Cours 9: Récepteurs membranaires et signalisation intracellulaire Flashcards
Quels sont les deux classes de récepteurs à neurotransmetteurs?
- Les récepteurs ionotropiques
- Les récepteurs métabotropiques (protéine G)
Qui suis-je? Je suis le type de récepteurs utilisé pour transmettre l’information rapidement
Les récepteurs ionotropiques
Qui suis-je? Je suis le type de récepteurs utilisé pour transmettre de l’information lentement
Les récepteurs métabotropiques
Quelles sont les étapes du mécanisme d’action des récepteurs ionotropiques? (3)
- Le neurotransmetteur se lie directement au canal protéinique
- Le canal ouvre immédiatement
- Les ions passent à travers le canal pour une bref période de temps
Quelles sont les étapes du mécanismes d’action des récepteurs métabotropiques? (4)
- Le neurotransmetteur se lie au récepteur métabotropique.
- La protéine G est activé
- Les sous-unités de la protéine G se lie alors à un canal causant un certain délais avant son activation. La sous-unité active de la protéine G peut également activer quelques seconds messagers intracellulaire.
- Le canal s’ouvre. Les ions passent au travers de la membrane pendant une certaine période de temps (plus longue que les récepteurs ionotropiques)
Réviser la diapositive 3
Ok
Quelles sont les principales caractéristiques des canaux-récepteurs ionotropiques? (3)
- Ils sont composés de protéines transmembranaires
- L’organisation structurelle des sous-unités du canal, mais également leur pluralité (multimérique). Les acides aminés composant l’extérieur du canal (qui sont à l’intérieur de la membrane) doivent être hydrophobe tandis que les acides aminés composant l’intérieur du canal doivent plutôt être hydrophile et surtout avoir une certaine affinité pour le ligand de choix
- Chacun des sous-unités à un rôle spécifique qui ne sont pas nécessairement de former le pore. De plus, ces canaux sont composés d’un N-terminal et d’un C-terminal
Quels sont les enjeux que les récepteurs ionotropiques sont composés de protéines transmembranaire?
Il apporte des enjeux au niveau de l’empaquetage du canaux, de leur livraison à la membrane. De plus, il apporte beaucoup de fonctions diverses grâce à leur présence extracellulaire, mais également intracellulaire
Vrai ou faux? Toutes les sous-unités d’un canal vont formé le pore
Faux, seulement la 2 (choix et sélection des acides aminés)
Vrai ou faux? Un canal n’est pas obligé d’être multimérique pour formé un canal
Faux
Réviser la diapositive 4
Ok
Que s’est-il produit au cours de l’évolution en ce qui concerne la conformation des sous-unités du canal?
Une des sous-unités des canaux ionotropiques a fait un turnover. Ainsi, l’extrémité C-terminal auparavant à l’extérieur de la cellule est devenu à l’intérieur de cette dernière. De plus, maintenant une des sous-unités n’est pas complètement transmembranaire, c’est plutôt seulement un loop dans la membrane.
Vrai ou faux? Ce n’est pas toutes les sous-unités qui agissent/ont comme fonction le récepteur
Vrai
Quels sont les principaux canaux-récepteurs ionotropiques excitateurs (glutamate)? (3) Donne quelques exemples de leur sous-unité.
- AMPA (Glu R1, Glu R2, Glu R3, Glu R4)
- NMDA (NR1, NR2A, NR2B, NR2C, NR2D)
- Kainate (Glu R5, Glu R6, Glu R7, KA1, KA2)
Quels sont les principaux canaux récepteurs ionotropiques inhibiteurs (GABA)? (2) Donne quelques exemples de leur sous-unité.
- GABA (Alpha 1 à 7, Bêta 1 à 4, Gamma 1 à 4, delta, epsilone, P 1 à 3)
- Glycine (Alpha 1, Alpha 2, Alpha 3, Alpha 4, Bêta)
Où retrouve-t-on les récepteurs de l’acétylcholine? (2)
- Cerveau
- Muscles
Donne quelques exemples des sous-unités du récepteur canal ionotropique de l’acétylcholine?
- Alpha 2 à 9
- Bêta 1 à 4
- Gamma
- Sigma
Donne quelques exemples des sous-unités du récepteur canal ionotropique de la sérotonine?
Ces récepteurs ont une sous-unité identique, soit la 5-HT3
Vrai ou faux? Les récepteurs canaux de la sérotonine font un multimère composé de sous-unité identique
Vrai
Donne quelques exemples des sous-unités du récepteur canal ionotropique des purines
- P 2X1
- P 2X2
- P 2X3
- P 2X4
- P 2X5
- P 2X6
- P 2X7
Réviser la diapositive 5
Ok
Quelle est la particularité du récepteur glutamatergique NMDA?
Pour qu’il change de conformation et s’ouvre il doit être lié à une molécule de glutamate ET à une molécule de sérine ou de glycine (site de liaison identique).
Le récepteur glutamatergiques NMDA est composé de deux sous-unités différentes. Quelles sont-elles?
- NR1 liant la sérine
- NR2 liant le glutamate
Vrai ou faux? Un ion de magnésium agit comme bouchon dans le récepteur NMDA
Vrai
Pour quelles fonctions du cerveau le récepteur NMDA est-il important? (3)
- Récepteur clé dans la plasticité synaptique
- Un rôle majeur dans l’apprentissage
- Un rôle majeur dans la mémoire
Vrai ou faux? Le récepteur NMDA est l’un des récepteurs dont la queue cytoplasmatique a changé de côté dans l’évolution.
Vrai
Que permet cette longue queue cytoplasmatique au récepteur NMDA?
Cela permet une bonne interaction avec ces éléments partenaires intracellulaire (protéines)
Qui suis-je? Je suis un médicament qui vient agir sur le récepteur NMDA dans les cas de troubles psychiatriques
Le Ifenprodil
Quel est l’ion le plus important pour le récepteur glutamatergiques NMDA?
Le calcium
Vrai ou faux? Le récepteur GABA fait également partie des récepteurs qui ont toujours leur queue C-terminal dans la cellule
Faux, c’est plutôt une classe de récepteur qui est resté traditionnelle
Vrai ou faux? Le récepteur GABA est un pentamère
Vrai
À quoi sert la sous-unité M2 dans les récepteurs GABA?
Elle vient filtrer les ions
Quels sont les ions qui passent dans les récepteurs GABA?
Les ions chlorure seulement
Quels sont des exemples de drogues venant agir sur les récepteurs GABA? (4)
- La pricrotoxine
- Les barbituriques
- Les benzodiazépines
- Les neurostéroïdes
Quel est le mécanisme d’action de la picrotoxine?
La drogue picrotoxine vient bloquer les récepteurs GABA. Ainsi, le système nerveux n’a plus de freins, il crée donc une crise d’épilepsie très profondes
Quel est le mécanisme d’action des barbituriques?
Les barbituriques vont plutôt venir augmenté les fonctions de ces canaux. On les utilise entre autres pour créer l’épilepsie.
Réviser la diapositive 6
Ok
Vrai ou faux? L’assemblage spécifique des différentes sous-unités détermine les propriétés du récepteur formé
Vrai
De quelle forme sont les récepteurs acétylcholine?
Ce sont des pentamères
Vrai ou faux? Les récepteurs acétylcholine dans le muscles et dans le cerveau ont les mêmes sous-unités
Faux
Quelles sont les différentes sous-unités du récepteur acétylcholine situé dans les muscles? (4)
- Alpha 1 (2)
- Bêta 1
- Gamma
- Sigma
Qu’arrive-t-il à la sous-unité gamma lorsque le muscle devient mature?
La sous-unité gamma est présente seulement dans le développement. Elle est remplacé par la sous-unité epsilone dans les muscles matures
Quelles sont les différentes sous-unités du récepteur acétylcholine situé dans le cerveau?
- Alpha 4 (2)
- Bêta 2 (3)
Vrai ou faux? Les sous unités alpha 4 présentes dans le récepteur d’acétylcholine dans le cerveau servent à fixer l’acétylcholine
Vrai
Qu’est-ce que le récepteur nACh?
C’est le récepteur nicotinique à l’acétylcholine. C’est un récepteur canal qui se lie à l’acétylcholine, mais également à la nicotine d’où son nom.
Vrai ou faux? Un récepteur muscarinique est plutôt un récepteur à protéine G
Vrai
Quelles sont les différentes sous-unités du récepteur nACh?
Il est composé de 5 sous-unités alpha-7. Ainsi, toutes les sous-unités peuvent lié l’acétylcholine.
Quels changements apportent les différentes compositions des sous-unités des récepteurs similaires (par ex. Les récepteurs de l’acétylcholine dans le cerveau et dans les muscles)? (5)
- Des changements dans la conductance ionique
- Des changements dans la perméabilité sélective à différents ions
- Des changements des intéractions intracellulaires
- Des changements dans l’adressage du canal
- Des changements dans la signalisation du canal
Réviser la diapositive 7
Ok
Qu’est-ce qu’un potentiel synaptique excitateur (PPSE)?
C’est lorsque la synapse va créer un potentiel d’action et dépolariser la membrane. Il va donc y avoir une entrée positive d’ion. En d’autres mots, les canaux sodiques seront ouverts.
Lorsqu’on voit un potentiel synaptique excitateur, au niveau de l’électrophysiologique (volt), de quel côté peut-on voir une déflexion?
Vers le haut
Lorsqu’on voit un potentiel synaptique excitateur, au niveau du courant, de quel côté peut-on voir une déflexion?
Vers le bas
Réviser la diapositive 8
Ok
Qu’est-ce qu’un potentiel synaptique inhibiteur (PPSI)?
C’est lorsque la synapse va créer l’inverse d’un potentiel d’action. Elle va va plutôt venir hyperpolariser la membrane. Il va donc y avoir une entrée négative d’ion. En d’autres mots, les canaux chloriques seront ouverts.
Lorsqu’on voit un potentiel synaptique inhibiteur, au niveau de l’électrophysiologique (volt), de quel côté peut-on voir une déflexion?
Vers le bas
Lorsqu’on voit un potentiel synaptique inhibiteur, au niveau du courant, de quel côté peut-on voir une déflexion?
Vers le haut
Réviser la diapositive 9
Ok
Qu’est-ce que la sommations des potentiels synaptiques?
Le neurone doit faire une intégration des signaux qu’il reçoit dans le temps et dans l’espace sans arrêt et ainsi envoyer un signal pour communiquer avec le restant des neurones. Cela dépend du seuil à atteindre. Pour atteindre ce seuil il doit donc avoir une sommation des évènements synaptiques dans les terminaisons dendritiques et les corps cellulaires.
De quoi dépend la sommation des évènements synaptiques?
Cette somme est tributaire de l’amplitude de chaque réponse, de l’espace, de la diffusion des signaux (résistance des membranes), la distance de parcours du potentiel d’action et le temps.
Quels sont les deux types de sommations des potentiels synaptiques?
- La sommation temporelle
- La sommation spatiale
Quelle est la cascade d’étape qui doit se produire avant que le neurone récepteur puisse procéder à la sommation des potentiels d’actions? (7)
- Libération des neurotransmetteurs
- Liaison des neurotransmetteurs aux récepteurs appropriés
- Les canaux ioniques s’ouvrent ou se ferment en réponse à la liaison des neurotransmetteurs
- Cela crée alors un changement de conductance et cause un courant électrique dans le neurone post-synaptique.
- Le changement de la conductance apporte un changement de potentiel synaptique
- Ce changement de potentiel synaptique va alors exciter ou inhiber le neurone post-synaptique
- Le neurone va alors faire la sommation de tout ces potentiels d’actions afin de déterminer s’il doit continuer ou non le potentiel d’action.
Réviser la diapositive 10
Ok
Vrai ou faux? L’équilibre ionique influence la direction du courant synaptique
Vrai
Vrai ou faux? Un récepteur canal n’a pas toujours la même perméabilité
Vrai
De quoi la perméabilité d’un récepteur canal dépend-t-elle? (2)
- Dépend du potentiel membranaire auquel le canal est confronté au moment de la liaison du neurotransmetteur
- Dépend de l’équilibre ionique de chaque côté de la membrane
Qu’est-ce que le gradient électrochimique permet donc de déterminer? (2)
- Sens du courant
- Fonction du récepteur
Que se produit-il si le potentiel membranaire est très bas (environ -100 mV)?
Le voltage va plutôt augmenter, puisque la membrane laissera passer des ions positives (Na+).
Avec le temps, le potentiel membranaire va augmenter et les ions K+ vont commencer à sortir de la membrane de plus en plus pour finalement venir atteindre un équilibre.
Que se produit-il si le potentiel membranaire est très haut (+70 mV)?
Ce sera plutôt les ions K+ qui sortiront de la cellule afin de venir diminuer le voltage de la membrane.
Que permet les pompes à Chlore KCC2?
Ces pompes permettent de pomper les ions chlorures hors de la cellule afin de garder l’équilibre entre les ions. Ainsi, lorsque nous avons un potentiel d’action sur un neurone GABAergiques, les ions chlorure vont pouvoir entrer dans la cellule et permettre le processus d’inhibition
Quelles sont les conséquences d’une défectuosité dans les pompes KCC2 (pompe à chlorure)?
Le chlore va alors s’accumuler davantage dans la cellule, car les pompes ne seront pas assez nombreuses ou assez efficace pour le faire sortir. Ainsi, lorsque nous allons avoir un potentiel d’action sur un neurone GABAergiques le chlore aura plutôt tendance à sortir de la cellule plutôt que de vouloir y entrer à cause du gradient de concentration.
Vrai ou faux? Un ion chlorure qui sort est l’équivalent d’une charge positive qui entre (sodium) dans le cerveau
Vrai
Réviser la diapositive 11
Ok
Qui suis-je? Je suis le récepteur à acétylcholine couplé aux protéines G
Les récepteurs muscariniques
Qui suis-je? Je suis un second messager très important des récepteurs couplés aux protéines G
L’AMP cyclique
Quelles sont les différentes classes de récepteurs des récepteurs couplés aux protéines G (métabotropiques)? (8)
- Glutamate
- GABA b
- Dopamine
- NE, Epi
- Histamine
- Sérotonine
- Purines
- Muscarinique
Quels sont les principaux récepteurs métabotropiques excitateurs (glutamate)? (3)
- Classe I
- Classe II
- Classe III
Donne quelques exemples des sous-unités du récepteur métabotropique excitateur (toute classe confondue)? (8)
Classe I:
1. mGlu R1
2. mGlu R5
Classe II:
1. mGlu R2
2. mGlu R3
Casse III:
1. mGlu R4
2. mGlu R6
3. mGlu R7
4. mGlu R8
Donne quelques exemples des sous-unités du récepteur métabotropique inhibiteur (GABA b)? (2)
- GABA b R1
- GABA b R2
Donne quelques exemples des sous-unités du récepteur métabotropique dopaminergique? (5)
- D1 A
- D1 B
- D2
- D3
- D4
Donne quelques exemples des sous-unités du récepteur métabotropique de la norépinéphrine et de l’épinéphrine? (5)
- alpha 1
- alpha 2
- Bêta 1
- Bêta 2
- Bêta 3
Donne quelques exemples des sous-unités du récepteur métabotropique de l’histamine? (3)
- H1
- H2
- H3
Donne quelques exemples des sous-unités du récepteur métabotropique de la sérotonine? (7)
- 5-HT 1
- 5-HT 2
- 5-HT 3
- 5-HT 4
- 5-HT 5
- 5-HT 6
- 5-HT 7
Quels sont les deux types de récepteur métabotropique des purines?
- Type A
- Type P
Donne quelques exemples des sous-unités du récepteur métabotropique des purines de type A? (4)
- A1
- A2a
- A2b
- A3
Donne quelques exemples des sous-unités du récepteur métabotropique des purines de type P? (5)
- P2x
- P2y
- P2z
- P2t
- P2u
Donne quelques exemples des sous-unités du récepteur muscarinique de l’acétylcholine? (5)
- M1
- M2
- M3
- M4
- M5
Réviser la diapositive 12
Ok
Quels sont les 4 mécanismes par lesquels un signal peut être terminé? Décris brièvement chacun de ces mécanismes.
- Désensibilisation du récepteur: Après un certain temps, même si un neurotransmetteur est toujours lié au récepteur, ce dernier reviendra à sa conformation initiale.
- Internalisation du récepteur: Il y aura donc endocytose du récepteur et dégradation par le lysosome
- Recapture du signal: Le ligand/neurotransmetteur sera enlevé de la fente synaptique soit les cellules gliales ou par le neurone présynaptique possédant son propre mécanisme de dégradation
- Dégradation du signal: Cela se produit surtout dans les muscles où l’acétylcholine sera coupé en deux par une enzyme présente dans la fente synaptique avant d’être recapturé par le neurone présynaptique
Réviser la diapositive 13
Ok
Qu’est-ce qui nous permet de décoder les signaux que nous recevons d’un neurone présynaptique?
Sous la membrane nous avons beaucoup de protéines (protéine de signalisation, protéine d’ancrage, des protéines d’échaffaudage, etc.) qui vont venir agir comme second messagers et comme régulateur des récepteurs nous permettant également de décoder le message envoyer.
Quels sont les rôles principaux de ces protéines de décodage? (3)
- Elles vont venir agir comme second messagers
- Elles vont permettre de décoder le message envoyé
- Elles permettent de réguler la présence des canaux et leur localisation
Quelle est la cascade de la signalisation via les récepteurs métabotropiques? (7)
- Le neurotransmetteur est relâché dans la fente synaptique
- Le neurotransmetteur va se lié au récepteur et l’active
- La protéine G subit un changement de conformation causé par l’activation du récepteur
- La protéine G vient activité une protéine effectrice
- La protéine effectrice vient activer un second messager
- Le second messager vient activé un effecteur tardif
- L’effecteur tardif vient faire l’action voulu.
Pourquoi y a-t-il autant d’étapes pour arriver à un but dans ce type de signalisation?
Pour améliorer le contrôle de la synapse.
Quelles sont les différentes formes de la protéine G? (3)
- Gs : Présente dans les synapses excitatrices
- Gi: Présente dans les synapses inhibitrices
- Gq: Peut être présente dans tous les types de synapses. Elle dépend du processus, mais peut être inhibitrice ou excitatrice.
Réviser la diapositive 16 et bien comprendre les exemples
Ok
Quel mécanisme vient accroitre l’efficacité de la signalisation?
L’amplification
Dans la cascade de signalisation, quelles sont les étapes amplificatrices?
- Le récepteur passera transmettra son activation à plus d’une protéine G, il y aura donc amplification à cette étape.
- La protéine effectrice, une fois active par les protéines G, va venir produire beaucoup de messager seconds. Il y a donc une deuxième amplification.
- Ces AMP cycliques vont venir activé l’effecteur tardif (protéine kinase par ex) qui lui va venir agir sur plusieurs molécules, donc une dernière amplification du signal.
Réviser la diapositive 17
Ok
Vrai ou faux? Les récepteurs NMDA et AMPA sont des pentamères
Faux, ce sont des tétramères
Vrai ou faux? Les récepteurs synaptiques transportent beaucoup de bagages
Vrai
On affirme que les récepteurs synaptiques transportent beaucoup de bagages. Quel élément de leur structure leur permet cela?
La queue cytoplasmique très longue (C-terminal). Dûe à sa longueur beaucoup d’éléments de la cellule peuvent s’y fixer et agir avec le récepteur.
Réviser la diapositive 18
Ok
Une étude effectuée avec des nanobodies ont cherché à comprendre l’internalisation des récepteurs à protéines G. Quelles sont les trois conclusions qu’ils ont pu tirer?
- Dans l’endosome, le ligand est toujours actif
- Il y a ainsi deux vagues de signalisation (intramembranaire et intracellulaire)
- Les récepteurs terminent par aller dans l’endosome pour être recyclés
À quoi sert cette deuxième vague de signalisation intracellulaire?
Elle vient activer les seconds messagers plus profonds.
Vrai ou faux? Ainsi, les récepteurs aux protéines G peuvent être fonctionnels même après l’internalisation dans la cellule
Vrai
Réviser la diapositive 19
Ok
Qu’est-ce que la spécificité intracellulaire?
La spécificité intracellulaire fait référence à la localisation précise des processus biologiques ou des molécules au sein de la cellule. Par exemple, certaines protéines, enzymes ou réactions ne s’activent qu’à des endroits spécifiques, comme près de la membrane plasmique, dans les mitochondries, ou autour du noyau.
Vrai ou faux? La phosphorylation est un mécanisme majeur de la signalisation?
Vrai
Quel est le rôle de la protéine kinase?
Elle vient phosphorylé une protéine, donc déposer un groupement phosphate sur un acide aminé. Le groupement phosphate provient souvent de l’ATP
Quels sont les trois acides aminés qui peuvent accepter un groupement phosphate?
- Sérine
- Thréonine
- Tyrosine
Quel est le rôle de la phosphatase?
Elle va plutôt venir retirer un groupement phosphate d’une protéine.
Quels sont les effets principaux de la phosphorylation d’une protéine?
La phosphorylation d’une protéine peut totalement changer sa fonction, ou seulement la moduler légèrement, ou changer ses interactions avec d’autres protéines.
Réviser la diapositive 21
Ok
Quel est la caractéristiques principale des épines dendritiques?
Elles sont dynamiques. Ainsi, le dendrite peut rétracter les épines, les élargir, les étirer, etc. Elle peut donc moduler les contacts avec ces partenaires en modifiant les épines dendritiques
À quoi pourrait servir l’épine dendritique (hypothèse)? (2)
- Augmentation de la surface de contact du dendrite et aide à outreach (faire des connexions plus loins)
- L’épine dendritique serait un micro-compartiment biochimique permettant d’intégrer au premier niveau un signal sinaptique. Elle sera un peu un filtre des synapses reçu (elle transmet l’information jugées pertinentes seulement)
Que peut-on dire des épines dendritiques minces?
Les épines dendritiques minces sont souvent longue et n’ont pas de partenaire encore. Elles essaient donc d’aller chercher un partenaire en s’allongeant
Que peut-on dire des épines dendritiques en forme de champignon?
Les épines dendritiques en forme de champignon sont les plus mature, les plus potentialiser. Leur impact ne sera pas le même que celle des minces par exemple, car elles sont beaucoup plus fiables, ont plus de récepteurs, etc.
Que peut-on dire des épines dendritiques stubby?
Ce sont des épines dendritiques qui ont un partenaire, mais sont un peu moins mature que les épines dendritiques en forme de champignon.
Vrai ou faux? Les épines dendritiques semblent favoriser la signalisation excitatrice. En fait, les signalisations inhibitrices sont très rare
Vrai
Où retrouve-t-on le plus souvent les signalisations inhibitrices? (2)
- Le tronc dendritique
- Les corps cellulaires
Réviser la diapositive 22
Ok
Qui suis-je? Je suis le détecteur de coïncidence de l’épine
Le récepteur NMDA
Pourquoi appel-t-on les récepteurs NMDA des détecteur de coïncidence?
Car trois évènements doivent coïncider en même temps pour que le récepteur s’ouvre et laisse passer les ions Ca2+.
1. Le récepteur NMDA doit se lier au glutamate
2. Le récepteur NMDA doit se lier à la D-sérine (souvent dans le milieu) ou à la glycine (permet de retirer le magnésium de l’embouchure du canal)
3. Il doit y avoir un changement de voltage
Réviser la diapositive 23
Ok
Au microscope électronique, nous pouvons observer que le neurone post-synaptique est beaucoup plus opaque (plus dense) que le neurone présynaptique. Qu’est-ce qui explique cette observation?
Le neurone postsynaptique est très riche en récepteurs et messagers seconds, etc. Entre autres par l’échafaudage spécifique des protéines signalétiques
Réviser la diapositive 24
Ok
Complète la phrase suivante:
Les niveaux de calcium intracellulaire sont __________ et très ___________ régulés
A) Hautement et lentement
B) Peu et rapidement
C) Hautement et rapidement
D) Peu et lentement
C)
Que peut-on dire du gradient de concentration du calcium?
À l’extérieur de la cellule, sa concentration est de l’ordre du milimolaire (1.2 mM) alors qu’à l’intérieur de la cellule, le calcium libre est plutôt de l’ordre de 100 nM. Ainsi, il y a un gradient considérable entre l’intérieur et l’extérieur de la cellule
Pourquoi le calcium est à une concentration si basse dans la cellule?
Le calcium au niveau micromolaire dans la cellule est toxique pour cette dernière.
Le calcium, malgré sa toxicité pour la cellule, est un des messagers principal de cette dernière. Comment l’utilise-t-elle alors?
La stratégie de la cellule est d’augmenter sa concentration très rapidement et très localement pour un court laps de temps. Il doit donc avoir un grande régulation pour pouvoir permettre ce mécanisme.
Quelle est l’une des conséquences principales d’un neurone actif électriquement?
La concentration de calcium augmente, c’est donc plus nocif pour la cellule. Le calcium est un rapporteur de l’activité électrique du neurone (C’est d’ailleurs pour cela qu’on se sert des senseurs de calcium pour observer l’activité des neurones)
Réviser la diapositive 25
Ok
Quel est le rôle de la CaM kinase II?
Elle décode le calcium à l’aide d’une enzyme, soit la calmoduline. Elle a également comme rôle de phosphoryler plusieurs subtrats et contrôle l’apprentissage et la mémoire de cette façon.
Vrai ou faux? La CaM kinase II est présente dans le noyau, les dendrites et le soma
Faux, seulement dans les dendrites et le soma, pas dans le noyau.
Qu’a-t-on conclut de l’expérience fait avec la CaM kinase II transloqué avec une GFP lors de la stimulation avec du glutamate (synapse)?
Avant la synapse on voit que les kinases sont dispersés dans les axones.
Lorsque le glutamate est intégré au milieu, elle se dirige dans les épines dendritiques instantanément. Lorsque le glutamate est retiré elle redevient dispersé à l’exception de quelques kinases.
Décris la structure de la CaM kinase II
C’est un multimère composé de 12 sous-unités. Elle est en forme de beigne, mais ce n’est pas un canal, puisqu’elle n’est pas attaché à la membrane.
Décris le mécanisme d’activation et d’autophosphorylation de la CaM kinase II en réponse aux oscillations du Ca2+?
Lorsqu’un ion de calcium se lie à la CaM kinase II, le bras se déplace et active la sous-unité. Cette sous-unité activé, durant les prochaines fluctuations de Ca2+ va venir contribuer à phosphoryler les sous-unités adjacentes afin de conserver la calmoduline du cycle précédent. Cela va venir faire la mémoire de l’enzyme
De Koninck et Schulman ont par la suite démontré par leur expérience la sensibilité de la alphaCaMKII à la fréquence des oscillations du Ca2+. Quels ont été leur conclusions?
Résultats:
Activation dépendante de la fréquence:
À basse fréquence des oscillations de Ca²⁺ (par exemple, 1 Hz ou moins), la αCaMKII montrait une faible phosphorylation, car chaque oscillation était insuffisante pour maintenir l’activation entre les cycles.
À haute fréquence (par exemple, 4 Hz ou plus), la phosphorylation sur Thr286 augmentait significativement. Les oscillations rapprochées maintenaient la présence de Ca²⁺/CaM, favorisant l’autophosphorylation.
Phosphorylation persistante :
Une fois phosphorylée sur Thr286, la αCaMKII restait partiellement active même après la disparition du stimulus calcique. Cette propriété est cruciale pour des processus comme la mémoire synaptique.
Conclusion:
Mécanisme adaptatif :
La αCaMKII peut intégrer la fréquence des oscillations de Ca²⁺ et répondre uniquement aux fréquences élevées, un phénomène clé dans la plasticité synaptique comme la potentialisation à long terme (LTP).
Implication physiologique :
Cette sensibilité à la fréquence permet à la CaMKII de distinguer les stimuli calciques transitoires (fréquences faibles) des stimuli associés à une activité synaptique intense (fréquences élevées), comme lors de l’apprentissage ou de la mémoire.
Réviser les diapositives 26 à 29
Ok
À quoi sert toute la signalisation locale qui se produit lors de chaque potentiel d’action? (2)
- Adaptation locale de la synapse
- Transmettre de l’information au reste du neurone
Que signifie adaptation dans le contexte d’une synapse?
Réguler la localisation et la quantité de récepteurs
Décris brièvement le mécanisme de livraison de récepteurs à la synapse (fente synaptique)?
Les récepteurs sont apporté à la membrane par des vésicules. Ils seront ainsi accrocher à la membrane par exocytose. En revanche, il sera en dehors du bouton terminal. Ils devront donc diffuser latéralement afin de rejoindre la fente synaptique. Le processus inverse se fait pour leur endocytose.
Réviser la diapositive 32
Ok
Réviser l’expérience permettant de déterminer d’où viennent les récepteurs de la synapses présentée aux diapositives 33 à 39
Ok
Qui suis-je? Je suis une technique prmettant de résoudre la localisation précise des protéines synaptiques
La nanoscopie optique avec le méthode STORM (STorchastic Optical Reconstruction Microscopy)
Mais comment les récepteurs sont-ils organisés à la synapse par rapport à la source de neurotransmetteurs? Décris brièvement l’expérience présentée.
Pour répondre à cette question, nous allons utilisé la nanoscopie optique. Nous allons marqué un élément pré-synaptique et un élément post-synaptique. Ce que certaines études ont démontré avec ces techniques (encore nouveau) c’est qu’il y a un nano-alignement très régulé entre la position des vésicules à neurotransmetteurs et les récepteurs. Ce qu’on croit également, c’est que le nano-alignement serait favoriser par des protéines dans la fente synaptique qui serait transmembranaire et viendrait s’accrocher les unes aux autres afin bien aligner les choses.
Réviser les diapositives 40 à 42
Ok
Vrai ou faux? L’arborisation d’un neurone est très complexe. Ainsi, le noyau est parfois très loin d’une synapse qui se fait dans l’une de ces dendrites
Vrai (Réviser la diapositive 43)
Quels sont les différents mécanismes utilisés pour signaler le noyau d’une synapse? (5)
- La signalisation électrochimique
- Les vagues calciques regénératives
- Endosomes
- Diffusion de protéines
- Transport actif de protéines/organites
Réviser la diapositive 45
Ok
Qui sont les livreurs de cargo (vésicules) principaux responsable du transport actif de protéines/organites? (2)
- Kinésine
- Dynéine
Quel est le moteur de ces livreurs de cargo?
La myosine qui va consommer de l’ATP pour faire avancer la protéines.
Quelles structures du microsquelettes va agir comme autoroute pour les livreurs de cargo? (2)
- Les microtubules
- Les filaments d’actine
Vrai ou faux? Une combinaison de cascades convergent au noyau pour réguler la transcription
Vrai
Vrai ou faux? Tous ces signaux convergent vers un besoin, s’il manque un élément, il veut dire d’autres choses
Vrai
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Ok
Comment l’information en provenance du corps cellulaires peut-elle se rendre à la synapse, de manière spécifique?
Par transport, livraison ciblée et transcription locale
Depuis quelques années, il existe une hypothèse que la livraison locale serait régulée par une protéine spécifique. Quelle est-elle?
La CaMKII
Comment la CaMKII viendrait réguler la livraison locale?
Les molécules (endosomes)/organites circulent sur les kinésines et les dynéines sur les microtubules. Cependant, pour s’assurer que les cargos vont au bons endroit ils doivent avoir un signal. C’est ainsi que la CaMKII viendrait phosphoryler la kinésine ou la dynéine afin qu’elle relâche son cargo dans la dendrite voulu. La CaMKII serait concentrer près de la synapse afin de faire sa fonction.
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Ok
Quelques autres expérimentations ont permis de démontrer que la CaMKII serait potentiellement lier à la plasticité structural de l’épine. Pourquoi affirme-t-on cela?
La CaMKII vient jouer dans la potentialisation de la synapse. En effet, elle permet d’augmenter le nombre de récepteurs sur un dendrite, ce qui permet à la synapse de changer de look complètement et d’être plus potentialiser (forme de champignon au lieu de stubby).
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Ok
Retrouve-t-on des ribosomes dans les épines?
Oui
Vrai ou faux? Les dendrites ont des ribosomes et peuvent traduire des protéines
Vrai
Les ARN messagers sont transportés dans les microvésicules vers les dendrites afin que les ribosomes
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Ok
Quelle est l’hypothèse de l’étiquette synaptique?
La dynéine/kinésine se déplacerait sur les microtubules avec sa vésicule. Cependant, comment savoir à quel dendrite livrer la vésicule? Il y a donc un groupe de protéines qui vient intéragir avec la dynéine/kinésine pour refuser ou accepter le matériel. Il faudrait donc de certaines intéractions protéine-protéine pour que la vésicule soit accepté et libérer dans la dendrite. Une fois cette interaction faite, la vésicule est transférée aux filaments d’actine, donc sur la myosine, pour venir faire la livraison de son colis.
Que signifie l’étiquette synaptique?
C’est l’ensemble de protéines responsables de la réception (acceptation ou refus) des marchandises
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Ok
Pour rendre une transmission synaptique plus forte ou plus faible il y a des changements à plusieurs niveaux. Quels sont-ils? (3)
- Structural
- Biochimique
- Physiologique
Quel est le modèle utilisé pour étudier la plasticité synaptique? Explique pourquoi.
L’hippocampe de la souris, car sa circuiterie est très simple.
Quel est la circuiterie utilisé pour étudier la plasticité synaptique?
Le circuit débute dans le perforant path qui fait synapse sur des cellules granulaires dans le gyrus denté. Cela fait synapse sur des cellules que nous appelons CA3 qui fait synapse sur une autres régions appelé CA1 par les axones du collatéral de Schaffer.
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Ok
Vrai ou faux? En stimulant des synapses à une certaine fréquence, on modifier leur force
Vrai (plasticité)
La plasticité bi-directionnelle implique deux types de synapses. Quelles sont-elles?
- Long-term potentiation (LTP)
- Long-term depression (LTD)
Décris la LTP
Le LTP est un processus d’augmentation durable de la force synaptique entre deux neurones après une stimulation répétée et intense. C’est un mécanisme clé impliqué dans l’apprentissage et la mémoire.
Quel est le mécanisme de la LTP? (3)
- Dépolarisation intense de la membrane post-synaptique.
- Activation des récepteurs NMDA par le glutamate, entraînant une entrée massive de calcium dans la cellule post-synaptique.
- Les niveaux élevés de calcium activent des kinases (comme la CaMKII), qui augmentent la densité des récepteurs AMPA dans la membrane post-synaptique.
Décris la LTD
Le LTD est l’inverse du LTP. Il représente une réduction durable de la force synaptique, essentielle pour des processus comme l’effacement de la mémoire ou le raffinement des circuits neuronaux.
Quel est le mécanisme de la LTD? (2)
- Stimulation faible et prolongée entraîne une activation modérée des récepteurs NMDA.
- Les niveaux modérés de calcium activent des phosphatases (plutôt que des kinases), ce qui entraîne une internalisation des récepteurs AMPA de la membrane post-synaptique.
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Ok
Vrai ou faux? L’effet d’un LTP ou d’un LTD durent quelques heures
Vrai
Vrai ou faux? La plasticité est synapse dépende
Vrai, si on induit un tétanus seulement dans une synapse et pas dans l’autre, seulement celle ayant reçu le tétanus augmente par rapport à l’origine
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Ok
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Ok
Quelle est l’hypothèse proposée pour augmenter la quantité de récepteurs AMPA?
Ce serait dans le long-term potentiation. Ainsi, avec un stimulus plus intense viendrait plus de récepteurs pour lier plus de protéines d’ancrage, ce qui apporterait un meilleur alignement dans la synapse
Quelle est l’hypothèse proposée pour diminuer la quantité de récepteurs AMPA?
Ce serait dans le long-term depression. Ainsi, avec une moins grande stimulation viendrait l’internalisation des récepteurs, il serait moins aligné avec la synapse.
Vrai ou faux? Que pour se soit pour augmenter ou pour diminuer la quantité de récepteurs AMPA, les deux phénomènes nécessiteraient à la fois l’activation du récepteur NMDA et l’augmentation post-synaptique de Ca2+
Vrai
Comment peut-on alors expliquer qu’un même récepteur et un même ion pourrait faire une potentiation et une dépression?
Il y a des évidences suggérant que les récepteurs NMDA ont une activité non-ionique (métabotropique) qui active la LTD. En d’autres mots, le glutamate viendrait activer le récepteur NMDA, mais le canal n’a pas besoin de laisser passer du calcium pour activer le LTD. Il doit seulement avoir un changement de conformation de la queue cytoplasmique.
Le tout a été trouvé à l’aide d’une nouvelle technique de FRET et avec une nouvelle drogue qui venait seulement bloquer l’entrée d’influx de calcium. On a pu ainsi observer que le LTD avait toujours lieu même sans l’entrée de calcium
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Ok
Qui suis-je? Je décode l’activité ionique et non-ionique des récepteurs NMDA afin d’engager un bon changement de force synaptique dans le LTD et le LTP
Les échaffauts de protéines
Vrai ou faux? L’activité ionique (Ca2+) et non-ionique des récepteurs NMDA est enseuite décodée par ces échaffauts de protéines pour engager les changements de force synaptique
Vrai
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Ok
Vrai ou faux? Les potentiels d’action axonal et dendritique sont différents l’un de l’autre
Vrai
Avec quelle technique a-t-on redécouvert le potentiel d’action dendritique?
Avec le patch clamping de deux électrodes sur le même neurone. Une au niveau du soma et l’autre sur une dendrite
Qu’arrive-t-il au potentiel d’action si nous envoyons un courant électrique dans le soma?
Nous allons d’abord observer un potentiel d’action dans le soma, puis un autre dans la dendrite moins fort et plus étendu que celui dans le soma par la suite.
Qu’arrive-t-il au potentiel d’action si nous envoyons un courant électrique dans le dendrite?
Il va avoir une augmentation du potentiel dendritique, mais il y aura tout de même une augmentation plus prononcé au niveau du soma qui va par la suite se propager de nouveau dans la dendrite
Vrai ou faux? Ainsi, le potentiel d’action (PA) est d’abord détecté au corps cellulaire et ensuite dans les dendrite
Vrai
Quelle est la relation entre la distance à parcourir du soma pour aller au dendrite?
Plus la distance est grande, plus il y a un délais avant que le dendrite reçoivent le potentiel d’action
Quelle est la relation entre l’amplitude du potentiel d’action et la distance à parcourir pour aller au soma?
Plus le distance est grande, plus l’amplitude diminue au niveau du dendrite
Vrai ou faux? Plus on attend après le break-in de la membrane du dendrite, plus l’amplitude du potentiel d’action baisse
Vrai
Vrai ou faux? Le potentiel d’action dendritiques ont des propriétés différentes de celles du potentiel d’action axonale (plus lent, amplitudes variables, etc.)
Vrai
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Ok
Dans un cas où le dendrite et l’axone envoie des potentiels d’action presque simultanément. Que se produit-il lorsqu’il y a l’entrée synaptique qui arrive juste avant un potentiel d’action dendritique?
Il y aura potentialisation de la réponse synaptique
Dans un cas où le dendrite et l’axone envoie des potentiels d’action presque simultanément. Que se produit-il lorsqu’il y a l’entrée synaptique juste après le potentiel d’action dendritique?
Il y aura dépression de la réponse synaptique
Vrai ou faux? Nous croyons que c’est tous ces patrons d’activités et de timing pré et post synaptique qui va déterminer si une synapse décide de se renforcir ou de s’affaiblir. Le futur sera dans la décodage de tous ce timing spatio-temporel pour comprendre comment s’encode la mémoire
Vrai
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Ok
Les phénomènes de LTP et LTD décrit précédemment ne sont que pour quelques heures. Quel élément faut-il avoir afin de garder cette plasticité à très long-terme.
La plasticité à très long terme nécessite la transcription génétique
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Ok
Bref, après les notions vues aujourd’hui, quelles protéines sont impliquées dans la plasticité synaptique?
- Récepteur NMDA
- Récepteur AMPA
- CaMKII
- Etc.
Quelle est la pertinence de ces modèles de plasticité synaptique (incluant les processus impliquant les protéines citées dans la question précédente) sur la mémoire et l’apprentissage?
Un nombre collosal d’exemples montrent que les manipulations moléculaires de protéines impliquées dans la plasticité synaptique mènent à des déficits dans la mémoire et l’apprentissage dans des modèles animaux
En d’autres mots, si les processus vue aujourd’hui sont bloqué, les processus d’apprentissage ne sont pas possibles
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Ok
Que se produit-il avec les synapses inhibitrices dans les personnes qui ont de la douleur chronique?
Lorsqu’on reçoit de la douleur, notre neurone sensoriel émet un potentiel d’action. Ce potentiel va activé un neurone dans la moelle épinière. Ce neurone de la moelle épinière vient émettre un autre potentiel d’action qui se dirige vers le cerveau pour lui dire que nous avons ressenti de la douleur.
Le neurone sensoriel va venir libérer du glutamate au neurone de la moelle épinière, mais va également venir faire synapse avec un interneurone qui lui va libérer plutôt du GABA au neurone de la moelle épinière (vient atténuer la douleur). Dans la douleur chronique, ce neurone GABAergique a une perte de protéine KCC2, ce qui fait qu’il y aura une accumulation des ions chlore dans le neurone et lorsque le canal GABAergique va s’ouvrir les ions chlore vont sortir au lieu de rentrer. Il ne fera donc pas d’inhibition.
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Ok
