Chap 1 - Rappels communication neuronale Flashcards
Citer les 4 types de cellules gliales
- astrocytes
- épendymocytes
- oligodendrocytes
- cellules microgliales
Description et rôle des astrocytes ?
Forme +/- étoilée, fortement interconnectés
utiles notamment au transfert de nutriments
des vaisseaux sanguins aux neurones
Localisation principale et rôle des épendymocytes ?
A la surface des cavités ventriculaires
jouent rôle de barrière
entre SNC et liquide céphalo-rachidien
Que forment les oligodendrocytes ?
tout comme quelles cellules au niveau du SNP ?
forment les manchons de myéline
autour des axones
tout comme cellules de Schwann dans le SNP
Que sont les cellules microgliales ?
> quel rôle ?
Ce sont les macrophages du cerveau
> rôle de défense du SNC,
assurent son immunité
Décrire les “neurones-types”
les plus abondants dans SNC
Neurones multipolaires
avec 3 parties :
1/ corps cellulaire ou soma
> contient le noyau
2/ plusieurs dendrites
3/ un axone unique
Que forment
1/ les dendrites et le corps cellulaire ?
2/ l’axone ?
3/ l’arborisation terminale et la synapse ?
1/ les dendrites et le corps cellulaire ?
> région réceptrice
des msg nerveux provenant d’autres neurones
2/ l’axone ?
> région conductrice
véhiculant l’info sous la forme de PA
de la racine jusqu’aux synapses
3/ l’arborisation terminale et la synapse ?
> région effectrice
faisant jonction entre bouton terminal de l’axone et une autre cellule
La synapse est située au niveau de ?
Elle peut être ?
Située au niveau de l’arborisation terminale de l’axone
Peut être chimique ou électrique
le plus souvent chimique
Avant d’être converti en PA
le message nerveux
a la forme de …
potentiels électrotoniques
excitateurs ou inhibiteurs
Qu’est ce qu’un potentiel membranaire de repos ?
différence de potentiel
à travers la membrane de la cellule :
- intérieur chargé négativement
- extérieur chargé positivement
> différence généralement de -70 mV
le milieu extracellulaire (positif) est surtout riche en ??
> > une composition proche de celle de ?
ions sodium (Na+) (majoritaires) et chlore (Cl-)
l’eau de mer
le milieu intracellulaire (négatif) est riche en ??
ions potassium (K+, l’ion intracellulaire principal)
et majoritairement
en diverses molécules biologiques
chargées négativement
(anions).
Quels phénos sont responsables de
la différence de concentration ionique
entre milieu intra et extracellulaire ?
1/ La perméabilité sélective
de la membrane
> ne laisse passer que certains ions et molécules
2/ Deux forces physiques opposées
> force de diffusion
> force électrostatique
Qu’est ce que la force de diffusion ?
Quel mouvement produit-elle, alliée à la perméabilité sélective ?
Force qui pousse les ions à aller
de là où ils se trouvent en concentration plus élevée
vers là où leur concentration est la plus faible
> > ions K+ vont diffuser
du milieu intra
vers le milieu extracellulaire
> > > milieu extra encore + positif
milieu intra encore + négatif
= différence de potentiel (ddp) apparaît
de part et d’autre de la membrane
Qu’est ce que la force électrostatique ?
Ions de même charge se repoussent
tandis que les ions de charge opposée s’attirent
= force tend à repousser l’excès de charges positives
du milieu extracellulaire vers le milieu intra
Tant que la force de diffusion est supérieure
à la force électrostatique,
les ions K+ continueront de ?
Quand les deux forces finiront par s’équilibrer,
les ions K+ ?
et la différence de potentiel atteindra ?
càd le ?
Tant que la force de diffusion est supérieure
à la force électrostatique,
les ions K+ continueront de
diffuser vers le milieu extracellulaire
Quand les deux forces finiront par s’équilibrer,
les ions K+ ne se déplaceront plus
et la différence de potentiel atteindra
sa valeur maximale, càd le potentiel d’équilibre.
La membrane cellulaire n’est elle perméable
qu’aux ions K+ ?
Non elle est aussi légèrement perméable
aux ions Na+
> entrent un peu dans la cellule
poussés par force de diffusion et force éléctrostatique
Qu’est ce qui permet de maintenir la concentration intracellulaire de Na+ très basse ?
La pompe NaK
= complexe membranaire actif
qui fait sortir 3 ions Na+
chaque fois que 2 ions K+ entrent
Elle est ATP dépendante
> consomme 40% de l’énergie du neurone sous forme d’adénosine triphosphate
Dans un neurone au repos
l’équilibre ionique est à l’origine du ?
Est ce l’état le plus courant
des membranes des neurones ?
potentiel membranaire de repos (-70mV environ)
> membrane très rarement au potentiel de repos
car le potentiel membranaire est continuellement modifié par des apports de charges négatives ou positives
du fait des contacts synaptiques avec neurones voisins
1/ Lorsque l’apport de charges diminue le potentiel de membrane (i.e., quand il le fait passer par exemple de -70mV à -60mV )
on parle de ?
2/ lorsque l’apport de charges augmente le potentiel de membrane (i.e., quand il le fait passer par exemple de -70mV à -80mV)
on parle de ?
1/ dépolarisation membranaire
2/ hyperpolarisation
Les potentiels dits électrotoniques
se présentent sous la forme de ?
ou de ?
sous forme de
dépolarisations excitatrices sous liminaires
(en dessous du seuil de déclenchement des PA)
ou d’hyperpolarisations inhibitrices
Que faut il pour déclencher un PA ?
quel est le site générateur des PA
que la dépolarisation atteigne un certain seuil
déclenchement au niveau du départ de l’axone
Décrire processus du PA
1/ brève inversion de la polarité membranaire (devient positive) 2/ immédiatement suivie d'une repolarisation (redevient nég) 3/ puis courte hyperpolarisation (+ nég que potentiel de repos) 4/ puis retour à l'équilibre (au potentiel de repos)
Les étapes du PA nécessitent l’intervention de ?
divers canaux ioniques
+/- perméables à certains ions :
- canaux passifs
> laissent diffuser librement certains ions - canaux voltage-dépendants
> modifient leur perméabilité sous l’influence d’une variation du potentiel de membrane - canaux chimio-dépendants
> s’ouvrent sous l’action d’un ligand
(molécule pouvant se lier à une autre) - certains sont à la fois voltage et chimio dépendants
- certains canaux voltage dépendants spécifiques ions Na+ et K+ sont fermés quand neurone au repos (rare)
Quel est le seuil de déclenchement d’un PA ?
Que se passe-t-il quand ce seuil est atteint au niveau du segment initial de l’axone ?
-55mV =
seuil d’ouverture
des canaux à Na+ voltage-dépendants (VD)
> > canaux s’ouvrent brusquement
et ions Na+ pénètrent massivement dans le neurone
> > apport de charges diminue
puis inverse le potentiel de la membrane
= milieu intra devient transitoirement positif
Que se passe-t-il quand
le potentiel de membrane atteint 40mV ?
Fermeture des canaux Na+ VD puis Ouverture des canaux K+ VD >> sortie d'ions K+ vers le milieu extra grâce aux forces électrostat et de diffusion
> > potentiel de membrane revient à sa valeur de repos
> > canaux K+ se ferment à leur tour
A la fin d’un PA
que provoque l’accumulation de charges positives
à l’extérieur de la cellule ?
puis ?
Hyperpolarisation brève de la membrane
puis, tous les canaux VD étant fermés
potentiel retrouve sa valeur initiale
Dans quelles circonstances est-il nécessaire
que les pompes NaK interviennent pour restaurer les concentrations de Na+ et de K+ de part et d’autre de la membrane axonale ?
Quand de nombreux PA se succèdent rapidement
ce qui modifie de façon notable
les concentrations intra de Na+ et de K+
> > très fréquent, PA souvent produits à des fréquences élevées, jusqu’à 100/seconde
De quelle manière se propage le PA ? (1/3)
Grâce à quel phénomène ?
de façon unidirectionnelle
du site générateur jusqu’au bouton terminal
> grâce à la période d’inactivation des canaux Na+
qui suit leur fermeture
> période réfractaire :
aucun PA ne peut être à nouveau déclenché
ce qui empêche le PA de revenir en arrière
et limite la cadence de dépolarisation des neurones
De quelle manière se propage le PA ? (2/3)
Le PA se propage sans atténuation
jusqu’au bouton terminal
Vitesse de conduction variable
selon diamètre et myélinisation des axones
(de 0,5 à 100 m/s environ)
Différence de propagation des PA
selon qu’axone myélinisé ou non ?
Non myélinisé = propagation continue
Myélinisé = conduction saltatoire d'un noeud de Ranvier à l'autre grâce aux canaux Na+ VD > très rapide et économe (ne nécessite pas de pompe NaK entre les noeuds)
De quelle manière se propage le PA ? (3/3)
Suivant la loi du tout ou rien
> ne se déclenche qu'une fois un seuil de dépolarisation atteint > et d'amplitude constante quelle que soit l'intensité de la modif initiale du potentiel de membrane
Sur quoi repose le codage de l’info nerveuse ?
Sur la fréquence des PA
(qui peut varier)
et non pas sur leur amplitude
(qui est constante)
> > stimulation persistante et de forte amplitude
sera transmise comme une salve de PA de fréquence élevée
Les contacts synaptiques entre deux neurones peuvent s’établir entre…
entre axone et dendrites,
entre axone et soma
et entre axones.
Nb de connexions moyen d’un neurone ?
10 000 connexions par neurone
> > transmission synaptique joue un rôle majeur
dans le fonctionnement du SN
2 catégories de synapses
- synapses électriques
> transmission directe et rapide des signaux élec
d’un neurone à l’autre - synapses chimiques
> ont recours à la sécrétion de
neurostransmetteurs (NT)
comme vecteurs de communication
Dans les synapses élec
par quoi sont reliées les membranes pré- et post-synaptiques ?
Par quoi passent les courants ?
par des canaux jonctionnels
ou jonctions communicantes (gap junctions)
courants passent par des pores
ou canaux protéiques
nommés connexons
Caractéristiques de la transmission
via synapses électriques
Transmission implique
mouvements d’ions Na+ et K+
> similaire à propagation des PA dans axones
Très rapide, sans délai synaptique
Généralement bidirectionnelle
Transmettent
> des PA ou dépol° infraliminaires»_space; dites excitatrices
> des hyperpolarisations»_space; dites inhibitrices
Rôle des synapses élec
Encore assez mal connu
Coexistent avec syn chimiques dans des circuits où l’info doit circuler très rapidement à de nbx neurones
> par exp :
- chez insectes et crustacés : dans circuits impliqués dans comportements de fuite
- vertébrés : circuits nécessitant synchronisation des actions (syst oculomoteur, rétine, réseaux apprentissage mémorisation…)
Très peu nombreuses comparé aux synapses chimiques
Comment fonctionne une synapse chimique ?
signal électrique
converti en info chimique :
l’élément présynaptique
produit et libère des neurotransmetteurs (NT)
qui vont activer des protéines réceptrices spécifiques
présentes sur membrane postsynaptique
» prod° de courants élec 2ndaires dans cet élément
Structure de la synapse chimique
> que trouve-t-on à l’extrémité de l’axone ?
un renflement, le bouton terminal ou bouton synaptique
qui contient essentiellement 3 types de structures :
1/ appareil de Golgi
2/ mitochondries (fournissent énergie synapse)
3/ vésicules synaptiques
> les petites vésicules prod par Golgi
contiennent le NT principal,
les plus grosses vésicules prod par soma
contiennent les co-transmetteurs ou neuropeptides
Citer 2 types de NT
NT peptidiques ou neuropeptides
NT non peptidiques
Synthèse des NT peptidiques ou neuropeptides
sont synthétisés et rassemblés
dans des vésicules de grande taille
au niveau du corps cellulaire des neurones.
Ces vésicules sont ensuite transportées jusqu’aux terminaisons synaptiques grâce au flux axonal.
Les neuropeptides terminent leur maturation
au niveau des synapses, avant leur libération.
Synthèse des NT non peptidiques
> où ?
> grâce à quoi ?
> une fois la synthèse terminée ?
sont synthétisés au niveau du bouton synaptique,
équipé de tout le matériel enzymatique nécessaire.
Ce matériel, comme toutes les autres protéines présentes dans le bouton (récepteurs, transporteurs…),
est transporté depuis le corps cellulaire
grâce au flux axoplasmique.
Le précurseur, lui, est capturé dans l’espace extracellulaire.
Une fois la synthèse terminée, les molécules de neurotransmetteurs sont d’abord libres dans le cytoplasme.
Ensuite, généralement, des protéines de transport, les transporteurs vésiculaires les rassemblent dans des vésicules synaptiques.
Libération des NT
> où ?
> déclenchée par ?
> étapes ?
libé des NT dans la fente synaptique
engendrée par l’arrivée d’un PA
Etapes :
- dépolarisation (PA) provoque
ouverture de canaux calciques VD
» Ca2+, plus concentré dans le milieu extra,
diffuse alors à l’intérieur du bouton - entrée d’ions Ca2+ entraîne migration puis fusion
de qq vésicules syn contenant le NT
avec des sites de liaison
sur la face interne de la membrane présyn - vésicules s’ouvrent et libèrent contenu (les NT)
dans la fente synaptique
= EXOCYTOSE
Qu’est ce qui peut être à l’origine
de dysfonctionnements sévères de la transmission syn
et qui sont souvent la cause de troubles du comportement ?
l’altération (génétique) de la structure
des complexes protéiques
mis en jeu par le Ca2+
pour provoquer fusion des membranes et exocytose
(nombreux et mécanismes très élaborés)
Que se passe-t-il une fois que le NT est libéré dans la fente syn ?
NT va se lier à des récepteurs spécifiques
situés dans la membrane postsyn
>> ouverture de canaux ioniques spécifiques >> mouvements ioniques >> dans l'élément postsyn : PPSE ou PPSI selon type d'ion impliqué
PPSE =
potentiels postsyn excitateurs (dépolarisations)
PPSI =
potentiels postsyn inhibiteurs (hyperpolarisations)
Deux grands types de récepteurs
interviennent dans la neurotransmission :
les récepteurs ionotropiques
et les récepteurs métabotropiques.
récepteurs ionotropiques
Récepteur et canal sont la même protéine
> canaux ioniques spécifiques pour un NT
activation a un effet rapide et de courte durée
sur le neurone postsynaptique
(quelques millièmes de seconde - ms).
récepteurs métabotropiques
récepteur et canal sont deux protéines différentes
La fixation du neurotransmetteur sur le récepteur provoque l’activation d’une protéine G qui va déclencher une cascade de processus métaboliques (d’où le terme métabotropique) qui peut entraîner indirectement l’ouverture de canaux ioniques.
Que sont les protéines G ?
Que provoquent-elles une fois activées ?
Les protéines G sont des protéines membranaires
dont la conformation peut être modifiée
par la guanosine triphosphate (ou GTP, d’où leur nom).
Une fois activées (par diverses voies, dont celles passant par des récepteurs aux neurotransmetteurs),
les protéines G peuvent,
selon leur nature
stimuler ou inhiber
plusieurs voies métaboliques intracellulaires.
Exps de récepteurs métabotropiques
Récepteurs de la noradrénaline
et de l’adrénaline
2 grands types de récepteurs métabotropiques
> décrire le plus simple
Complexe protéique membranaire
associant
- un site récepteur
- une protéine G
- couplée à un canal ionique
> quand NT se lie au récepteur,
protéine G s’active et canal s’ouvre directement
> > effet à court terme (100aine de ms)
= laisse passer certains ions
ce qui joue sur l’excitabilité de la membrane postsyn
2 grands types de récepteurs métabotropiques
> décrire le plus complexe
Cette fois la protéine G active ou inhibe
l’enzyme de synthèse
d’un second messager
(exp AMPc)
c’est le second messager qui va
> potentiellement provoquer
l’ouverture de certains canaux ioniques
> et en // générer série d’évé chimiques
responsables de modifs du métabolisme cellulaire
(par exp activ° d’enzymes ou
modifs de l’expression du génome)
> > effets possibles à plus long terme (min, h, jours)
en modifiant les fonctions cellulaires postsyn
Que provoque l’ouverture des
canaux Na+ NT dépendants ?
et donc ?
Ces canaux sont la source majeure des ?
et donc des ?
l’entrée de Na+
» et donc l’accumulation de charges +
à l’intérieur de l’élément postsyn
Ces canaux sont la source majeure des
dépolarisations
> et donc des PPSE
dans cet élément
Que provoque l’ouverture des
canaux K+ NT dépendants ?
donc ?
et ?
la sortie de K+
donc une hyperpolarisation
et la genèse d’un PPSI
Que provoque l’ouverture des
canaux Cl- NT dépendants ?
Cela ne se produit que ?
Pourquoi ?
entrée de Cl- >> hyperpolarisation >> PPSI >> puis retour à la valeur de repos de la membrane en neutralisant les PPSE locaux
Ne se produit que si membrane est déjà dépolarisée
Car si membrane au repos,
ions Cl- sont à l’équilibre
de part et d’autre de la membrane,
donc ne circulent pas même si canaux ouverts
Que provoque l’ouverture des
canaux Ca2+ NT dépendants ?
et donc ?
Les ions Ca2+ peuvent aussi ?
l’entrée d’ions Ca2+
car sont + concentrés dans le milieu extra
> et donc dépolarisation
= genèse d’un PPSE
Les ions Ca2+ peuvent aussi
se lier et activer un certain nombre d’enzymes,
et ainsi déclencher divers effets métaboliques
(pouvant provoquer des modifications structurales
du neurone postsynaptique).
Qu’appelle-t-on l’intégration neuronale ?
Le neurone effectue à tout instant la balance (la somme) des PPSE et PPSI transmis par chaque contact au niveau de la membrane postsyn (environs 10 000 synapses établis avec les neurones voisins)
Au niveau du segment initial de l’axone
du neurone postsyn,
> si somme des PPS est excitatrice
et dépasse le seuil de déclenchement du PA
» alors PA sera généré
> si somme des PPS est excitatrice mais inférieure au seuil ou si somme des PPS est nulle ou inhibitrice
» aucun message nerveux généré, aucune info transmise
Avec quoi le NT libéré par le neurone présyn peut-il également se lier ?
à des autorécepteurs :
récepteurs spécifiques situés sur ce même neurone
au niveau du bouton présyn
voire du corps cellulaire lorsque très proche de la synapse
Comment un NT peut il exercer un rétrocontrôle
sur sa propre libération ?
Autorécepteurs le plus souvent métabotropiques
modulent l’entrée de Ca2+ dans le neurone présyn
et agissent donc sur la libération du NT
Au niveau du neurone présyn on trouve des autorécepteurs mais aussi des ?
Hétérorécepteurs :
récepteurs activés par des NT ou neuromédiateurs différents de celui libéré par ce neurone
> ils sont libérés par des neurones ou cellules gliales voisins et présents dans l’espace extracellulaire
contrôlent également l’entrée de Ca2+
et peuvent avoir effets inhibiteurs ou activateurs sur libé du NT (selon leur nature)
Citer les mécanismes d’élimination du NT
- diffusion
- recapture
- capture par la glie
- dégradation enzymatique
Mécanismes d’élimination du NT
> Diffusion
NT n’ayant pas trouvé de site de liaison
peut s’évader de la fente synaptique
et se diluer dans l’espace extracell
> > il pourra alors
- se lier à des hétérorécepteurs de synapses voisines
- être capturé par la glie
- être métabolisé par différentes enzymes
Mécanismes d’élimination du NT
> Recapture
Permise par des protéines transporteuses spécifiques du NT libéré
> > NT recapturé dans la fente par protéine
sera réintroduit dans l’élément présyn
où il rejoindra les molécules de NT libres
prêtes à être stockées en vésicules
Mécanismes d’élimination du NT
> Capture par la glie
Membranes des cellules gliales voisines
possèdent aussi des protéines transporteuses
spécifiques du NT libéré
> > molécules de NT capturées par la glie
sont recyclées dans le cytoplasme glial
en molécules qui pourront servir de
précurseur du NT
Mécanismes d’élimination du NT
> Dégradation enzymatique
NT pourra être désactivé dans la fente syn
sous l’action d’enzymes de dégradation spécifiques
Produit de la dégradation
> sera éliminé
> ou servira de précurseur du NT
Dans certains modes de transmission,
ce mécanisme de dégradation enzymatique
peut aussi se produire au niveau présynaptique
pour limiter les excès de NT libres
avant la mise en vésicules.
