Cours 8 - Formation des synapses (complet) Flashcards
Théorie réticulaire vs théorie des neurones.
réticulaire : tout n’est qu’un
théorie du neurone : un ensemble de cellules séparées
Pourquoi il y a plus de synapses chimiques qu’électriques chez l’adulte?
parce que synapse chimique est plus facile à moduler
Glutamate. Excitateur ou inhibiteur?
principal neurotransmetteur excitateur dans le système nerveux central
GABA. Excitateur ou inhibiteur?
principal neurotransmetteur inhibiteur dans le système nerveux central
Glycine. Excitateur ou inhibiteur? On le retrouve où? (3)
- inhibiteur, SNC
- on le retrouve surtout dans la ME, le tronc cérébral et la rétine
Acétylcholine. On le retrouve où? (3)
- synapses motrices
- ganglions autonomes
- certaines synapses du système nerveux
central.
Action de la dopamine, sérotonine et noradrénaline?
module la réponse au niveau post-synaptique
3 types de synapses selon la position sur le neurone
- Sur le corps cellulaire des neurones: synapse axo-somatique
- Sur le dendrite: synapse axo-dendritique
- Sur le segment initial de l’axone: synapse axo-axonique
Épine dendritique?
structure spécialisée très dense au niveau des dendrites, forme des synapses glutamatergiques. Est en forme de champignon (donc facile à voir, donc + étudié)
Les cellules pyramidales du cortex reçoivent les synapses glutamatergiques sur quelle structure?
épine dendritique
Les cellules pyramidales du cortex reçoivent les synapses GABAergiques sur quelle structure?
sur le corps cellulaire, les dendrites et l’axone
Rôle des synapses GABAergiques qui se trouvent sur :
- les dendrites
- corps cellulaire ou les dendrites proximales
- l’axone
- dendrites : module l’input
- corps cellulaire ou les dendrites proximales : contrôle l’entrée du PA (passe ou non jusqu’à l’axone)
- l’axone : synapse se trouve dans la zone gâchette, donc où la décision de produire un PA est prise
À quel moment dans la vie le nombre de synapses formées se stabilise?
fin de l’adolescence
En rapport avec les synapses, qu’est-ce qui est altéré chez les enfants qui présentent un retard mental? Pourquoi?
- le nombre et la forme des épines dendritiques
- si le nombre diminue = moins de connexions synaptiques, donc moins d’informations sont transmises = retard mental
- forme altérée : les épines sont plus longues = le PA se diffuse +, donc les infos transmises sont moins « fortes » = retard mental
En rapport avec les synapses, qu’est-ce qui est réduit chez les patients schizophrènes? À quel endroit dans le cortex?
le nombre de synapses GABAergiques dans le cortex frontal
Étapes de la formation des synapses (5)
1) Premier contact entre la cellule pré et post-synaptique
2) Stabilisation de ce contact et début de la formation de la synapse
3) Différenciation / maturation de la terminaison pré-synaptique
4) Différenciation / maturation de la terminaison post-synaptique
5) Plasticité synaptique
V ou F. Quand une synapse jeune apparaît, il est facile de dire si elle va devenir une synapses fonctionnelle ou non.
F, elle n’est pas assez différenciée pour savoir son destin
V ou F. Pendant la phase de formation des synapses, il est possible de voir des terminaisons pré ou post synaptiques
sans leur partenaire
V
Comment peut-on identifier une nouvelle synapse? (1) Comment on peut l’observer/l’étudier? (4)
- > identification : très difficile!
- > observer/étudier :
- Morphologie (microscopie électronique)
- Marquage des molécules synaptiques (immunochimie)
- Essai de la fonction synaptique (électrophysiologie).
- Systèmes simplifiés : cultures des neurones dissociés
V ou F. Le cône de croissance peut relâcher spontanément des neurotransmetteurs.
V
Expérience qui permet de dire qu’un neurone en développement peut relâcher des neurotransmetteurs.
1 - avec un patch-clamp, on prend une partie de la membrane d’une cellule musculaire qui contient des récepteurs à acétylcholine (outside-out)
2 - on enregistre le courant qui passe dans la pipette (s’il y a du courant, c’est que les récepteurs reçoivent de l’acétylcholine (NT))
3 - on approche la pipette d’un cône de croissance, puis on note qu’il y a un courant qui passe dans la pipette quand c’est proche du cône de croissance
-> donc, le cône de croissance relâche spontanément des NT
Pourquoi le cône de croissance relâche spontanément des NT?
rôle dans la maturation des neurones (ex. croissance dendritique et axonale, formation de synapses, etc.) mais c’est encore à l’étude
Comment un cône de croissance est capable de relâcher des NT?
la machinerie moléculaire normale est présente, mais probablement immature, donc il peut y avoir relâchement par vésicules ou par transporteur/pompe
Preuve expérimentale qui démontre que le cône de croissance est capable de relâcher des NT par vésicules.
- on utilise le colorant fluorescent FM4-64, car il ne peut pas traverser les membranes (pas lipophile)
1 - on place un cône de croissance dans un environnement de FM4-64, puis on dépolarise le neurone (par électrode par exemple)
2 - le neurone va alors se « charger » en FM4-64, puisque lors de la dépolarisation, il y a aussi un recyclage des vésicules, ce qui prend une partie de l’environnement extracellulaire
3 - puisque le FM4-64 est fluorescent, on peut observer à quel endroit il se trouve
4 - lors d’une seconde dépolarisation, on voit que le cône de croissance relâche des vésicules, car il relâche du FM4-64 (fluorescent)
-> le FM4-64 est important, car il ne peut entrer et sortir de la cellule que par des vésicules (il n’est pas lipophile)
-> donc, cette expérience sert vraiment à montrer que le cône de croissance relâche des VÉSICULES
Par rapport aux vésicules, qu’est-ce qui distingue les neurones des autres cellules du corps qui peuvent aussi relâcher des vésicules?
les neurones relâchent leur vésicule en synchro, à comparer aux autres cellules du corps qui ne font pas nécessairement ça
Quel type de contact peut faire augmenter la quantité de NT libérés par le cône de croissance?
contact avec une cible post-synaptique
Après un contact entre neurone pré et post synaptique, ça prend combien de temps pour avoir une réponse?
- c’est très rapide, il y a une petite réponse immédiatement
- avec le temps, les réponses deviennent plus fortes
Le cône de croissance relâche des vésicules avec des NT dedans de façon très rapide. Comment est-ce possible, sachant que la production de protéines nécessite jusqu’à 1 heure?
- c’est dû à des événements de développement qui précèdent le contact : les protéines nécessaires à la croissance sont « préformées »
Qu’est-ce qui permet une croissance rapide du cône de croissance (intrinsèque), donc une activation rapide d’une nouvelle synapse? (2)
- l’expression des mécanismes de libération des neurotransmetteurs par le cône de croissance
- l’expression des récepteurs pour le neurotransmetteur par la cellule post-synaptique
Lors de la stabilisation du contact entre les cellules pré- et postsynaptiques et début de la formation d’une synapse, quels sont 2 événements très importants?
- augmentation du calcium
- augmentation de l’adhérence cellulaire médiée par des molécules spécifiques
Qu’est-ce qui fait augmenter le calcium dans le cône de croissance?
le contact avec la BONNE cible cellulaire
3 rôles importants du calcium dans les neurones.
- relâchement de neurotransmetteurs
- polymérisation de l’actine (et autre du cytosquelette)
- certaines enzymes (kinases, phosphatase) et facteurs de transcription sont contrôlées par le calcium –> voie de signalisation
Méthode pour observer la quantité de calcium dans une cellule.
indicateur de calcium qui change de couleur selon la concentration
V ou F. La force d’adhérence entre le cône de croissance et la cellule cible augmente rapidement après le contact.
V
Comment on fait pour mesurer la force d’adhésion entre le cône de croissance sa cellule cible après le contact?
-> on fait plusieurs tests de durées différentes
-> on approche une pipette (qui contient de la membrane de la cellule cible) du cône de croissance et on mesure le degré d’adhésion avec une échelle :
0 : zéro adhésion
1 : petite adhésion, se résorbe facilement
2 : plus grande adhésion, les « bras » du cône s’accrochent + à la pipette
3 : grande adhésion, résorption difficile, déformation du cône de croissance
Molécules impliquées dans le processus d’adhésion cellulaire entre le cône de croissance et sa cible cellulaire (4 paires). Dites chacun fait des liens homophile ou hétérophile
- cadhérine (homo)
- EphrinB - EphB (hétéro)
- SynCAM (homo)
- neurexin - neuroligin (hétéro)
V ou F. Les cadhérines ne sont pas calcium-dépendant
F
Le blocage des cadhérine dans les cultures d’hippocampe entraîne quoi?
bloque la différenciation des épines post-synaptiques et des terminaisons pré-synaptiques
V ou F. Eph et ephrine sont 2 récepteurs.
F, Eph est un récepteur, mais ephrine est un ligand
Les récepteurs Eph sont de quelle famille?
tyrosine kinase
Le couple EphB-ephrinB induit quoi au niveau de la synapse?
regroupement des récepteurs au glutamate de type NMDA
V ou F. Le couple Ephb-ephrinB joue des rôle différents selon l’étape du développement.
V
SynCAM contient des domaines de type…?
immunoglobuline
V ou F. SynCAM est situé sur les membranes post-synaptiques seulement.
F, sur les membranes pré et post synaptiques
La transfection de cellules non-neuronales avec SynCAM induit quoi? Comment on peut le tester?
- ça induit la différenciation pré-synaptique dans les neurones d’hippocampe en culture. Ces nouvelles terminaisons sont capables de relâcher le glutamate et sont donc fonctionnelles.
- > expérience : on transfecte SynCAM dans des cellules non neuronales (donc une cible, comme une glande par ex.) et on approche des neurones (pas encore spécialisé) en pré-synaptique de cette cellule non-neuronale, on voit ensuite que la cellule non neuronale induit la différenciation du neurone pré-synaptique qui peut alors relâcher du glutamate
V ou F. Il existe plusieurs isoformes du complexe neuroligine-neurexine. Expliquer.
V, les 2 sont codés par plusieurs gènes et l’épissage alternatif génère de nombreux isoformes de chaque gène
V ou F. Les neuroligines et les neurexines sont exprimées autant du côté pré que post synaptique.
F.
neuroligine : seulement post
neurexine : seulement pré
V ou F. Le couple neuroligine-neurexine n’est pas plus puissant que d’autres pour l’activtié synaptogénique.
F, ils ont une activtié synaptogénique très puissante
Expérience de spécialisation des synapses avec neuroligine-neurexine.
- les neuroligines post-synaptiques promouvoient l’assemblage de spécialisations présynaptiques
fonctionnelles dans les axones. En effet, l’expression de neuroligines dans
les cellules fibroblastes (en postsynaptique) induit la formation de terminaisons pré-synaptiques par les
neurones - Inversement, les neurexines, par interaction avec les neuroligines, peuvent induire la formation de spécialisations postsynaptiques.
Quel type de neuroligine est situé principalement sur les synapses excitatrices? sur les synapses inhibitrices?
- excitatrice : neuroligine-1
- inhibitrice : neuroligine-2
Des mutations de Neuroligins-Neurexin sont impliquées dans des maladies …? Précisément laquelle?
neuro-développementales, surtout l’autisme
Entre la terminaison pré et post synaptique, laquelle mature le plus rapidement? Quelle expérience on fait pour le savoir?
- présynaptique mature plus rapidement
-> expérience :
1 - on commence par détecter les nouvelles terminaisons avec la méthode FM4-64 (détection de concentration de calcium (augmente dans nouvelles synapses))
2 - 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)
3 - on remarque que, 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
4 - donc, les terminaisons pré-synaptiques maturent plus rapidement que les postsynaptiques
Qu’est-ce qu’un système de signalisation asymétrique?
un signal identique qui fournit des instructions différentes au cône de croissance et aux cellules postsynaptiques
Le signal de maturation synaptique dans le cône de croissance doit induire quoi? (2)
- le recrutement de vésicules synaptiques
- la mise en fonction de la machine moléculaire associée à la libération de neurotransmetteurs
- > dans la cellule pré-synaptique
Le signal de maturation synaptique dans la cellule postsynaptique doit induire quoi? (1)
regrouper les récepteurs du
neurotransmetteur au bon endroit dans la cellule post-synaptique
Quels sont les signaux moléculaires qui induisent la différenciation des terminaisons pré-synaptiques?
- molécules d’adhésion cellulaire (signalisation asymétrique, différenciation de pré et post synaptique)
- neurotrophines
Quel est le rôle des neurotrophines dans les synapses en développement? Donner 2 exemples de neurotrophines.
- rôle : augmente libération de neurotransmetteurs à la synapse
- exemple : BDNF et CTNF
Pourquoi la jonction neuromusculaire est un bon modèle expérimental pour l’étude des synapses? (2)
1) Un motoneurone innerve une seule fibre musculaire (donc synapse simple)
2) La taille des jonctions neuromusculaires est beaucoup plus grande que celles des synapses dans le système nerveux central
Pourquoi les mitochondries sont essentielles dans la terminaison présynaptique?
pour production d’ATP pour exocytose
Jonction neuromusculaire. Quels sont les événements principaux qui se produisent lorsque la terminaison post-synaptique se différencie? (3)
1) L’agrégation des récepteurs acétylcholine pré-existants
2) L’activation transcriptionnelle des noyaux situés en dessous de la
synapse
3) La répression transcriptionnelle des noyaux extra-synaptiques
Jonction neuromusculaire. Comment l’agrégation des récepteurs à la membrane post-synaptique se fait de façon si précise?
- les fibres musculaires sont des cellules polynucléaires
- là où la cellule présynaptique s’approche, il y a activation de la transcription dans les noyaux de cette zone, mais il y a inhibition de la transcription dans les noyaux plus loin
- > donc, il y a comme une inhibition latérale qui permet que la transcription ne se fasse que dans la zone où la synapse va se développer
Qu’est-ce qui induit l’agrégation des récepteurs à la membrane post-synaptique?
la présence de la BONNE terminaison présynaptique, c’est-à-dire que ce n’est pas n’importe quelle cellule présynaptique qui va induire une bonne agrégation,
Quelle molécule on utilise pour identifier l’agrégation des récepteurs acétylcholine? Quel est son processus d’action?
alpha-BGT
-> quand utilisé en petites quantités : se lient aux récepteurs cholinergiques nicotiniques sans les bloquer, donc identifie où se trouve les récepteurs
Quelle expérience on peut faire pour confirmer que la terminaison présynaptique est nécessaire pour l’agrégation des récepteurs (knock-out d’une molécule spécifique)?
- on compare les cellules pré et post synaptiques d’organisme wild type vs des organismes HB9 négatif
- > on voit que ceux HB9 négatif n’on pas d’agrégation de récepteurs sur la membrane post-synaptique (en utilisant alpha-BGT) et que les fibres présynaptiques n’ont pas un cytosquelette bien organisé
V ou F. La neurotransmission est un signal moléculaire très important pour l’agrégation des récepteurs.
F, le blocage de la neurotransmission par application de D-tubocurarine (antagoniste du AChR) n’a pas d’incidence sur l’agrégation de AChR
Quel est le signal moléculaire qui induit l’agrégation des récepteurs dans la membrane postsynaptique?
un facteur moléculaire : agrine
La réponse synaptique dépend de la quantité de récepteurs, donc la maturation des synapses se fait en 2 étapes pour les récepteurs :
1 - agrégation des récepteurs
2 - augmentation du nombre des récepteurs
V ou F. L’agrine est relâchée par la cellule post-synaptique.
F, elle est produite par la présynaptique (à la jonction neuromusculaire, c’est les motoneurones) et par la post-synaptique (donc les muscles)
Expérience qui a permis de découvrir où se trouve l’agrine dans la synapse.
- elle se trouve dans la membrane basale
1 - dans une jonction neuromusculaire déjà mature, on a coupé l’axone moteur (présynaptique) et on enlevé la partie de la cellule musculaire près de la synapse
-> attention, on a juste coupé l’axone moteur, la membrane basale est toujours en place, donc la synapse n’est pas « altérée »
2 - les cellules musculaires se regénèrent sans que les axones ne se regénèrent, et on voit que l’agrégation des récepteurs acétylcholine se produit quand même
3 - en fait, c’est la présence de la membrane basale (où se trouve l’agrine) qui permet l’agrégation des récepteurs, et non la cellule présynaptique en elle-même
L’agrine est relâchée par les cellules pré et post-synaptique, mais laquelle des 2 est essentielle pour l’agrégation des récepteurs?
celle relâchée par le présynaptique
Quelle est l’expérience qui permet de déterminer le type d’agrine (pré ou post synaptique) le plus important pour l’agrégation des récepteurs?
1 - on fait une culture mixte rat-poulet (axone moteur de rat, cellule musculaire de poulet et vice-versa), puis on observe l’agrégation des récepteurs acétylcholine sur la membrane postsynaptique
2 - on ajoute un anticorps qui bloque la fonction de l’agrine de poulet, mais pas celle du rat
3 - quand on fait cette expérience avec l’axone moteur du rat et la cellule musculaire de poulet, l’agrégation se fait sans problème, même si l’agrine de poulet (donc postsynaptique) est bloquée
4 - quand on fait cette expérience avec l’axone moteur du poulet et la cellule musculaire de rat, l’agrégation ne se fait pas, car l’agrine du poulet (donc présynaptique) est bloquée
-> donc, c’est l’agrine venant du présynaptique qui est importante pour l’agrégation des récepteurs
Quelles molécules en postsynaptique sont essentielles pour la réponse à l’agrine? Dites ce que chaque molécule fait.
- MuSK : récepteur tyrosine-kinase situé sur la membrane postsynaptique (récepteur à l’agrine)
- Rapsyne : protéine cytoplasmique associée avec les récepteurs acétylcholine (permet l’agrégation des récepteurs acétylcholine)
Action moléculaire de l’agrine pour permettre agrégation des récepteurs.
- agrine induit phosphorylation des récepteurs acétylcholine à travers l’activation de MuSK
- la phosphorylation permet le maintien de l’agrégation
Que se passe-t-il au niveau des synapses pour des souris knock-out pour MuSK? Qu’est-ce qu’on peut en déduire?
les récepteurs acétylcholine
ne sont pas regroupés et les terminaisons pré-synaptiques
ne sont pas différenciées
-> MuSK est essentiel pour l’agrégation des récepteurs et pour la différenciation présynaptique
Rôle de rapsyne.
aide à l’agrégation des récepteurs acétylcholine
Expérience prouvant que l’innervation induit la production et l’insertion de nouveaux récepteurs acétylcholine (on ne parle pas d’agrégation, mais bien de nouveaux récepteurs produits).
1 - on fait 2 expériences : une où on ajoute un cône de croissance en présynaptique, et une autre où on en ajoute pas
2 - on marque en premier tous les récepteurs acétylcholine présents en postsynaptique avec du rhodamine (fluo rouge)
3 - on ajoute un cône de croissance pour un des 2 et on attend quelques heures
4 - on ajoute un autre marqueur (anticorps qui se lie aux récepteurs cholinergiques) jaune fluo pour faire la comparaison entre les récepteurs présents au début et ceux nouvellement ajoutés
5 - on remarque que pour l’expérience où on ajoute le cône de croissance, il y a beaucoup plus de nouveaux récepteurs acétylcholine que pour celle où on en ajoute pas
-> donc, l’ajout d’une innervation augmente le nombre de récepteurs acétylcholine
Mécanismes moléculaires qui induit la production et l’insertion de nouveaux récepteurs ACh lors d’une bonne innervation.
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
Pourquoi un motoneurone actif engendre une meilleure concentration en récepteurs à acétylcholine qu’un motoneurone inactif?
- motoneurone actif : engendre une compétition qui supprime la synthèse de récepteurs en dehors de la zone de la synapse, donc plus grande concentration dans une petite zone
- ce phénomène de compétition ne se fait pas quand la synapse est inactive
Qu’est-ce qui fait que la composition des sous-unités des récepteurs ACh change au cours
du développement?
la neureguline stimule la synthèse d’une sous-unité spécifique au cours du développement :
- au début : + sous-unité gamma
- au cours du développement : + sous-unité epsilon
Récepteur de la neureguline?
ErbB
Rôle principal/général de la neureguline
régule l’expression et le regroupement des récepteurs glutamatergiques (AMPA et NMDA) et GABAergiques
Des mutations de Neureguline ont été associées à quoi?
schizophrénie
Narp?
- réglementée par l’activité électrique
- sécrétée dans l’espace extracellulaire
- induit l’agrégation des récepteurs AMPA à la terminaison post-synaptique pour les synapses glutamatergiques
Quelles molécules gardent les récepteurs ensemble?
- synapse glutamatergique : PSD-93 induit agrégation des récepteurs NMDA, et SAP-102 induit l’agrégation des récepteurs AMPA
- synapses glycinergique : la gephyrine induit l’agrégation des récepteurs post-synaptiques
- 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? Quelle est la preuve expérimentale?
- il peut se produire localement dans le dendrite!
- preuve :
1 - on marque les récepteurs du corps cellulaire et du dendrite en rouge
2 - on coupe entre le dendrite et le corps cellulaire, et on fait un marquage pour que les nouveaux récepteurs soient marqués en vert
3 - on voit dans le dendrite qu’il y a des récepteurs qui sont seulement marqués en vert, donc ils n’étaient pas présents au moment du marquage en rouge, donc ils ont été produit par la suite
Comment de nouveaux récepteurs peuvent être produits localement dans le dendrite, sans besoin du corps cellulaire?
ARNm sont formés dans le noyau et ensuite transportés dans le dendrite, où ils seront traduits en protéines quand elles sont nécessaires
