Cours 8: Libération des neurotransmetteurs, mécanisme et modulation Flashcards
Quelles sont les trois grandes fonctions du cerveau?
- Tâches motrices
- Prise de décision
- Apprentissage
À quoi sert le cerveau? (6)
- Pensée et cognition (états mentaux)
- Sensations et perceptions
- Émitions
- Comportement
- Contrôle des activités physiques et somatiques
- Être réactif et réagir à l’environnement
Vrai ou faux? L’activité neuronale est un processus complexe et hautement régulée
Vrai
Qu’est-ce que les synapses?
Un point de contact où les neurones communique ensemble.
C’est une structure qui permet la transmission de signaux, électrique ou chimique, d’un neurone A vers un neurone B
Combien de synapses contient le cerveau humain?
100 milliard de neurone (10^11) et en moyenne ces neurones font chacun 7000 connections synaptiques ce qui donne environ 10^14 synapses dans le cerveau humain
Réviser la diapositive 6
Ok
Quelles sont les deux composantes d’une synapse?
- Le neurone pré-synaptique
- Le neurone post-synaptique
Réviser la diapositive 7
Ok
Quels sont les deux types de synapses?
- Synapses électriques
- Synapses chimiques
Quelles sont les 7 caractéristiques principales des synapses électriques?
- Elles se produisent dans des jonctions étroites
- Bi-directionnelle (les deux neurones peuvent s’influencer)
- Couplage électrotonique (échange d’ion directement entre les deux neurones qui sont impliqués)
- Réponse instantanée
- Potentiel post-synaptique (PPE) plus faible que la synapse chimique
- Intégration synaptique
- Est meilleure pour la synchronisation inter-neuronale (comme dans la respiration)
Quelles sont les 6 caractéristiques principales des synapses chimiques?
- Elles se produisent dans des jonctions plus grandes
- Uni-directionnelle
- Elles sont plus complexes (beaucoup plus de molécules qui sont relâchés lors de la synapse)
- Diversité de récepteurs sur le neurone post-synaptique (canaux ioniques et canaux métabotropiques (seconds messagers))
- Diversité de neurotransmetteurs
- Co-relâche de neurotransmetteurs afin de moduler encore plus finement l’activité d’un neurone
Réviser la diapositive 9
Ok
Relire et réviser les diapositives 10-11-12
Ok
Comment les premières synapses électriques ont-elle été découvertes?
Elles ont été découvertes dans les écrevisses avec son mécanisme de défense. Les chercheurs ont mis l’écrevisse en présence d’un stimulus qui est perçu comme un danger. Un réseau de connexion de synapse électrique est alors activé rapide et permet à l’écrevisse d’avoir une activation du système nerveux autonome sympathique.
Les synapses ont par la suite été démontré dans un grand éventail de contexte dans le système nerveux.
Brièvement, qu’est-ce que la synapse chimique?
C’est une structure anatomique de communication entre des cellules et impliquant la libération et la diffusion rapide d’une substance chimique (neurotransmetteur) à partir de la première cellule (neurone pré-synaptique) vers la seconde cellule (neurone post-synaptique)
Qui suis-je? Je suis une protéine spécialisée sur lesquelles les molécules de neurotransmetteurs vont se fixer. Je suis présent sur le neurone post-synaptique.
Un récepteur
Quel est l’effet de la fixation du neurotransmetteur sur les récepteurs?
Cela va induire un changement des propriétés de la cellule post-synaptique. Par exemple, il y aura un changement des propriétés électriques ce qui permettra de déterminer ou non si la synapse continu ou non
Comment se termine généralement une transmission synaptique chimique?
La transmission synaptique se termine par la recapture du neurotransmetteur dans l’élément présynaptique et/ou par la destruction des molécules de neurotransmetteur par des enzymes présentes dans l’espace synaptique
Quelles sont les 10 étapes de la synapse chimique?
- Synthèse et empaquetage (vésicules) des neurotransmetteurs dans le neurone pré-synaptique
2 et 3. Le potentiel d’action dépolarise la terminaison et entraine l’ouverture des canaux Ca2+ - Le calcium pénètre dans la terminaison pré-synaptique
- Le calcium agit comme messager intracellulaire et entraine la fusion des vésicules avec la membrane plasmique et la libération des neurotransmetteurs par exocytose.
- Les neurotransmetteurs diffusent dans la fente synaptique et se lient aux récepteurs de la membrane post-synaptique
7 et 8. Changement de la conformation des récepteurs et ouverture des canaux ioniques qui engendre un changement du potentiel membranaire - Courant postsynaptique excitateur (augmente les chances d’avoir un potentiel d’action) ou inhibiteur (diminue les chances d’avoir un potentiel d’action) qui change l’excitabilité du neurone postsynaptique
- Les neurotransmetteurs sont rapidement détruits par des enzymes ou recapturés par les astrocytes ou la terminaison présynaptique
Quels sont les trois types de synapses?
- Axo-dendritique: Relie un axone à une dendrite
- Axo-somatique: Relie un axone à un soma
- Axo-axonale: Relie un axone à un autre axone
Vrai ou faux? Ces différents modes de communications entre les neurones vont avoir des effets différents
Vrai
Que permet la synapse axo-dendritique?
Entraine une modulation plus fine de la transmission, puisqu’on affecte plus directement les dendrites
Que permet la synapse axo-somatique?
Entraine une modulation beaucoup plus global de l’activité du neurone
Que permet la synapse axo-axonale?
Entraine un effet au niveau de la connectivité des neurones adjacents si les connexions sont assez près de cette dernières. Ainsi, nous allons pouvoir avoir une modulation fine de l’intéraction entre le deuxième neurone et le troisième
Vrai ou faux? Un même neurone peut avoir différentes organisations synaptiques dans ces différentes connexions dans le cerveau
Vrai
Un axone peut former deux synapses indépendante et aussi englober avec plusieurs synapses ou un seul axone peut connecter avec plusieurs dendrites ou axones
Qui suis-je? Je suis la modification de l’organisation des synapses dans un processus d’apprentissage
La plasticité
Quelle est la jonction la plus connue?
La jonction neuromusculaire
Réviser les diapositives 16-17
Ok
Quels sont les deux types de synapses que Edward George Gray a identifié?
- La synapse asymétrique
- La synapse symétrique
Quelles sont les principales caractéristiques de la synapses asymétrique? (2)
- Elle est excitatrice
- Elle est retrouvée principalement sur les épines et le tronc dendritique
Quelles sont les principales caractéristiques de la synapse symétrique?
- Elle est inhibitrice
- Elle est retrouvée principalement sur le tronc dendritique et le corps cellulaire
Pourquoi dit-on que la synapse excitatrice est asymétrique?
Car la densité de la synapse (ce qu’on observe par microscope électronique) est plus grande en post-synaptique qu’en pré-synaptique
Pourquoi dit-on que la synapse inhibitrice est symétrique?
Car les neurotransmetteurs sont distribués de façon plus symétrique ce qui ne fait pas de différence de densité en microscopie électronique
Quelle caractéristique particulière a les vésicules des synapses inhibitrices?
Elles ne sont pas de forme ronde, mais plutôt ovale
Quels sont les 6 critères importants qu’on tous les neurotransmetteurs?
- Présent dans le neurone présynaptique (synthétiser et empaqueter)
- Relâché suite à une dépolarisation présynaptique
- Ils sont dépendant du calcium
- Présence d’un récepteur post-synaptique (récepteur spécifique à cette molécule)
- Si on fait des expériences où nous mettons des neurotransmetteurs artificielles, nous devons avoir le même effet sur la cellule postsynaptique que la molécule naturelle
- Présence d’un mécanisme spécifique pour enlever/dégrader la substance dans la fente synaptique
Vrai ou faux? La présence d’un mécanisme spécifique pour enlever/dégrader le neurotransmetteur dans la fente synaptique permet d’arrêter la transmission de l’influx
Vrai
Quelles sont les deux grandes familles des neurotransmetteurs?
- La famille des petites molécules
- La famille des molécules larges
Quelles sont les différentes sous-classes des petites molécules? (4)
- Classe I
- Classe II: Les amines
- Classe III: Les acides aminés
- Classe IV
Quelles types de molécules comportent les neurotransmetteurs dans la famille des grandes molécules?
Ce sont surtout des neuropeptides tels la substance P, les endorphines, l’insuline, le glucagon, etc.
Nomme les 9 neurotransmetteurs principaux?
- L’acétylcholine (Ach)
- Le glutamate
- Le GABA
- La glycine
- Les catécholamines
- La sérotonine (5-HT)
- L’histamine
- L’ATP
- Les neuropeptides
Quels sont les trois neurotransmetteurs contenu dans les catecholamines?
- L’épinéphrine
- La norapinéphrine
- La dopamine
Nomme les informations suivantes sur l’acétylcholine (Ach):
1. La famille
2. La sous-classe (s’il y a lieu)
3. Excitateur ou inhibiteur
4. Précurseurs
- Les petites molécules
- Classe I
- Excitateur
- Choline + Acétyl CoA
Nomme les informations suivantes sur le glutamate:
1. La famille
2. La sous-classe (s’il y a lieu)
3. Excitateur ou inhibiteur
4. Précurseurs
- Les petites molécules
- Classe III: Les acides aminés
- Excitateur
- Glutamine
Nomme les informations suivantes sur le GABA:
1. La famille
2. La sous-classe (s’il y a lieu)
3. Excitateur ou inhibiteur
4. Précurseurs
- Les petites molécules
- Classe III: Les acides aminés
- Inhibiteur
- Glutamate
Nomme les informations suivantes sur la glycine:
1. La famille
2. La sous-classe (s’il y a lieu)
3. Excitateur ou inhibiteur
4. Précurseurs
- Les petites molécules
- Classe III: Les acides aminés
- Inhibiteur
- La sérine
Nomme les informations suivantes sur les catécolamines (l’épinéphrine):
1. La famille
2. La sous-classe (s’il y a lieu)
3. Excitateur ou inhibiteur
4. Précurseurs
- Les petites molécules
- Classe II: Les amines
- Excitateur
- La tyrosine
Nomme les informations suivantes sur les catécholamines (la norephinéphrine):
1. La famille
2. La sous-classe (s’il y a lieu)
3. Excitateur ou inhibiteur
4. Précurseurs
- Les petites molécules
- Classe II: Les amines
- Excitateur
- La tyrosine
Nomme les informations suivantes sur les catécholamines (la dopamine):
1. La famille
2. La sous-classe (s’il y a lieu)
3. Excitateur ou inhibiteur
4. Précurseurs
- Les petites molécules
- Classe II: Les amines
- Excitateur et inhibiteur
- La tyrosine
Nomme les informations suivantes sur la sérotonine:
1. La famille
2. La sous-classe (s’il y a lieu)
3. Excitateur ou inhibiteur
4. Précurseurs
- Les petites molécules
- Classe II: Les amines
- Majoritairement inhibiteur, mais il est également excitateur
- Le tryptophan
Nomme les informations suivantes sur l’histamine:
1. La famille
2. La sous-classe (s’il y a lieu)
3. Excitateur ou inhibiteur
4. Précurseurs
- Les petites molécules
- Classe II: Les amines
- Excitateur
- Histidine
Nomme les informations suivantes sur l’ATP:
1. La famille
2. La sous-classe
3. Excitateur ou inhibiteur
4. Précurseurs
- Les grosses molécules
- Les neuropeptides
- Excitateur
- ADP
Nomme les informations suivantes sur les neuropeptides:
1. La famille
2. La sous-classe (s’il y a lieu)
3. Excitateur ou inhibiteur
4. Précurseurs
- Les grosses molécules
- Les neuropeptides
- Excitateur et inhibiteur
- Les acides aminés
Réviser la diapositive 21
Ok
Quelles sont les caractéristiques principales de la famille des neurotransmetteurs petites molécules? (5)
- Synthèse à la terminaison axonale
- Relâche rapide
- Relâche soutenue
- Ca 2+ dépendant
- Il y a une recapture et un recyclage des neurotransmetteurs non utilisés
Vrai ou faux? Une relâche soutenue de neurotransmetteurs dans une synapse demande beaucoup d’énergie. Ainsi, on observe souvent la présence de mitochondries dans les synapses
Vrai
Réviser la diapositive 22
Ok
Le tryptophan peut résulter en quels neurotransmetteurs? (2)
- La sérotonine
- La mélatonine
La tyrosine (découlant du phénylalanine) peut résulter en quels neurotransmetteurs (3)
- Dopamine
- Norepinephrine
- Épinéphrine
Vrai ou faux? Une seule voie de synthèse peut résulter en plusieurs neurotransmetteurs
Vrai
Alors, si une seule voie de synthèse peut résulter en plusieurs neurotransmetteurs, comment peut-on différencier les neurones?
Nous allons les différencier par les enzymes qu’ils présentent ce qui va permettre de fabriqué un neurotransmetteurs spécifiques de cette voie.
Relire et réviser la diapositive 23
Ok
Donne quelques exemples des neurotransmetteurs faisant partie de la familles des neuropeptides (grosses molécules)
- Angiotensine
- Bombesine
- Bradykinine
- Calcitonine gene related peptide (CGRP)
- Cholecystokinine
- Gastrine
- Corticotropine releasing factor (CRF)
- Endotheline
- Galanine
- Neuropeptide Y
- Neurotensine
- Opioïde
- Orexine/hypocretine
- Somatostatine
- Tachykinines/vanilloides (substance P, neurokinine)
- Vasoactive intestinal peptide (VIP)
- Vasopressine
- Oxytocine
- Various pituitary RFs & IFs
Quelles sont les caractéristiques principales de la famille des neuropeptides? (5)
- La synthèse se produit dans le corps cellulaire
- La relâche se fait plus lentement
- Ca 2+ dépendant
- Aucun mécanisme de recapture
- Ils doivent être resynthétisés à chaque fois, donc c’est un processus beaucoup plus long
Les neuropeptides sont fait dans le corps cellulaire. Sous quels forment sont-ils apporté dans le bouton terminal?
Souvent ont fait des long neuropeptide qui doivent être clivé au bouton.
Réviser la diapositive 24
Ok
Quel type de vésicule les cathécolamines (MA) utilise-t-elle? L’acétylcholine? Le GABA? La glycine? Le glutamate?
- Cathécholamines: VMATs
- Acétylcholine: VAChT
- GABA: VGAT
- Glycine: VGAT
- Gutamate: VGLUTs
Quelles sont les réactions nécessaires pour faire entrer un cathécolamines dans une vésicule VMATs?
Ce processus prend de l’énergie. Ainsi, une molécule d’ATP doit être hydrolysée en ADP + Pi afin de faire entrer dans la vésicule un proton (H+). De plus, lors de l’entrée d’un neurotransmetteur, deux protons doivent sortir simultanément de la vésicule pour équilibrer les charges
Quelles sont les réactions nécessaires pour faire entrer un acétylcholine dans une vésicule VAChT?
Ce processus prend de l’énergie. Ainsi, une molécule d’ATP doit être hydrolysée en ADP + Pi afin de faire entrer dans la vésicule un proton (H+). De plus, lors de l’entrée d’un neurotransmetteur, deux protons doivent sortir simultanément de la vésicule pour équilibrer les charges.
Quelles sont les réactions nécessaires pour faire entrer un GABA dans une vésicule VGAT?
Ce processus prend de l’énergie. Ainsi, une molécule d’ATP doit être hydrolysée en ADP + Pi afin de faire entrer dans la vésicule un proton (H+). De plus, lors de l’entrée d’un neurotransmetteur, un n nombre de protons doivent sortir simultanément de la vésicule pour équilibrer les charges.
Quelles sont les réactions nécessaires pour faire entrer une glycine dans une vésicule VGAT?
Ce processus prend de l’énergie. Ainsi, une molécule d’ATP doit être hydrolysée en ADP + Pi afin de faire entrer dans la vésicule un proton (H+). De plus, lors de l’entrée d’un neurotransmetteur, un n nombre de protons doivent sortir simultanément de la vésicule pour équilibrer les charges.
Quelles sont les réactions nécessaires pour faire entrer un glutamate dans une vésicule VGLUTs?
Ce processus prend de l’énergie. Ainsi, une molécule d’ATP doit être hydrolysée en ADP + Pi afin de faire entrer dans la vésicule un proton (H+). De plus, lors de l’entrée d’un neurotransmetteur, un n nombre de protons doivent sortir simultanément de la vésicule pour équilibrer les charges.
Réviser la diapositive 26
Ok
Qui a étudié en premier le mécanisme de libération des neurotransmetteurs? Quelle modèle a-t-il choisi?
Bernard Katz avec le modèle de la jonction neuromusculaire
Que se produit-il lorsqu’on stimule le nerf (l’axone) avec une électrode dans les jonctions neuromusculaires?
On remarque que lorsque l’axone est stimulé il va venir provoquer un relâchement d’acétylcholine dans le muscle et ainsi provoquer une contraction.
Qu’est-ce que le End plate potentiel (EPP)?
C’est l’intensité minimum d’un stimulus pour induire un potentiel d’action. Ce minimum est autour de -65 mV/-70 mV
Vrai ou faux? Même sans stimulation, il y a tout de même des petits changements d’activité électrique qui peuvent être détecter dans ce les jonctions neuromusculaire
Vrai, à ce moment nous croyons que c’était une relâche aléatoire de neurotransmetteur
Ainsi, pour mieux comprendre ces petits changements électriques aléatoires, ils ont décidé de mettre les neurones en présence d’un antagoniste de AChR (empêche l’action de l’acétylcholine). Que s’est-il produit?
Ils se sont alors rendu compte que les évènements qu’ils détectaient toujours sont du même voltage que les éléments spontanés qu’ils ont observé auparavant
Vrai ou faux? Ils ont aussi remarqué que ces évènements aléatoires étaient toujours présent par intervalle de 0,4 mV
Vrai
Que peut-on alors conclure de toute cette expérience sur les jonctions neuromusculaires?
- Le relâchement quantal est le relâchement minimal pour avoir effet sur la cellule, même si ce relâchement n’est pas assez fort pour provoquer un potentiel d’action sur la cellule.
- Chaque vésicule a environ le même potentiel
- On estime ue chaque vésicule contient environ 10 000 neurotransmetteurs
Qu’est-ce que le relâchement quantal (Quantal release)?
C’est le relâchement d’uner vésicule dans la fente synaptique
Réviser les diapositives 27-28
Ok
Par la suite, les scientifiques ont voulu mieux comprendre l’exocytose vésiculaire de neurotransmetteur. Quelles techniques ont-ils utilisé? Décris la brièvement.
Ils ont utilisé une technique d’imagerie en microscopie électronique, soit le freeze fracture (fracture par le froid).
Cette technique consiste en congelé les tissus que nous voulons observer. Par la suite, un appareil spécialisé est utilisé pour induire une fracture dans le tissu sur un plan précis pour par la suite aller imager le tissu avec un microscope électronique
Qu’est-ce que ces scientifiques ont trouvé sur l’exocytose vésiculaires des neurotransmetteurs lorsque la cellule est au repos?
On voit des canaux calcique
Qu’est-ce que ces scientifiques ont trouvé sur l’exocytose vésiculaires des neurotransmetteurs 5-6 msec après une stimulation?
On peut voir ainsi à l’imagerie des vésicules qui apparaissent, il y a donc une exocytose.
Vrai ou faux? Le calcium est un ion très important pour la libération des neurotransmetteurs par exocytose?
Vrai
Réviser la diapositive 29
Ok
Comment surnomme-t-on la protéine suivante: Soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment receptor?
La protéine SNARE
Quelles sont les principales caractéristiques de la protéine SNARE? (3)
- Complexe de plus de 60 protéines
- Fusion vésiculaire
- Dépendant du Ca 2+
Quelles sont les 6 étapes importantes à la libération des neurotransmetteurs? Décris chacune des étapes
- Le docking ou l’amarrage: Les vésicules vont donc s’ancrer dans la membrane grâce au protéine SNARE
- Le priming ou la préparation: La vésicule va être tiré par les SNARE très prés de la membrane (il n’y a plus d’eau entre les deux). Elle est prête à la fusion.
- La fusion: Le potentiel d’action va venir provoquer le relâchement de calcium dans le bouton terminal. Ce calcium va venir permettre au complexe des protéines SNARE et de la vésicule de se rapprocher encore plus afin de venir créer la fusion avec la membrane et la libération des neurotransmetteurs.
- Binding et endocytose: Des molécules de clathrine vont venir entouré la cellule pendant qu’elle se fait endocytoser (signal de recyclage). De plus, la dynamine va venir refermer la vésicule qui était fusionner à la membrane.
- Fusion avec l’endosome: La vésicule se fait enlever ces clathrines et est prêt à venir fusionner avec l’endosome.
- Formation de nouvelles vésicules: De nouvelle vésicule sont formé et le processus recommence.
Vrai ou faux? Sans le calcium les membranes vont se rapprocher, mais elles ne seront pas capable de fusionner.
Vrai. Ainsi, aucun potentiel d’action ne sera émis.
Réviser la diapositive 30
Ok
Quels sont les cibles de la botulique et de la toxine du tétanos (deux neurotoxines)? Qu’est-ce que cela provoquer comme conséquence?
Les SNAREs sont la cible de ces neurotoxines. Les enzymes de ces neurotoxines vont venir cliver les protéines SNAREs ainsi les vésicules ne peuvent plus fusionner avec la membrane, donc aucun potentiel d’action ne peut être émis. Le système nerveux n’est donc plus fonctionnel.
Réviser la diapositive 31
Ok
Quels sont les trois pools de vésicules présynaptiques?
- Readily releasable pool (RRP)
- Recycling pool
- Reserve pool
Quand va-t-on libérer le pool de réserve?
Lors d’une stimulation continue. Il y a généralement un petit délais avant son larguage, puisque les vésicules ne sont pas encore à la membrane.
Quelles sont les caractéristiques suivantes Readily releasable pool (RRP):
1. Grosseur (% du nombre total de vésicule)?
2. Emplacement?
3. Temps avant la libération?
4. Temps avant le recyclage?
5. Temps avant le mélange avec un autre pool?
6. Mobilité lors du repos?
- 5%
- Docked, donc à la membrane du bouton terminal
- Moins de 1 seconde
- Recyclage rapide (quelques secondes)
- Mélange rapide avec les vésicules de recyclages
- Aucun mobilité (attacher à la membrane)
Quelles sont les caractéristiques suivantes Recycling pool:
1. Grosseur (% du nombre total de vésicule)?
2. Emplacement?
3. Temps avant la libération?
4. Temps avant le recyclage?
5. Temps avant le mélange avec un autre pool?
6. Mobilité lors du repos?
- 10-20%
- Dispersé dans le cytoplasme du bouton terminal
- Quelques secondes
- Recyclage rapide (quelques secondes)
- Mélange lent avec les recyclages de la réserve
- Grande mobilité