Synapse - Synapse

Structure d'une synapse chimique typique
Distinguer pré- et post- synapse
"La connexion reliant neurone à neurone est la synapse. Le signal circule
dans une direction, du neurone présynaptique au neurone postsynaptique
via la synapse qui agit comme un atténuateur variable." En bref,
la direction du flux du signal détermine le préfixe des
synapses impliquées .

Dans le système nerveux , une synapse est une structure qui permet à un neurone (ou à une cellule nerveuse) de transmettre un signal électrique ou chimique à un autre neurone ou à la cellule effectrice cible.

Les synapses sont essentielles à la transmission de l'influx nerveux d'un neurone à un autre. Les neurones sont spécialisés pour transmettre des signaux à des cellules cibles individuelles, et les synapses sont le moyen par lequel ils le font. Au niveau d'une synapse, la membrane plasmique du neurone transmetteur de signal (le neurone présynaptique ) vient en étroite apposition avec la membrane de la cellule cible ( postsynaptique ). Les sites présynaptiques et postsynaptiques contiennent de vastes réseaux de machines moléculaires qui relient les deux membranes ensemble et effectuent le processus de signalisation. Dans de nombreuses synapses, la partie présynaptique est située sur un axone et la partie postsynaptique est située sur une dendrite ou un soma . Les astrocytes échangent également des informations avec les neurones synaptiques, répondant à l'activité synaptique et, à son tour, régulant la neurotransmission . Les synapses (au moins les synapses chimiques) sont stabilisées en position par des molécules d'adhésion synaptique (SAM) se projetant à la fois depuis le neurone pré- et post-synaptique et se collant ensemble là où elles se chevauchent ; Les SAM peuvent également aider à la génération et au fonctionnement des synapses.

Certains auteurs généralisent le concept de synapse pour inclure la communication d'un neurone à tout autre type de cellule, comme une cellule motrice, bien que de tels contacts non neuronaux puissent être appelés jonctions (un terme historiquement plus ancien). Une étude historique de Sanford Palay a démontré l'existence de synapses.

Histoire du concept

Santiago Ramón y Cajal a proposé que les neurones ne soient pas continus dans tout le corps, mais communiquent toujours entre eux, une idée connue sous le nom de doctrine des neurones . Le mot « synapse » a été introduit en 1897 par le neurophysiologiste anglais Charles Sherrington dans le manuel de physiologie de Michael Foster . Sherrington a eu du mal à trouver un bon terme qui mettait l'accent sur une union entre deux éléments distincts , et le terme réel « synapse » a été suggéré par le savant anglais classique Arthur Woollgar Verrall , un ami de Foster. Le mot est dérivé du grec synapsis ( συνάψις ), signifiant « conjonction », qui à son tour dérive de συνάπτεὶν ( συν ( « ensemble ») et ἅπτειν ( « attacher »))

Cependant, alors que l'écart synaptique est resté une construction théorique, et parfois signalé comme une discontinuité entre les terminaisons axonales contiguës et les dendrites ou les corps cellulaires, les méthodes histologiques utilisant les meilleurs microscopes optiques de l'époque n'ont pas pu résoudre visuellement leur séparation qui est maintenant connue pour être d'environ 20 nm. Il a fallu le microscope électronique dans les années 1950 pour montrer la structure plus fine de la synapse avec ses membranes et processus pré- et post-synaptiques séparés et parallèles, et la fente entre les deux.

Synapses chimiques et électriques

Un exemple de synapse chimique par la libération de neurotransmetteurs comme l' acétylcholine ou l'acide glutamique .

Il existe deux types de synapses fondamentalement différents :

  • Dans une synapse chimique , l'activité électrique dans le neurone présynaptique est convertie (via l'activation de canaux calciques voltage-dépendants ) en la libération d'un produit chimique appelé neurotransmetteur qui se lie aux récepteurs situés dans la membrane plasmique de la cellule postsynaptique. Le neurotransmetteur peut initier une réponse électrique ou une voie de messager secondaire qui peut soit exciter soit inhiber le neurone postsynaptique. Les synapses chimiques peuvent être classées selon le neurotransmetteur libéré : glutamatergique (souvent excitateur), GABAergique (souvent inhibiteur), cholinergique (ex : jonction neuromusculaire des vertébrés ) et adrénergique (libérant de la noradrénaline ). En raison de la complexité de la transduction du signal du récepteur , les synapses chimiques peuvent avoir des effets complexes sur la cellule postsynaptique.
  • Dans une synapse électrique , les membranes cellulaires présynaptiques et postsynaptiques sont reliées par des canaux spéciaux appelés jonctions communicantes capables de faire passer un courant électrique, provoquant des changements de tension dans la cellule présynaptique pour induire des changements de tension dans la cellule postsynaptique. Le principal avantage d'une synapse électrique est le transfert rapide des signaux d'une cellule à l'autre.

La communication synaptique est distincte d'un couplage éphaptique , dans lequel la communication entre les neurones se fait via des champs électriques indirects.

Une autapse est une synapse chimique ou électrique qui se forme lorsque l'axone d'un neurone se synapse sur les dendrites du même neurone.

Types d'interfaces

Les synapses peuvent être classées selon le type de structures cellulaires servant de composants pré- et post-synaptiques. La grande majorité des synapses dans le système nerveux des mammifères sont des synapses axo-dendritiques classiques (un axone synaptique sur une dendrite), cependant, il existe une variété d'autres arrangements. Celles-ci incluent, mais sans s'y limiter , les synapses axo-axoniques , dendro-dendritiques , axo-sécrétoires, somato-dendritiques, dendro-somatiques et somato-somatiques.

L'axone peut se synapser sur une dendrite, sur un corps cellulaire ou sur un autre axone ou axone terminal, ainsi que dans la circulation sanguine ou de manière diffuse dans le tissu nerveux adjacent.

Différents types de synapses

Rôle dans la mémoire

Il est largement admis que la synapse joue un rôle dans la formation de la mémoire . Comme les neurotransmetteurs activent les récepteurs à travers la fente synaptique, la connexion entre les deux neurones est renforcée lorsque les deux neurones sont actifs en même temps, en raison des mécanismes de signalisation du récepteur. On pense que la force de deux voies neuronales connectées entraîne le stockage d'informations, entraînant la mémoire. Ce processus de renforcement synaptique est connu sous le nom de potentialisation à long terme .

En modifiant la libération de neurotransmetteurs, la plasticité des synapses peut être contrôlée dans la cellule présynaptique. La cellule postsynaptique peut être régulée en modifiant la fonction et le nombre de ses récepteurs. Les modifications de la signalisation postsynaptique sont le plus souvent associées à une potentialisation à long terme (LTP) dépendante du récepteur de l'acide N-méthyl-d-aspartique (NMDAR) et à une dépression à long terme (LTD) due à l'afflux de calcium dans le système post-synaptique. cellulaire, qui sont les formes de plasticité les plus analysées au niveau des synapses excitatrices.

Modèles d'étude

Pour des raisons techniques, la structure et la fonction synaptiques ont été historiquement étudiées dans des synapses de modèle inhabituellement grandes , par exemple :

Polarisation synaptique

La fonction des neurones dépend de la polarité cellulaire . La structure distinctive des cellules nerveuses permet aux potentiels d'action de se déplacer dans la direction (des dendrites au corps cellulaire le long de l'axone), et à ces signaux d'être ensuite reçus et transmis par les neurones post-synaptiques ou reçus par les cellules effectrices. Les cellules nerveuses ont longtemps été utilisées comme modèles de polarisation cellulaire, et les mécanismes sous-jacents à la localisation polarisée des molécules synaptiques sont particulièrement intéressants. La signalisation PIP2 régulée par IMPase joue un rôle essentiel dans la polarité synaptique.

Les phosphoinositides ( PIP , PIP2 et PIP3 ) sont des molécules dont il a été démontré qu'elles affectent la polarité neuronale. Un gène ( ttx-7 ) a été identifié chez Caenorhabditis elegans qui code pour la myo- inositol monophosphatase (IMPase), une enzyme qui produit de l' inositol en déphosphorylant l' inositol phosphate . Les organismes avec des gènes ttx-7 mutants ont présenté des défauts de comportement et de localisation, qui ont été sauvés par l'expression d'IMPase. Cela a conduit à la conclusion que l'IMPase est nécessaire pour la localisation correcte des composants protéiques synaptiques. Le gène egl-8 code pour un homologue de la phospholipase C (PLCβ), une enzyme qui clive PIP2. Lorsque les mutants ttx-7 avaient également un gène mutant egl-8 , les défauts causés par le gène ttx-7 défectueux ont été largement inversés. Ces résultats suggèrent que la signalisation PIP2 établit une localisation polarisée des composants synaptiques dans les neurones vivants.

Modulation présynaptique

La modulation de la libération de neurotransmetteurs par les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) est un mécanisme présynaptique important pour la régulation de la transmission synaptique . L'activation des GPCR situés au niveau du terminal présynaptique peut diminuer la probabilité de libération de neurotransmetteurs. Cette dépression présynaptique implique l'activation de protéines G de type Gi/o qui interviennent dans différents mécanismes inhibiteurs, notamment l'inhibition des canaux calciques voltage-dépendants , l'activation des canaux potassiques et l'inhibition directe du processus de fusion des vésicules . Les endocannabinoïdes , synthétisés et libérés à partir d' éléments neuronaux postsynaptiques , et leurs récepteurs apparentés , dont le récepteur (GPCR) CB1 , situé à la terminaison présynaptique, sont impliqués dans cette modulation par un processus de signalisation rétrograde , dans lequel ces composés sont synthétisés et libérés. des éléments neuronaux postsynaptiques et retournent au terminal présynaptique pour agir sur le récepteur CB1 pour une dépression synaptique à court ou à long terme (LTD), qui provoque une diminution à court ou à long terme de la libération de neurotransmetteurs.

Images supplémentaires

Voir également

Les références