Cours 9 - Physiologie des synapses (complet)

Question 1

OBJECTIFS

Answer 1

1) Comprendre les mécanismes de base de la transmission synaptique.
2) Comprendre l’effet synaptique des neurotransmetteurs : les récepteurs-canaux et les récepteurs couplés aux protéines G.
3) Comprendre quelques changements des propriétés physiologiques des neurones au cours du développement.
4) Comprendre des exemples de mauvais fonctionnement des synapses liés à des problèmes du développement des fonctions cognitives

Question 2

Expliquer très brièvement la synthèse de neurotransmetteurs (nt)

Answer 2

1) Neuropeptide (précurseur de nt) synthétisé au niveau du RE rugueux
2) Clivé au Golgi
3) Mis dans granules de sécrétion au Golgi et transportés le long de axone jusqu’à terminaison syn, ou sont stockés
4) Précurseurs servent de substrat aux enzymes de synthèse de nt
5) Transporteurs sur paroi des vésicules syn font entrer les nt dans les dites vésicules

Question 3

Caractériser brièvement les potentiels post-synaptiques excitateur (PPSE) et inhibiteur (PPSI)

Answer 3

PPSE :

1) Déclenchement pré-syn de libération nt (à cause de PA)
2) Fixation nt sur récepteurs-canaux sodiques (entre autres) sur membrane post-syn
3) Induction entrée de Na+, dépolarisation du pot de membrane

PPSI :

1) Libération pré-syn de nt
2) Fixation nt sur récepteurs-canaux chlorure (entre autres) sur membrane post-syn
3) Induction entrée de Cl-, hyperpolarisation du pot de membrane

Question 4

Comparer la sommation PPSE temporelle et spatiale

Answer 4

Spatiale : deux ou plus afférences pré-syn activées en même temps, PPSE individuels se somment

Temporelle : une seule afférence décharge répétitivement, PPSE individuels se somment

Question 5

Nommer les deux canaux cholinergiques, et leur type

Answer 5

Nicotiniques (récepteurs-canaux), muscariniques (récepteurs couplés aux prots G)

Question 6

Sachant que l’acétylcholine est utilisée par des neurones qui dégénèrent lors de l’Alzheimer, donner une cible thérapeutique

Answer 6

Inhibiteurs de l’acétylcholinestérase (dans la fente syn), qui sépare acétylcholine en choline et acétate pour recapture et recyclage. Donc inhibiteurs augmentent acétylcholine circulante dans fente syn.

Question 7

Nommer les 4 récepteurs glutamatergiques, et lorsque possible leur type et les ions qu’ils transportent

Answer 7

1) AMPA (récepteur-canaux) : entrée Na+ (PPSE)
2) NMDA (récepteur-canaux) : entrée Na+ et Ca2+ (PPSE)
3) Récepteur Kainate (récepteur-canaux)
4) mGluR1 à 7 (récepteur couplés aux prots G)

Question 8

Par quel mécanisme est-ce que le courant ionique entrant par le NMDA est voltage-dépendant?

Answer 8

Ion Mg2+ bloque le pore du canal au potentiel de repos, même si le canal est ouvert par le glutamate.

Dépol de membrane libère l’ion Mg2+, ce qui laisse la voie libre aux ions Na+ et Ca2+.

Question 9

Nommer les deux récepteurs GABAergiques, leur type et les ions qu’ils transportent

Answer 9

1) GABA-A (récepteur-canaux) : entrée Cl-

2) GABA-B (récepteur couplé aux G) : entrée Cl-

Question 10

Pourquoi faut-il bcp d’isoformes des sous-unités des récepteurs GABA?

Answer 10

Pcq régulation précise d’inhibition syn est importante.
Trop forte = perte connaissance
Trop faible = épilepsie

Question 11

Quelle est l’enzyme qui synthétise le GABA, et son substrat

Answer 11

L’enzyme GAD, qui utilise le glutamate

Question 12

Décrire le mécanisme d’action des protéines G

Answer 12

1) Au repos, sous-unité a de prot G liée au GDP
2) Quand récepteur activé, GDP substitué par GTP

3) GTP active prot G, complexe GTP-Ga active prot
effectrice (canaux ou enzymes de seconds messagers)

4) Ga est une GTPase, transforme GTP en GDP pour retrouver état de repos.

Question 13

En rapport aux récepteurs couplés aux prots G, quel effecteur correspond à la voie la plus rapide

Answer 13

Récepteurs canaux

Question 14

Décrire les voies de signalisation inhibitrice et inductrice des prots G couplées à l’adényl cyclase

Answer 14

Induction AC :
1) Fixation noradrénaline (NA) au récepteur B-adrénergique active Gs

2) Gs active adényl cyclase, qui augmente prod AMPc
3) AMPc active kinase A

Inhibition AC :
1) Fixation NA au récepteur a2-adrénergique active Gi

2) Gi inhibe adényl cyclase

Question 15

Décrire la voie de signalisation des prots G couplée au PIP2

Answer 15

1) Activation de prot G stimule phospholipase C (PLC)
2) PLC transforme PIP2 en diacylglycérol (DAG) et inositol triphosphate (IP3)
3. 1) DAG stimule kinase C (PKC)
3. 2) IP3 cause libération Ca
3. 3) Ca agit sur différentes enzymes

Question 16

Énumérer les 5 changements des propriétés neuronales pendant le développement

Answer 16

1) Expression des canaux
2) Caractéristiques des potentiels post-syn
3) Caractéristiques de plasticité à court terme
4) Fonction du GABA (excitateur à inhibiteur)
5) Simulation haute fréquence peut activer synapses silencieuses immatures

Question 17

Quel ion est responsable du potentiel d’action au début du développement?

Answer 17

Ca2+, puis plus le développement progresse plus les PA deviennent sodium-dépendant, et courts

Question 18

Expliquer l’expérience qui supporte que les canaux exprimés changent au cours du développement, et ses résultats

Answer 18

1) Colorant (rétrograde) fluo injecté dans muscle de jambe pour marquer motoneurones
2) Tissu dissocié et identifications des motoneurones

Résultats : canaux calciques de type T diminuent, alors que ceux de type L et N augmentent

Question 19

Expliquer l’expérience qui supporte que changement d’expression de canaux pourrait dépendre de la formation de synapse à la bonne cible

Answer 19

1) Cellules du ganglion ciliaire dans pétri avec et sans calcium
2) On expose à un extrait d’iris (qui est la cible des cellules du ganglion)

On remarque que extrait d’iris induit activité chez pétris avec Ca2+, à cause d’induction d’expression de canaux potassiques calcium-dépendants médiée par Neuregulin

Question 20

Décrire brièvement l’expérience qui supporte que la durée des potentiels post-synaptiques diminue avec le développement

Answer 20

On mesure les potentiels d’action dans synapses de l’olive supérieure latérale (LSO)

On constate qu’au cours des trois premières semaines post-natales, durée de PPSE et PPSI évoqués par stimulation des afférences diminue de 10 fois

Question 21

Donner les deux changements caractéristiques des post-syn pendant le dév

Answer 21

1) Durée potentiel post-syn diminue

2) Propriétés fonctionnelles récepteurs changent à cause de changements d’expression de sous-unités

Question 22

Caractériser l’effet de changement de sous-unités sur les récepteurs pour les exemples du récepteur à la glycine, le NMDA et le GABA-A

Answer 22

1) À glycine :
- Jeune = sous-unité a2, ouverture longue, grands courants
- Adulte = sous-unité a1, ouverture courte, petits courants

2) NMDA :
- Jeune = NR2B, ouverture longue
- Adulte = NR2A, ouverture courte

3) GABA-A :
- Jeune = a-5,
- Adulte = a-1

Question 23

Définir la plasticité synaptique à court terme

Answer 23

Changement dans le type de réponse synaptique à une même stimulation. Chaque type de synapse a son propre profil de plasticité : quand elles sont stimulées un certain nombre de fois en une seconde, certaines montreront de la dépression (signal subséquent plus faible) ; d’autres, de la facilitation.

Question 24

En quoi est-ce que la plasticité synaptique à court terme change lors du dév?

Answer 24

Pendant dév, on observe une réduction de la dépression synaptique, et certaines synapses peuvent même changer de profil de plasticité complètement (ex. à P14, stim critique cause dépression ; alors qu’à P28 même stim cause facilitation).

Question 25

Expliquer l’expérience qui supporte que le rôle du GABA passe d’excitateur à inhibiteur au cours du dév.

Answer 25

1) Enregistrements à P8 et P14, à partir de neurone pyramidal dans hippocampe du rat.
2) On ajoute agoniste récepteur GABA-A (induit activité GABAergique), puis on le lave.

• À P8, ajout agoniste aug. fréq de PA
• À P14, diminue

Question 26

Expliquer les deux phénomènes moléculaires qui expliquent le changement de fonction du GABA

Answer 26

RAPPEL : récepteurs GABA sont des canaux chlorures

1) Concentration intracell. de Cl- dim :
- Neur. imm. = concentration intracell. Cl- élevé, donc ouverture canaux cause sortie Cl- (dépol)
- Neur. mat. = concentration intracell. Cl- faible, donc ouverture canaux cause entrée Cl- (hyperpol)

2) Changement de cotransporteurs Cl- :
- Neur. imm. = NKCC1, accumule Cl- dans cell
- Neur. mat = KCC1, rejette Cl- vers extérieur cell

Question 27

Donner les 3 implications de fonction moins inhibitrice du GABA chez nouveau-nés

Answer 27

1) Inhibition est immature chez nouveau-nés, donc cerveau plus excitable, donc plus de risque de convulsions
2) Pas de traitement pour convulsions néonatales vu que pas de GABA inhibiteur à induire
3) Traiter femmes enceintes épileptiques plus difficile, pcq GABA est inhibiteur chez mère, mais pas chez fœtus

Question 28

Définir une synapse silencieuse

Answer 28

Synapse dans laquelle un PPSE est absent au potentiel de repos de membrane, mais devient apparent lors d’une dépolarisation.

Question 29

Quel processus rend les synapses normales silencieuse, et ramène les silencieuses à la normale?

Answer 29

Respectivement l’internalisation ou l’addition de récepteurs AMPA sur la membrane post-syn

Question 30

Caractériser généralement le syndrome du X fragile

Answer 30

Causé par mutation (répétition de séquence CGG) sur gène FMR1, codant la protéine FMRP, qui n’est conséquemment pas produite

Transmission dominante liée au X, affecte surtout garçons.

Retards mentaux, troubles comportement à caractère autistique, convulsions, visage allongé et étroit, front proéminent, grand menton, oreilles décollées.

Question 31

Comparer la séquence FRM1 normale vs chez les X fragiles

Answer 31

Normaux : CGG répétée moins de 40 fois

X fragile : CGG répétée plus de 200 fois, protéine FRMP non produite, cause SFX

Question 32

Décrire simplement le rôle de la protéine FMRP, et schématiser

Answer 32

S’associe au polyribosomes localisés dans dendrites et épines du cerveau pour inhiber prolifération d’épines dendritiques

Schéma diapo 64 à 66

Question 33

Que se passe-t-il en absence de FMRP?

Answer 33

FMRP empêche traduction de l’ARNm sur lequel elle est liée, donc en son absence : surtraduction des ARNm au niveau des synapses, qui conduit à altération de fonction synaptique et perte de plasticité synaptique

Question 33

Que se passe-t-il en absence de FMRP?

Answer 33

FMRP empêche traduction de l’ARNm sur lequel elle est liée, donc en son absence : surtraduction des ARNm au niveau des synapses, qui conduit à altération de fonction synaptique et perte de plasticité synaptique.