Cours 8: formation des synapses Flashcards
Quelles sont les 4 étapes de la formation des syn?
- Premier contact entre les cellules pré- et post-synaptiques
- Stabilisation de ce contact et début de la formation de la synapse
- Différenciation / maturation de la terminaison pré-synaptique
- Différenciation / maturation de la terminaison post-synaptique
Qu’est-ce qu’une syn?
Les synapses sont des sites de connexion entre un neurone et une cellule cible, et sont spécialisées dans la communication intercellulaire
Qu’est-ce qu’une syn électrique?
canaux pré et post syn sont en comm, ions passent dans les 2 directions
est + rapide, important pour fctions de base et tôt dans dév
Qu’est-ce qu’une syn chim? (5)
Relâche de vésicules présyn et molé vont vers post syh = comm unidirectionnel
90% des syn chez adulte sont chim pour pouvoir moduler les info pcq + récept et NT diff, peut faire modulation post trad
Présence de vésicules synaptiques
contenant les neurotransmetteurs
Présence d’une fente synaptique
Spécialisation pré- et post-synaptiques
Quels sont 5 types de NT?
Glutamate (glu): il est le principal neurotransmetteur excitateur dans le système nerveux central. Il excite des neurones postsynaptiques
GABA: il est le principal neurotransmetteur inhibiteur dans le système nerveux central. Il inhibe les neurones post-synaptiques
Glycine (Gly): Il s’agit d’un neurotransmetteur inhibiteur du système nerveux central. On le retrouve principalement dans la moelle épinière, le tronc cérébral, et la rétine.
Acétylcholine (Ach): NT des synapses motrices, des ganglions autonomes et de certaines synapses du système nerveux central.
Dopamine, Serotonine, Noradrenaline: elles sont des neuromodulateurs,
et elles modulent la réponse des neurones postsynaptiques
Les syn se font ou? (3)
1) Sur le corps cellulaire des neurones: synapse axo-somatique (+ puissant pour décision faire PA ou pas)
2) Sur le dendrite: synapse axo-dendritique (pour modulation activité)
3) Sur le segment initial de l’axone: synapse axo-axonique
Les cellules pyramidales du cortex recoivent les synapses glutamatergiques ou?
les cellules pyramidales du cortex recoivent les synapses glutamatergiques sur des structures
spécialisées appelées «épines dendritiques »
les cellules pyramidales corticales
recoivent les synapses gabaergiques ou?
les cellules pyramidales corticales
recoivent les synapses gabaergiques sur le corps cellulaire, les dendrites et l’axone
Qu’est-ce qui arrive avec le nbre de syn dans le temps chez l’humain?
Le nombre de synapses augmente pendant une longue période de temps. Chez les mammifères, ce nombre est stabilisé seulement à la fin de l’adolescence
le nombre et la forme de quoi sont altérés chez les enfants présentant
un retard mental?
Le nombre et la forme des épines
dendritiques sont altérés chez les enfants présentant un retard mental
Épines dendritiques sont + longues et de densité altérée, les épines = syn donc moins de épines = moins de syn
Si épines sont + longues, syn se fait pas à la bonne place, les signaux vont passer de façon diff, courants ioniques sont diff donc change fction
le nombre de quels syn est réduit ou chez les patients schizophrènes?
le nombre de synapses
GABAergiques est réduit dans le cortex frontal des patients schizophrènes
Comment pouvons-nous identifier une nouvelle synapse à son début?
Le développement de la morphologie d’une synapse est un long processus.
La synapse se transforme de petite
et simple à grande et complexe.
Prend +ieurs semaines pour maturer; syn mature a +ieurs sites de contact
Pourquoi est-il difficile de reconnaître de nouveaux synapses?
Parce qu’elles n'ont pas les caractéristiques d’une synapse mature Jeune: -Peu ou pas de vésicules pré-synaptiques -Pas de spécialisations post-synaptiques -Les terminaisons pré et post-synaptiques sont très proches Mature: -Beaucoup de vésicules présynaptiques -Spécialisations post-synaptiques -Fente synaptique est présente
Comment peut-on identifier une nouvelle synapse? (5)
Il est difficile d’identifier une synapse naissante!
Pour étudier la formation d’une synapse, nous avons besoin d’une
combinaison de techniques:
-Morphologie (microscopie électronique)
-Marquage des molécules synaptiques (immunochimie)
-Essai de la fonction synaptique (électrophysiologie).
-Systèmes simplifiés: cultures des neurones dissociés
Vrai ou faux? Le cône de croissance relâche spontanément le neurotransmetteur, comment on a prouvé?
Vrai.
ont utilisé cell muscu qui exprime récept d’Ach et ont fait patch clamp incide-out donc récept est à l’ext de la pipette et memb est attachée à pipette, utilise pipette comme sniffer pour chercher Ach dans l’env, si récept sent Ach, canal va s’ouvrir et cause entrée de Na+ pcq cause rép excitatrice et la pipette l’enregistre pour mesurer courant élect
quand pipette est très proche de cône de croissance, on peut enregistrer courant, en utilisant technique, on pu enregistrer que cpone est capable de libérer Ach avant d’avoir contact avec sa cible
Pourquoi et comment le cône de croissance relâche spontanément le
neurotransmetteur?
-POURQUOI? Le neurotransmetteur libéré par le cône de croissance pourrait avoir un rôle dans la maturation des neurones, par exemple un rôle dans la croissance dendritique, la croissance axonale et la
formation des synapses. En l’étude.
-COMMENT? La machinerie moléculaire pour la libération des neurotransmetteurs est présente, mais elle est probablement immature. La libération de neurotransmetteurs par la médiation des vésicules peut se produire. Globalement, les mécanismes moléculaires de régulation de la libération de neurotransmetteurs par le cône de croissance ne sont pas entièrement connues et elles sont à l’étude.
Comment on a déterminé que le cône de croissance est déjà capable de libérer un neurotransmetteur par des vésicules?
colorant fluo qui traverse pas memb, est pas lipophilique, rentre dans cell par endocytose et sort pas exocytose, mets molé fluo à ext de cell, dépola memb pour synchroniser endocytose
à chaque fois que ya relâche de vésicules, ya de l’encocytose, pour faire exocytos, neurones doit être dépola, peut changer sltion extracell et aug conc K+ donc memb va dépola donc relâche vésicules et d’autres seront endocytés si ce neurone est capable et on verra fluo dans présyn et pour voir si c’est vrm des vésicules lave sltion extracell pour enlever fluo extracell donc si fluo est là , elle est à l’int de la cell, peut re dépola et vésicules seront exocyté et fluo sera de retour à l’ext
Regarde neurites pcq c’est difficile de savoir si neurones en dév on regarde dendrites ou axone, regarde si neurites sont capables de relâcher vésicules
cône: vésicules sont dans cône
quand dépola, vésicules disparaissent de l’int du cône
Dans le cône de croissance, FMI-64 (rouge) co-localise avec
Synaptophysin, une protéine associée aux vésicules synaptiques
(flèche jaune).
Qu’est-ce qui augmente la libération de neurotransmetteurs par le cône de croissance?
Le contact avec la cible post-synaptique augmente la libération de neurotransmetteurs par le cône de croissance
MN en culture, pipette rapproche cell muscu (cible approrpiée), quand contact ya petit délai pour voir rép élect dans électrode du neurone, peut stim cell présyn aussi
délai est très très rapide en 5 min ya rép spontanées et deviennent très fortes autoir de 10 min, ya rép immédiates mais pas belles et deviennent grandes après 5 min
À quelle vitesse une nouvelle synapse devient-elle active?
Une phase rapide de maturation fonctionnelle se produit en
quelques minutes, et est due principalement à des événements de développement qui précèdent le contact: 1) l’expression des
mécanismes de libération du neurotransmetteur par le cône de
croissance et 2) l’expression des récepteurs pour le NT par la cellule post-synaptique
5 min est trop rapide pour prod nouvelles prod pcq ça prend 30 min-1h
tout ce qui se passe en moins d’une heure ça veut dire que c’est prot la sont déjà formées et prêtes à former syn
Quels sont 2 événements importants dans la stabilisation du contact entre les cellules pré- et postsynaptiques et début de la formation d’une
synapse?
- augmentation du calcium
- augmentation de l’adhérence cellulaire médiée par des molécules spécifiques
Vrai ou faux? Le contact avec la bonne cible cellulaire dim le calcium dans le cône de croissance
Faux. Le contact avec la bonne cible cellulaire augmente le calcium dans le cône de croissance
MN en culture
utilise pipette pour approcher cell, quand approche bonne cell cibles dans cône ya aug Ca2+ intracell, si approche mauvaise cible, ya pas aug Ca2+ intracell
ya molé chim fluo ou niveau de fluo et lambda change selon niveau de Ca2+ = indicateur de Ca2+, molé lien Ca2+, dépendament cb de Ca2+ ya, change lambda ou intensité de fluo
molé change émission de fluo selon Ca2+ donc peut le crréler avec qté de Ca2+
molé qui permettent de savoir ya cb de Ca2+ à l’int
Qu’est-ce qui arrive à la force d’adhérence entre le cône de croissance et la cellule cible après le contact?
La force d’adhérence entre le cône de croissance et la cellule cible augmente rapidement après le contact
après contact de présyn avec bonne cible, ya aug adhésion cell
Touche cell muscu avec cône et bouge électrode, si touche et enlève rapidement ou touche et attend un certin temps, mesure niveau de déformation du cône quand enlève la pipette
majorité de cell si tient 1,5 min ya peu d’adhésion mais si attend 15 min cône part avec électrode
La force d’adhérence entre le cône de croissance et la cellule cible augmente rapidement après le contact: quelles sont les molécules impliquées dans ce processus?
bcp
Cadhérines, Ephrine-Eph, synCAM, Neurologine-Neurexine
Qu’est-ce qu’une cadhérine? (3)
- molécules d’adhérence cellulaire qui sont calcium-dépendantes
- situées sur différentes synapses du système nerveux central
- le bloquage de cadhérines dans les cultures d’hippocampes bloque la différenciation des épines post-synaptiques et de terminaisons pré-synaptiques
Qu’est-ce que l’ephrine-ephB? (3)
- EphBs forment une famille de récepteurs tyrosines kinases qui sont divisés en sous-classes A et B en fonction de leur affinité pour les ligands ephrine-A-ou ephrine B.
- EphB-ephrineB sont situées dans l’hippocampe in vivo et dans les neurones dissociés d’hippocampe en culture.
- EphB-ephrinB induit le regroupement des récepteurs du glutamate de type NMDA
Qu’est-ce que synCAM? (4)
- SynCAM contient des domaines immunoglobulines
- L’expression de SynCAM augmente progressivement dans le cerveau du rat au cours des trois premières semaines postnatales.
- SynCAM est localisé sur les membranes pré-et post-synaptiques
- La transfection de cellules non-neuronales avec SynCAM peut induire la différenciation pré-synaptique dans les neurones d’hippocampe en culture. Ces nouvelles terminaisons sont capables de relâcher le glutamate et sont donc fonctionnelles.
Qu’est-ce que Neurologine-Neurexine? (6)
-Le complexe neuroligine-neurexine est un système d’adhérence hétérophilique largement exprimé dans le système nerveux central.
-Les deux neuroligines-neurexines sont codés par plusieurs gènes et l’épissage alternatif génère de nombreux isoformes de chaque gène.
-Études de biologie cellulaire ont montré que ces protéines ont une activité synaptogénique puissante.
-Les neuroligines post-synaptiques promouvoient l’assemblage de spécialisations présynaptiques
fonctionnelles dans les axones. En effet, l’expression de neuroligines dans les cellules fibroblastes induit la formation de terminaisons pré-synaptiques par les neurones. Inversement, les neurexines, par intéraction avec les neuroligines, peuvent induire la formation de spécialisations postsynaptiques.
1) Neuroligins-neurexin sont impliqués dans la génération de spécificité synaptique
-neuroligin-1 est situé principalement sur les synapses excitatrices
-neuroligin-2 est situé principalement sur les synapses inhibitrices
2) Des mutations de Neuroligins-Neurexin sont impliquées dans des maladies neurodéveloppementales
Des mutations dans les gènes codant les différentes isoformes de neuroligin ont été liés dans plusieurs études des cas d’autisme
Quelle est la rapidité de la différenciation d’une terminaison présynaptique?
-Détection de nouvelles terminaisons par la méthode FM4-64
-Peu de temps après la détection d’un nouveau site synaptique, les cultures sont fixées et marquées pour les protéines présynaptiques (Basson) et post-synaptiques
(PSD-95).
-Après 45 minutes de détection d’un nouveau site, Basson est déjà disponible dans 90% des cas, mais PSD-95, est seulement présent dans 30% des sites.
Par conséquent, les terminaisons
présynaptiques montrent un développement moléculaire rapide, qui se produit avant la maturation postsynaptique.
Quels sont les signaux moléculaires qui induisent la différenciation des terminaisons pré-synaptiques?
Les molécules d’adhésion cellulaire
Pour aider association ya 2 types de signalisation
1) molé d’adhésion qui nécessitent contact entre pré et post syn
2) signalisation paracrine: relâché et effet local; syst FGF et sont récept, relâchépost syn et va vers présyn
-Nous sommes à la recherche de systèmes de signalisation asymétriques. C’est un signal qui fourni des instructions différentes au cône de croissance et aux cellules postsynaptiques.
Le signal dans le cône de croissance doit induire le recrutement de vésicules synaptiques et la mise en fonction de la machine moléculaire associée à la libération de neurotransmetteurs.
Le signal dans la cellule post-synaptique doit regrouper les récepteurs du neurotransmetteur au bon endroit.
Les neurotrophines
Exemple: les facteurs neurotrophiques BDNF et CTNF augmentent la libération de neurotransmetteurs de jonction neuromusculaire en développement.
Pq la jonction neuromusculaire (NMJ) est un bon modèle expérimental?
1) Un motoneurone innerve une fibre musculaire, tandis que dans le système nerveux central, un neurone peut recevoir plus de 10000 synapses
2) La taille des jonctions neuromusculaires est beaucoup plus grandes que celles des
synapses dans le système nerveux central
Quels sont les changements qui se produisent lorsque la
terminaison post-synaptique se différencie?
Agrégation des récepteurs de l'acétylcholine (AChR) à la synapse 1) L'agrégation des récepteurs AchR pré-existants 2) L'activation transcriptionnelle des noyaux situés en dessous de la synapse 3) La répression transcriptionnelle des noyaux extra-synaptiques
Qu’est-ce qui induit l’agrégation des récepteurs?
La présence de terminaisons pré-synaptiques induit l’agrégation des récepteurs
Si regarde overlap: récept post syn sont exactement sur cytosque présyn
Si fait KO de MN, ya pas de Ac fluo vert et rouge (récept) sont pas en aggrégation => absence de présyn empêche aggrégation des récept
aggrégation récept préexistants nécessite présyn, récept vont pas aggréger si ya pas de relâche de NT
Il faut avoir le bon NM pour causer agrégation, si met autres types de neurones, ya pas agrégation, c’est pas nécessairement Ach pcq si bloque transmission cholinergique et agrégation se fait quand même
La présence de terminaisons pré-synaptiques induit l’agrégation des récepteurs : Quel est le signal moléculaire?
1) La neurotransmission? Non, le blocage de la neurotransmission par
application de D-tubocurarine (antagoniste du AChR) n’a pas d’incidence sur l’agrégation de AChR
2) Facteurs moléculaires: agrine
Qu’est-ce que l’agrine et coment elle a été découverte?
Une protéoglycane dans la lame
basale qui est capable de provoquer le regroupement des
récepteurs ACh
hez grenouille adulte pcq ils régénèrent muscle et MN
si élimine muscle et coupe MN et attend, fibres muscu régénèrent + vite que MN
Quand muscule est regénéré avant MN, récept choli régénèrent à même place que avant destruction même en absence de MN pcq il restait lame basale de avant destruction
ya dequoi dans lame basale qui a dit au muscle ou agréger ses récept donc après analyses molé y’ont trouvé agrine
L’ agrine est produite par les muscles et les motoneurones:
Lequel est le plus important pour l’agrégation des récepteurs?
L’Agrine produite par les neurones est le plus efficace pour induire l’agrégation des récepteurs ACh
1) Culture mixte: rat-poulet
2) Anticorps qui bloque la fonction de l’Agrine de poulet mais pas de l’Agrine de rat
si bloque agrine qui ient du MN, ya pas agrégation
Quelle est la rép post-syn à l’agrine?
MuSK est un récepteur tyrosine-kinase situé sur la membrane du muscle.
Rapsyne est une protéine cytoplasmique associée avec les récepteurs ACh
L’Agrine induit la phosphorylation des récepteurs ACh à travers l’activation de MuSK
Après liaison ya phosphorylation rapide mais les récept restent ensemble après pcq ya d’autres molé qui les gardent ensemble
Chez les souris « knock-out » pour MuSK, les récepteurs ACh ne sont pas regroupés et les terminaisons pré-synaptiques ne sont pas différenciées
L’agrine se lie à quoi?
Aux complexes de prot
Beaucoup de molécules forment un complexe avec le récepteur ACh:
certains sont requis pour le regroupement des récepteurs ACh, certains sont nécessaires pour la stabilité des synapses. D’autres protéines sont encore inconnues
Décrit l’insertion de nouveaux récepteurs ACh
Récept sont déjà là et agrégés si bon présyn, permet rapidité mais c’est pas suffisant pour aug force de syn, il faut aug nbre récept, noyaux en dessous de la syn font + trans pour ARNm qui code pour récept
Rép rapide causeé par signalisation pré et post syn et mod post trad des récept déjà là
Qu’est-ce qui induit la production et l’insertion de nouveaux récepteurs ACh?
L’innervation induit la production et l’insertion de nouveaux récepteurs ACh
Pour voir cb de récept étaient présents avant innervation pcq les 2 seront marqués de couleur diff, nouveaux seront seulement jaune et vieux seront jaune et rouge, compte cb sont nouveaux
ya 60% de nouveaur récept
Si fait même exp sans innervation, seulement 25% des récept seront nouveaux
Innervation appropriées cause aug de récept, bonne innervation cause bcp de changements et bcp de signalisation
L’innervation induit la production et l’insertion de nouveaux récepteurs ACh : Quel est le mécanisme moléculaire?
1) L’activité neuronale supprime la synthèse des récepteurs ACh par les noyaux extra-jonctionales
2) La Neureguline régule l’expression des récepteurs ACh en stimulant la synthèse de sous-unités spécifiques
Comment on a prouvé que l’activité neuronale supprime la synthèse des récepteurs ACh par les noyaux extra-jonctionales?
TTx bloque canaux sodiques qui prod PA donc neurones peuvent pas prod PA
quand bloque activité neuronale après agrégation, nouveaux récept sont normalement yek en dessous de la syn mais sans activité neuronale ya prod de récept mais partout
La Neureguline régule quoi?
La Neureguline régule l’expression des récepteurs ACh en stimulant la synthèse de sous-unités spécifiques
Est relâchée par MN et régule types de récept Ach prod, pendant dév précoce AChR ont bcp de sous-unité gamma mais après ont moins de gamma et + d’epsilon, neureguline aide maturation en aug prod de la sous-unité adulte (epsilon)
La composition des sous-unités des récepteurs ACh change au cours
du développement
Ajoute neureguline à fibre muscu et regarde quel type d’ARNm est prod
Quels sont les signaux moléculaires qui induisent l’agrégation des récepteurs dans le système nerveux central?
Un exemple: EphB1-EphrineB1:
EphrineB1-EphB1 induit le regroupement des récepteurs NMDA. EphB2 et NMDA font agrégation quand ajoute ligand
=> agrégation se fat aussi dans SNC mais signalisation est diff
Ya pas d’agrégation AMPA si KO 3 Ephrins et épines dendritiques deviennent filamenteuses, leur croissance deviennent non contrôlées pcq cherchent leur partenaire
Un autre exemple: Narp
Le pentraxin NARP joue un rôle similaire pour les synapses glutamatergiques dans le système nerveux central.
-NARP est réglementée par l’activité électrique.
-NARP est sécrétée dans l’espace extracellulaire.
-NARP induit l’agrégation des récepteurs AMPA à la terminaison post-synaptique.
Quelles molécules gardent les récepteurs en agrégation dans le SNC?
Très nbreuses -Aux synapses glutamatergiques, PSD-93 induit l'agrégation des récepteurs NMDA; SAP-102 des récepteurs AMPA -Aux synapses glycinergique, la gephyrine induit l'agrégation des récepteurs post-synaptiques. -Aux synapses GABAergiques, plusieurs molécules peuvent induire l'agrégation des récepteurs GABA-A (gephrin, radixin, etc.).
Est-ce que la synthèse de nouveaux récepteurs a besoin du noyau ou peut-il se produire localement dans le dendrite?
Les nouveaux récepteurs peuvent être traduits localement dans le dendrite:
ARNm sont formés dans le noyau et ensuite transportés dans le dendrite, où ils seront traduits en protéines quand elles sont nécessaires.
