiques  synapses axo-axonales Plusieurs types de fonctions synaptiques  Synapses excitatrices  Synapses inhibitrices

Introduction Plusieurs types de synapses

Introduction Définition: Les synapses réalisent des contacts fonctionnelles entre les neurones. Ce sont des zones de contacts spécialisées dans la transmission des informations. interneurone neurone bulbo spinal Exemple de contact fonctionnels entre neurones respiratoires au niveau du tronc cérébral Moelle (spinale)

Les synapses sont indispensables au transfert de l’information Introduction Définition: Les synapses réalisent des contacts fonctionnelles entre les neurones. zones de contacts spécialisées dans la transmission des informations. Elles participent à l’élaboration de réseaux de neurones par l’établissement de connections complexes entre les neurones Les synapses sont indispensables au transfert de l’information 100 milliards de neurones et plusieurs quadrillions de synapses Le réseau thalamo corticale

II La synapse chimique Aspects structuraux Ou plutôt la synapse électrochimique associe un phénomène électrique à un phénomène chimique. L’entité synaptique comporte toujours 3 éléments L’élément présynaptique ou bouton synaptique (axone) Synthèse, stockage de neurotransmetteur dans des vésicules (*) la fente synaptique ou espace synaptique (10-40 nanomètres)  libération de neurotransmetteur L’élément post synaptique (axone, dendrite, soma)  fixation des neurotransmetteur sur le récepteur Fente Présynaptique Post Synaptique Emetteur Récepteur

II La synapse chimique Aspects structuraux Ou plutôt la synapse électrochimique associe un phénomène électrique à un phénomène chimique. L’entité synaptique comporte toujours 3 éléments L’élément présynaptique ou bouton synaptique (axone) Synthèse, stockage de neurotransmetteur dans des vésicules (*) la fente synaptique ou espace synaptique (10-40 nanomètres)  libération de neurotransmetteur L’élément post synaptique (axone, dendrite, soma)  fixation des neurotransmetteur sur le récepteur 2 mic Gg Abdo Aplysie Lewis et al., 1969 Fente Présynaptique Post Synaptique Emetteur Récepteur NM Potentiel d’action Potentiel post synaptique - excitateur - inhibiteur

* II La synapse chimique Aspects structuraux L’entité synaptique comporte toujours 3 éléments L’élément présynaptique (1) Synthèse, stockage de neurotransmetteur dans des vésicules (*) la fente synaptique (2)  libération de neurotransmetteur L’élément post synaptique (3)  fixation des neurotransmetteur sur le récepteur Vésicules présynaptiques Membrane présynaptique 1 2 3 * Fente synaptique Membrane post synaptique

Les synapses ne fonctionnent qu’a sens unique II La synapse chimique Aspects fonctionnels Les synapses ne fonctionnent qu’a sens unique Temps présynaptique 1a, 1b Transport 2 stockage dans les vésicules 3 arrivé du Potentiel d’action 4 ouverture des canaux Ca voltage dépendant 5 Mouvement et adhésion des vésicules à la membrane présynaptique et ouverture Temps synaptique 6 Libération des neuromédiateurs (T) 7 Fixation des neuromédiateurs sur: a recepteurs ionotropiques post synaptiques b récepteurs métabotropiques post synaptiques c récepteurs présynaptiques d recapture présynaptique e recapture cellules gliales 8 dégradation Temps postsynaptique 9 Echanges d’ions et PPSE ou PPSI Ca++ Elt Présynaptique Fente synaptique 4 Action Potentials 3 Elt Postsynaptique 7c Na+ Na+ K+ K+ P 1b 6 ions enzyme 5 Na+ 7a 2 ionic channel modulation G 7b 9 7d 1a 8 degradation 7e P Glial cell

III Le temps présynaptique La première étape du temps synaptique est constitué par l’arrivé de potentiels d’actions dont le nombre et la fréquence définissent l’intensité de la stimulation La seconde étape du temps synaptique, lié à l’arrivée des potentiels d’action, est l’ouverture de canaux calciques voltage dépendants. La sensibilité au voltage est lié aux sous unité alpha (I-4, II-4, III-4, IV-4) transmembranaire Elle peut être modulée par la sous unité Béta intracellulaire La transformation de la configuration du canal permet de laisser pénétrer les ions Ca++ Dolphin A C J Physiol 1998;506:3-11

III Le temps présynaptique La troisième étape du temps présynaptique correspond aux mécanismes d’adhésion d’exocytose et d’endocytose calcium dépendant a Mobilisation et amorçage (priming) b Exocytose c Relargage (release) et dégagement (clearance) d Endocytose e Recyclage et Regroupement (Clustering)

La libération de neuromédiateurs IV Le temps synaptique La libération de neuromédiateurs Définition d’un neurotransmetteur Présent et stocké dans des vésicules présynaptiques Synthétisée dans l’élément présynaptique Libéré dans la fente synaptique Avoir des récepteurs spécifiques postsynaptiques Avoir un moyen de dégradation ou de recapture Principaux neurotransmetteurs: Acétylcholine (Ach) Histamine (H) Dopamine (Dopa) Glycine (Gly) Noradrénaline (NA) Glutamate (Glu) Adrénaline (A) Aspartate (AS) Sérotonine (5HT) Acide Gamma-aminobutirique (GABA)

IV Le temps synaptique La fixation des neuromédiateurs sur les récepteurs Les récepteurs sont: - Présynaptiques - Postsynaptiques - Astrocytaires Ils peuvent être - ionotropiques - Métabotropiques Ils présentent une affinité transitoire pour un neuromédiateurs

IV Le temps synaptique Le devenir des neuromédiateurs Après avoir été libérés des sites récepteurs, les neuromédiateurs peuvent être: - Dégradés, - Réabsorbés ou re-captés par les neurones présynaptiques et les astrocytes

La recapture des neuromédiateurs IV Le temps synaptique La recapture des neuromédiateurs Les neuromédiateurs peuvent être recaptés par l’élément présynaptique  un transporteur spécifique Qui peut être bloqué (SSRI pour la 5HT)  une modulation de l’activité synaptique

IV Le temps synaptique La cellule gliale Elle apporte l’énergie nécessaire au fonctionnement synaptique

Et la notion de synapse tripartite IV Le temps synaptique La cellule gliale Et la notion de synapse tripartite La cellule Gliale présente des récepteurs à certains neuromédiateurs Elle libère certaines substances (gliotransmetteurs) Susceptibles de moduler l’activité pré et post synaptique Agulhon, et al., Neuron, 2004

Potentiel membranaire post synaptique (mV) IV Le temps post synaptique Les synapses excitatrices, inhibitrice et l’intégration Potentiel membranaire post synaptique (mV) Seuil Pot. De repos Sommation temporelle Sommation spatiale EPSP-IPSP inhibition Temps (msec)

Cellule de Purkinje IV Le temps post synaptique Les synapses excitatrices, inhibitrice et l’intégration Des recevoir Des PPSE, PPSI Un intégrateur Un émettre Un PA Cellule de Purkinje

Cellule de Purkinje IV Le temps post synaptique Les synapses excitatrices, inhibitrice et l’intégration Des recevoir Des PPSE, PPSI Un intégrateur Un émettre Un PA Cellule de Purkinje

V Organisation générale du transfert d’information neuronal Informations Système convergent Synapses Préparation élaboration intégration Système divergent Commande Synapses

V Le délai synaptique La conversion du signal électrique (Potentiel d’Action) du neurone présynaptique en un signal électrique postsynaptique (PPSE, PPSI) grâce à un moyen chimique (libération puis liaison d’un neurotransmetteur à un récepteur prend du temps Délai synaptique: 0,5 à 1 msec Une voie nerveuse comporte plusieurs synapses en série et en parallèle Temps de réaction totale: plusieurs msec selon le nombre de synapses

VI Ce qu’il faut retenir La synapse permet le transfert d’information d’un élément présynaptique vers un élément post synaptique au travers d’un espace synaptique. Un signal électrique (PA) est transformé en un signal chimique (neurotransmetteur) puis en un signal électrique (PPSE, PPSI) selon la nature de la synapse (excitatrice, inhibitrice) Les neurotransmetteurs sont stockés dans des vésicules qui s’accolent à la membrane pour libérer les neuromédiateurs sous l’effet d’une augmentation du calcium intracellulaire. Les neurotransmetteurs se fixent sur des récepteurs (pré ou post synaptique) de différents types (ioniques, métabotropiques) Les neurotransmetteurs peuvent être dégradés ou recaptés La cellule gliale intervient comme élément de soutient et nourrissier mais peut aussi moduler l’activité synaptique Le délai synaptique est de 0,5 à 1 milliseconde

La transmission synaptique Fabrice Wallois Merci Fabrice.wallois@u-picardie.fr

Mécanismes de la transmission au travers d’une synapse chimique Elt Présynaptique Fente synaptique Elt Postsynaptique

Cellule de Purkinje Des recevoir Un intégrateur Un émettre Des PPSE, PPSI Un intégrateur Un émettre Un PA