Cours 5 - Partie communication entre les cellules nerveuses (synapse)

Question 1

Quel est le nombre de contact synaptique existant dans le cerveau?

Answer 1

10^15

Question 2

Comment est possible la synapse chimique?

Answer 2

car dans l’axone des neurones, il y a production de neurotransmetteurs en petites quantités ; très varié et en équilibre

Question 3

donnez des exemples de neurotransmetteurs et les maladies associés à leur déficience

Answer 3

• dopamine (si pas assez = parkinson ; si excès = schizophrénie)
• Achétylcholine : si pas assez = Alzheimer
• sérotonine : si baisse = dépression

Question 4

comment un neurotransmetteur peut causer une maladie?

Answer 4

en étant en excès ou en diminution ; petits déplacements des neurotransmetteurs de l’ordre des microgrammes est suffisant pour créer un débalancement et donc une maladie

Question 5

Que se passe-t-il lorsqu’on fume ou boit de l’alcool?

Answer 5

lorsqu’il y en a trop dans le corps, ça passe la barrière hémato-encéphalique, ce qui va perturber le cerveau (organe électrique, mais aussi ligne chimique)

Question 6

Où se font les synapses? (3 types)

Answer 6

1. axo-dendritique : entre axone et dendrite
2. axo-somatique : dendrite sur la soma
3. axo-axonique (le plus important) : axone sur un axone (2 types):
   A) présynaptique: axone inhibiteur sur un axone excitateur = bloque l’entrée du potentiel d’action ; l’axone inhibiteur se positionne sur le bouton synaptique de l’autre axone qui est relié à un dendrite
   B) post-synaptique : aussi une synapse inhibitrice en bloquant la sortie du PA, mais ici il l’empêche de se propager le long de l’axone en se positionnant sur le cône axonal
   ==> s’il se positionne sur les axones collatérals, tout est bloqué!!

Question 7

Décrivez les 10 étapes d’une synapse chimique lors d’un contact entre pré et post-synaptique

Answer 7

1. Après le parcours de l’axone avec des transporteurs vésiculaires, microtubules, etc. des enzymes ou des précurseurs neurotransmetteurs sont synthétisés en neurotransmetteurs et stockés dans des vésicules dans le bouton synaptique
2. un PA arrive niveau bouton axonal pré-synaptique
3. La dépolarisation de la membrane pré-synaptique cause une ouverture des canaux voltages-dépendants au Ca2+
4. le Ca2+ entre dans le bouton axonal
5. l’entrée de Ca2+ permet la fusion des 2 membranes (pré et post-synaptique)
6. libération du neurotransmetteur dans l’espace intersynaptique (fente synaptique) par exocytose
7. le neurotransmetteur se lie avec les récepteurs de la membrane post-synaptique (AMPA ou NMDA)
8. la liaison du ligand aux récepteurs peut ouvrir ou fermer les canaux de la membrane post-synaptique
9. le courant post-synaptique dépolarise (PPSE) ou hyperpolarise (PPSI) la membrane post-synaptique à l’entrée des ions
10. récupération du neurotransmetteur par la cellule gliale (astorcyte) ou par dégradation enzymatique OU retour membrane vésiculaire (appareil de Golgi de la membrane pré-synaptique) pour être réutilisé

Question 8

Quel est le seul neurotransmetteur ne pouvant pas être récupéré par la membrane pré-synaptique une fois qu’il est dans la fente synaptique?

Answer 8

l’acétylcholine (Ach), car il est récupéré par l’acétylcholinestérase (enzyme qui phagocyte le neurotransmetteur)

Question 9

Quel est le neurotransmetteur le plus commun?

Answer 9

glutamate

Question 10

Quelles sont les 2 types de synapses ?

Answer 10

1. synapse électrique

2. synapse chimique

Question 11

Quelles sont les caractéristiques de la synapse électrique ? (4)

Answer 11

• la membrane pré et post-synaptique sont collés ensemble par l’intermédiaire de jonctions communicantes (gap) qui se caractérise par la présence de connexons (eux-mêmes constitués de protéine nommées connexines) qui forme des canaux permettant au courant électrique de circuler directement d’un neurone à l’autre (courant passif)
• pas besoin de neurotransmetteurs pour communiquer entre les membranes synaptiques
• délai synaptique : 0,1mmsec
• surtout chez les invertébrés (mais existe chez les vertébrés)

Question 12

Quelles sont les avantages de la synapse électrique ? (3)

Answer 12

• Transmission très rapide: fraction millisec ; franchissement de la synapse par les signaux électriques se fait essentiellement sans aucun délai
• Transmission bidirectionnelle : permet aux synapses électriques de synchroniser l’activité électrique de population de neurones (tronc cérébral, interneurones cortex cérébral, thalamus, cervelet…)
• Pores des connexons sont grands = permet aux seconds messagers de diffuser entre les cellules + permet aux synapses électriques de synchroniser la signalisation intracellulaire des cellules couplées.

**Important pour les cellules gliales = grands réseaux de signalisation intracellulaire par l’intermédiaire de leurs jonctions communicantes

Question 13

Quelles sont les caractéristiques de la synapse chimique ?

Answer 13

• la plus fréquente du système nerveux des vertébrés
• délai synaptique : 0,5mmsec (plus lente que électrique)
• implique la liaison d’un neurotransmetteur (exocyté de la membrane pré-synaptique) à la membrane post-synaptique
• pas de jonction communicante, donc pas de potentiel spontané
• le courant à travers la membrane post-synaptique dépend de la liaison du neurotransmetteur au récepteur (ouverture ou non des canaux ioniques)

Question 14

Quels sont les 2 types de neurotransmetteurs?

Answer 14

1. transmetteurs à petite molécule (ex: Ach, dopamine, sérotonine…)
2. transmetteur peptidique (grosse molécule)

Question 15

Vrai ou faux? Un axone peut juste faire une sorte de neurotransmetteur?

Answer 15

Faux!

les 2 types de neurotransmetteurs peuvent être produit dans un même axone!

Question 16

Décrivez la synthèse des neurotransmetteurs à petite molécule et ce qu’il se passe suite à leur libération dans la fente synaptique

Answer 16

1. synthèse d’enzymes dans le corps cellulaire, puis passage par REL, RER, appareil de Golgi
2. transport lent des enzymes dans l’axone
3. synthèse + stockage des neurotransmetteurs dans le bouton axonal
4. libération et diffusion du neurotransmetteur dans la fente
5. recapture du neurotransmetteur (précurseur) dans la terminaison nerveuse pré-synaptique
6. resynthèse du neurotransmetteur grâce au précurseur récupéré et les enzymes

Question 17

Décrivez la synthèse des neurotransmetteurs peptidiques et ce qu’il se passe suite à leur libération dans la fente synaptique

Answer 17

1. synthèse du précurseur (chaîne acide aminé = peptide) et des enzymes dans le corps cellulaire, passage REL, RER, appareil de Golgi
2. transport des enzymes et propeptides précurseurs le long des microtubules de l’axone
3. modification enzymatique des précurseurs produisant un peptide neurotransmetteur
4. diffusion du neurotransmetteur et dégradation par des enzymes protéolytiques

Question 18

Quelle est la différence de rapidité des activités synaptiques entre les 2 types de neurotransmetteurs?

Answer 18

1. transmetteurs à petite molécule = rapide

2. transmetteur peptique (grosse molécule) = lente et continue

Question 19

Quelle est la différence de lieu de synthèse des activités synaptiques entre les 2 types de neurotransmetteurs?

Answer 19

1. transmetteurs à petite molécule = synthèse locale

2. transmetteur peptique (grosse molécule) = synthèse dans le corps cellulaire du neurone

Question 20

De quoi dépend la libération des neurotransmetteurs?

Answer 20

fréquence de stimulation

• basse fréquence: petites molécules qui sont libérées
• haute fréquence: double libération de Ca2+, donc libération des grosses molécules

Question 21

Quels sont les 2 types de récepteurs aux neurotransmetteurs?

Answer 21

1. canaux ioniques activés par un ligand (ionotropes)

2. récepteurs couplés aux protéines G (métabotropes)

Question 22

Décrivez les 3 façons d’ouvrir une protéine canal par un neurotransmetteur (neurotransmission)

Answer 22

1. transfert ionique : transmetteur => récepteur => protéine canal
   - transferts direct
2. neurotransmetteur => récepteur => activation protéine G => protéine canal
   - transfert relativement directe protéines G modulent canaux ionique facon directe
3. neurotransmetteur => récepteur => activation protéine G => cascade enzymatique 1+2+3 (adénylcyclase) seconds messagers => protéine canal
   - transfert indirecte protéines G modulent indirectement par jeu effecteurs enzymatiques intracell et de seconds messagers

Question 23

Que découvre Claude Bernard ?

Answer 23

1er à proposer des modifications chimiques

• découvre que curare induit la mort par un arrêt respiratoire ; si curare bloque la respiration, c’est à cause d’une transmission neuronale (muscle dans son expérience), le lien est donc chimique
• Curare empêche action nicotine, conclusion = la transmission est chimique et l’antagoniste de cette transmission = curare

Question 24

Comment avons nous prouvé que la contraction musculaire se fait par transmission chimique et non par propagation électrique?

Answer 24

Quand stimule axone = dépolarisation -100mV (fibre musculaire avec PA plus – que neurone), une fois stimulé on atteint un potentiel de plaque motrice (PPM) et dépasse seuil puis obtient un PA ; cette réaction de stimulation du nerf se fait en présence Ach. Si on injecte de l’Ach proche de la plaque motrice, on observe une contraction

Conclusion: c’est la présence d’Ach à l’extérieur de la cellule qui permet une contraction = donne naissance à des PPM

• 2 preuves:
  1. si ajout de physosthymine (ou l’ésérine) dans milieu extracellulaire = empêche destruction Ach (bloque les cholinestérases) et prolonge contraction musculaire = tétanos

2. si on coupe le nerf moteur puis qu’on innerve le muscle avec un autre nerf cholinergique (ex: système orthosympathique), cette stimulation du muscle avec un nerf sympathique qui contient de l’Ach dans le nerf préganglionnaire on observe une contraction musculaire

Question 25

Nommez 2 substances inhibitrices des récepteurs (nicotiniques) chimiodépendants de l’Ach (synapse chimique)

Answer 25

1. curare

2. bungarotoxine

Question 26

Vrai ou Faux? sachant qu’il y a un patron inversé de l’excitation entre le muscle extenseur et fléchisseur, le muscle fléchisseur et l’antagoniste et le muscle extenseur l’agoniste?

Answer 26

FAUX! c’est l’inverse

• muscle fléchisseur = agoniste
• muscle extenseur = antagoniste

Question 27

a) Quel neurone est associé à chaque type de muscle (fléchisseur, extenseur) et son rôle?
b) Où se passe le passage le contact entre les motoneurones (provenance des fuseaux neuro musculaire vers interneurone ou neurone alpha)

Answer 27

a)
- fléchisseur : interneurone ; active le muscle

• extenseur : neurone alpha ; arrête activité du muscle
  b) dans la moelle (là info est transmise)

Question 28

Comment le neurone détermine s’il induire une synapse excitatrice ou inhibitrice?

Answer 28

il fait une sommation entre les PPSE et PPSI

• si le potentiel post-synaptique atteint le seuil, alors on observera un PPSE
• si le potentiel post-synaptique devient plus négative, donc s’éloigne du seuil , c’est que le PPSI l’emporte, donc on bloque la stimulation de la cellule

**sommation synaptique est basée sur la transmission/communication inter-neuronale = synapse chimique ; en fonction de la quantité de neurotransmetteurs excitateurs ou inhibiteurs, neurone fait la somme

Question 29

De quels ions dépendent les PPSE et PPSI ?

Answer 29

PPSE: K+ et Na2+

PPSI: Cl- (porte le milieu intra vers une valeur plus - que normalement)

Question 30

Quel est le seul transmetteur inhibiteur du cerveau?

Answer 30

GABA (hyperpolarisant)

Question 31

Comment avons-nous déterminé que le calcium est fondamentale dans la transmission synaptique entre les membranes pré et post-synaptique ?

Answer 31

En contrôlant le potentiel post membraniare qu’on stimule et dépolarise, puis on mesure ce qu’il se passe:
- le courant calcique post et la réponse du courant pré sont inversés

• si on bloque les canaux calciques (VD) de la terminaison axonale (normalement utiles pour la fusion et le déplacement des vésicules) avec du cadmium (bloquer des canaux calciques) on observe qu’ilm’y a pas de réponses post-synaptique

DONC le Ca2+ est fondamentale pour la transmission synaptique

Question 32

Quelles sont les 4 molécules principales impliquées dans le mécanisme moléculaire du déplacement et de la fusion des molécules présynaptiques?

Answer 32

1. synaptotagmin
2. synaptobrévine (SNARE)
3. SNAP25
4. Syntaxine

Question 33

Qu’est-ce qui induit le fusion entre la membrane de la vésicule et celle de la membrane post-synaptique?

Answer 33

1. formation d’un complexe SNAREs (synaptobrévine dans le membrane vésiculaire, et SNAP25 et syntaxe dans la membrane plasmique)
2. la synaptotagmin va s’accrocher au complexe SNARES
3. à l’entrée du Ca2+ dans le cellule, il va se lier à la synaptotagmin, ce qui va induire une courbe dans la membrane post-synaptique en amenant les 2 membranes ensembles.
4. dès qu’il y a fusion = on observe l’exocytose des neurotransmetteurs

Question 34

Les synapses classiques sont enveloppés par un prolongement des ___. Ces cellules participent à ___ des récepteurs NMDA; le ___ se fixe aussi sur des récepteurs inclus dans la membrane des ___ ce qui provoque une libération de ___ qui impacte l’activation des NMDA dendritiques

Answer 34

1. astrocytes
2. l’activation
3. glutamate
4. astrocytes
5. D-sérine

Question 35

Sachant que les 2 récepteurs principaux dans la transmission synaptique sont le NMDA et AMPA, quels sont leur rôle respectif?

Answer 35

AMPA: récepteurs principaux de la transmission excitatrice (ex: glutamate)

NMDA : ligand au glutamate, mais aussi à la glycine ou GABA

Question 36

Quel est le rôle du Mg2+ au niveau des récepteurs ?

Answer 36

• Mg2+ bloque le pore du canal à des potentiels de membrane hyperpolarisés, tandis que la dépolarisation repousse le Mg2+ en dehors du pore
• Mg2+ confère une propriété de dépendance au potentiel de membrane pour le passage du courant à travers le récepteur

Question 37

quel est le rôle de l’astrocyte dans la transmission synaptique?

Answer 37

déplace les ions magnésiums qui bloque les canaux calciques (bouchon)

• la dépolarisation de la terminaison axone, permet le déplacement de ce bouchon de Mg2+ et l’astrocyte participe à la sortie du Mg2+ (ouverture des canaux pour faire entrer le Ca2+

donc synapse tripartite

Question 38

Quel est l’action du curare?

Answer 38

bloque action acétylcholine sur récepteur nicotinique = antagoniste