Neurotransmission et plasticité 2 Flashcards
En quoi consiste la notion de force synaptique?
Amplitude du potentiel postsynaptique (PPS) en répons à un PA dans le neurone présynaptique
= Poids synaptique/Force de communication
Quels sont les 3 paramètres présynaptiques et le paramètre postsynaptique qui modulent la force synaptique?
- Entrée/diffusion de Ca++ (pré)
- Nb de zones actives (pré)
- Machinerie moléculaire de fusion vésiculaire (pré)
- Nb et nature des récepteurs (post)
Quelle est la définition de la plasticité synaptique?
Changement de la force de la transmission synaptique induite par un PA (dépendant du changement d’acti électrique)
Pour quoi la plasticité synaptique est-elle importante (2)?
– Impliquée dans le développement des circuits neuronaux
(Pendant dvt du cerveau: modif de connectivité et activité des neurones)
– Corrélat cellulaire de la mémoire (traces ménisques durables)
Quelles sont les 2 dimensions en fonction desquelles la plasticité synaptiques est classée?
-
Temps:
→ Plasticité à court terme
→ Plasticité à long terme -
Espace:
→ Mécanismes pré-synaptique
→ Mécanismes post-synaptique
Qu’entraîne la plasticité à court terme?
Augmentation ou diminution de la force synaptique
→ Possible Implication dans la mémoire à court terme
Temps de la plasticité à court terme?
100ms - qques sec - moins de 10min
Qu’est-ce que la FACILITATION?
AUGMENTATION de la force synaptique à court terme
Qu’est-ce que la DÉPRESSION?
DIMINUTION de la force synaptique a court terme
Dépression/Facilitation sont des phénomènes pré ou post-synaptiques?
Largement pré-synaptiques
VRAI/FAUX: Les sommations spatiale et temporelle sont des phénomènes chimiques présynaptiques, détectables électriquement en postsynaptique
VRAI
De quoi dépend la force de la facilitation?
Dépend de intervalle de temps entre deux PA émis (fréquence)
Qu’est-ce que la facilitation?
En réponse à l’émission de PA à plusieurs reprises (2 PA sépraés par une 10aine de msec) sur un neurone présynaptique, le PPS suivant va augmenter
Facilitation = Gain d’amplitude (différence de de PPS) quand ont émet un PA (présynaptique) à haute fréquence
Qu’est-ce qui impact la réponse du PA (PPS) lors des processus de facilitation et de dépression? (2)
- “Histoire” (récente) de la synapse (via Ca(2+) et réserve de vésicule)
-
Activité présynaptique (si l’intervalle entre les PA change, l’amplitude de facilitation fluctue)
=> Paramètres de temps + nb PA
La facilitation peut-elle être différente en fonction du type de neurones?
Oui
Pour une fréquence d’émission de PA tous les 10msec, combien vaut la facilitation? (%)
30-35%
Peut-on mesurer une facilitation lors d’une période réfractaire?
NON car 1 seul PA est émis
Quel est l’effet de la facilitation pour un neurone inhibiteur?
Augmentation de PPS en réponse à une haute fréquence d’émission de PA (même chose) mas au lieu de dépolariser, il y a hyperpolarisation (PPSI)
Qu’observe-t-on au niveau de la facilitation quand on emmet un train de PA?
Au bout d’un moment, atteinte d’un plateau
= Saturation
Plus l’intervalle entre les PA est court (fréquence haute) plus la facilitation…
Augmente
Quels sont les 2 évènements de plasticité à court terme?
- Facilitation
- Dépression
Qu’est-ce qu’une synapse “naïve”?
Synapse dans laquelle il n’y a pas eu d’activité (émission de de PA) précédente, elle est donc hors période de plasticité
À quoi est dû le phénomène de facilitation?
Lorsqu’une synapse naïve libère une vésicule de NT lors d’un premier PA, au moment de l’arrivée du 2ème PA, le Ca(2+) résiduel laissé par l’émission de la vésicule se surajoute au nouveau Ca(2+) entrant venant du 2ème PA
→ Augmentation de Ca(2+) présynaptique (↑proba de libération)
→ Augmentation de l’amplitude (changement non linéaire)
→ Augmentation de nb de vésicules libérées (NT)
VRAI/FAUX: la facilitation s’applique si on a pas le temps de remettre le PA à un niveau basal
VRAI (fréquence)
Pour quelle synapse s’applique le phénomène de facilitation (caractéristique d’une synapse facilitatrice)?
Probabilité de libération faible, machinerie peu efficace à [Ca] faible
(si [Ca] élevée, grosse libération, car neuropeptides)
==> inverse de la dépression
VRAI/FAUX: On pense que la plasticité à court terme est impliquée dans les phénomènes de mémoire à court terme et mémoire de travail
VRAI
Est-ce que la facilitation est un concept uniquement valable pour les neurones excitateurs?
Non, tout aussi valable pour les neurones inhibiteurs
Qu’est-ce que la dépression?
Diminution de la libération de NT et donc de la force synaptique (= PPS) en réponse à une activité synaptique (PA) soutenue
→ Appauvrissement du pool de vésicules prêtes à fusionner lors de l’émission de 2ème PA
→ Diminution de la probabilité de libération
Est-ce que la dépression peut aussi se faire dans les synapses inhibitrices?
Oui
Concernant la dépression, est-ce qu’un observe également un plateau au bout d’une certain moment?
Oui
==> La dépression est le phénomène “miroir” de la facilitation (exact opposé)
De quoi dépend le niveau de dépression?
De la quantité de neurotransmetteurs déjà libérés
Pour quelle synapse s’applique le phénomène de dépression (caractéristique d’une synapse “dépressive”)?
Synapse avec une forte probabilité de libération (neurone très acitf)
=> Synapse efficace pour libérer des NT lors d’un PA peu importe si faibe ou haute fréquence (train de PA)!!!
VRAI/FAUX: La transmission synaptique est dépendant du nombre de vésicules présynaptiques prêtes à fusionner
VRAI
Quels sont les 2 causes impliquant une diminution du nombre de vésicules disponibles?
-> Les conditions qui font que le dépression augmente…
– Plus de dépression quand la réserve de vésicule est petite
– Plus de dépression quand la probabilité de libération est élevée
Qu’est-ce qui détermine le couplage entre l’activité électrique et la fusion vésiculaire présynaptique? (3)
- Machinerie moléculaire de fusion vésiculaire
- Présence de tampon protéique de calcium dans la terminaison présynaptique
- Quantité de canaux calciques présynaptiques
VRAI/FAUX: Une synpase facilitatrice devient dépressive si la stimulation dure trop longtemps (pas le temps de recapturer/reconstituer la réserve de NTs)
Vrai mais bon, balek, c’est pas la question
Quel est l’explication du phénomène de dépression?
- Synapse avec une forte réponse au Ca (histoire)
==> si un seul PA, réponse déjà forte -
Nb restreint de vésicules
==> si plusieurs grosses relâches au début, pas assez de NT pour continuer l’activité
==> diminue avec le temps
Est-ce que neurones peu actifs sont généralement dépressifs?
Non au contraire, ceux peu actifs sont souvents facilitateurs
La plasticité à court terme concerne quel intervalle de temps?
10aine de msec
Quelle est la différence entre facilitation et potentialisation?
Facilitation: processus de plasticité à court terme (quelques msec)
Potentialisation: processus de plasticité à long terme (heures)
La région CA1 de l’hypoccampe est une région importante pour quoi?
Pour le processus de formation de nouvelle mémoire (à long terme)
Quelle est l’utilité de l’hippocampe?
Mémoire à long terme (plutôt apprentissage, pas stockage)
Cas de Henry Molaison: Suite à des crises d’épilepsie violentes originaires du lobe temporal (et se propageant dans tous les hémisphères), une ablation bilatérale du lobe temporal (hippocampes) a été effectuée, qu’est-ce que ça à entrainé?
Amnésie antérograde = perte de la capacité a former une nouvelle mémoire (incapacité d’apprentissage)
=> Mais pas de perte de la capacité d’apprentissage moteur!!!
Qu’est-ce qu’une amnésie rétrograde?
Perte de la mémoire à long terme de souvenirs anciens
Donner quelques différents types de mémoire dans le cerveau (4)
- Motrice
- Épisodique
- Court terme
- Long terme
Quelles sont les 2 sous catégories de la mémoire à long terme?
- Mémoire passée (rétrograde)
- Nouvelle mémoire (antérograde)
VRAI/FAUX: La mémoire à court terme peut être conservée chez quelqu’un qui présente un syndrome amnésique
VRAI
Quels sont les 2 éléments dans notre cerveau qui permettent la navigation spatiale ( système de “GPS” du cerveau)
- Hippocampe
- Cortex entorhinal
Le neurone CA3 de l’hippocampe est quoi?
Glutamatergique (libère du glutamate sur le neurone CA1 par contact synaptique)
Quel est le chemin de la transmission synaptique dans l’hypocampe
PA provient du cortex entorhinal
→ Girus dentelé → Neurone pyramidal CA3 (Schaffer) → Neurone pyramidal CA1 (synapse glutamatergique avec récepteurs AMPA + NMDA)
Où se fait l’étude de la plasticité synaptique?
Partie postérieure de l’hippocampe (CA1)
- Quelle est le déroulement + observations de l’expérience de potentialisation à long terme in vitro?
- Combien de temps les traces mnésiques peuvent-elles rester observables?
Suite un tétanus (haute stimulation très brève) puis retour à une fréquence de stimulation faible:
→ Neurone génère pendant des dizaines de minutes un potentiel excitateur bien plus élevé que d’ordinaire (Amplitude doublée de manière durable)
==> Traces mnésiques restent observable à plus long terme encore (jours)
Que nous permet de conclure l’expérience in virto sur la potentialisation à long terme (PLT)?
La terminaison synaptique peut changer durablement suite à un évènement extrêmement bref (tétanus) et est spécifique à la voie synaptique activée (stimulée)
==> Sélectivité du processus de mémorisation à long terme
Comment éviter les phénomènes de plasticité à court terme quand on effectue une expérience in vitro sur des neurones?
Stimulation à faible fréquence ~1x toutes les 20sec (très lent)
Qu’est-ce qu’un tétanus?
Stimulation à 100 Hz pendant 1s
Qu’est-ce que le NMDA?
Récepteur ionotropique au glutamate
Quelles sont les particularités du récepteur NMDA?
- Sites de liaison au glutamate
- Bloc de Mg(2+) au niveau du canal lors d’une potentiel de membrane proche du repos
Quelles sont les 2 contraintes au passage de Ca(2+) à travers le canal NMDA?
- Contrainte présynaptique d’activité (dépend du glutamate)
- Contrainte de l’activité post synaptique (potentiel de repos permet la présence du bloc de Mg(2+))
Comment faire pour faire passer le Ca(+) dans NMDA (activation de NMDA)?
(mécanisme d’induction du PLT)
- Liaison au Glutamate (NT)
- Dépolarisation du neurone postsynaptique pour retirer le bloc de Mg(2+)
==> 2 évènements coïncident (suite à une stimulation à haute fréquence, tétanus)
Que permet de Ca(2+) au niveau du récepteur NMDA? (2)
- Dépolarisation
- Second messager dans la cell
À quoi le récepteur NMDA est-il perméable?
Au Ca(2+) (et Na+)
(sous 2 contraintes)
À quoi le récepteur AMPA est-il perméable?
Na+ (pas Ca)
Quels sont les 2 récepteurs ionotropiques présents sur une synapse (CA3-CA1) glutamatergique post-synaptique?
- NMDA
- AMPA
Quel est le mécanisme de PLT (phase initiale)?
(4 étapes)
- Dépolarisation -> entrée de Ca(2+) et Na+ via AMPA et NMDA
- Activation de Calmodulin et PKC
- Phosphorylent le machinerie de la fusion des grosses vésicules contenant AMPA (≠ vésicules de NT)
- Externalisation de récepteurs AMPA (via fusion des vésicules)
Donner les effets de l’activation de AMPA et NMDA en phase initale et en phase tardive
Phase initiale: Externalisation de récepteurs AMPA
Phase tardive: Modulation de la transcription => Plasticité structurelle
Quel est le mécanisme de PLT à encore plus long terme (phase tardive)
- Ca(2+) libéré par NMDA active calmodulin
- Calmodulin active Adénylate cyclase (AC)
- AC active PKA (AMPc fait dissocier les sous-unités)
- PKA transloquée dans le noyau active CREB
- Augmentation de la transcription génétique de certains gènes responsables de la plasticité structurelle
Que se passe-t-il si on inhibe la synthèse de protéines en phase tardive de PLT?
PLT diminue
=> Retour à l’état initial (synapse)
Pour quelle situation le cerveau peut avoir recours à une dépression à long terme (DLT)?
Pour oublier un souvenir traumatique
Quel est le mécanisme de DLT?
Même principe que la PLT mais quelques différences:
- Faible augmentation du calcium (via NMDA) active des prot phosphatases
- Déphosphorylation des récepteurs AMPA (réduit la conductance)
- Internalisation des récepteurs AMPA
Est-ce que NMDA sont aussi activés par faible fréquence?
Oui => C’est la cas pour la DLT
Quel différence au niveau des processus d’induction en PLT et DLT?
Stimulation à l’entrée
-
PLT : très fort pendant 1 sec
→ Bcp de Ca++ -
DLT : un poil moins fort pendant plus longtemps (exp: 15min)
→ Peu de Ca++
Est-ce que les processus de DLT et PLT peuvent se compenser l’un l’autre?
Oui, PLT et DLT sont en concurrence
=> Seule la concentration en Ca(2+) est déterminante
→ Possible d’induire PLT suivi de DLT
Est-ce que DLT peut inverser la plasticité induite par la PLT?
Oui
Quel est la différence du mécanisme de la DLT dans le cervelet par rapport à l’hippocampe? (2)
- Pas de récepteurs NMDA (mais présence de AMPA)
- Pas de phosphatases
Comment se déroule le mécanisme de DLT dans le cervelet? (6 étapes)
- Glutamate sur recepteur métabotropique mGlur
==> G⍺q - Active Phospholipase C (PLC)
- PLC clive PIP2
- 2 seconds messagers: DAG + IP3
- Activation de PKC par DAG (directement) et IP3 (indirectement)
- Phosphorylation de substrat par PKC entraîne l’internalisation des récepteurs AMPA
Quel est le déroulement de processus de plasticité synaptique à long terme impliquant le NO (oxyde nitrique)?
(6 étapes)
- NMDA activé par Glutamate
- Entrée de Ca(2+) post-synaptique
- Ca active la NO syntase
- Production de NO (+ citrulline) à partir d’arginine
- No diffuse en rétrograde vers la synapse présynaptique + synapses voisines
- Augmentation du nb de vésicules fusionnées (changement présynaptique de prba de libération durable)
Quel est l’avantage de la plasticité liée à NO?
Diffusion pas ciblée
==> effet durable sur plusieurs synapses située +/- loin
En gros, quel est le résultat de la plasticité liée à NO?
PLT induite postsynaptiquement (récepteurs NMDA) mais les changements à long terme sont présynaptiques (augmentation de la probabilité de liberation)
Qu’est-ce qui suffit à annuler tout le processus de plasticité en pharmaco?
Antagoniste de NMDA
Le neurone glutamatergique libère du glutamate avec une dépendance de quoi?
Dépendance à la fréquence (PA)
VRAI/FAUX: Il existe de nombreux mécanismes de plasticité à long terme (induction) différents en fonction du type de synapse
VRAI
VRAI/FAUX: Le cannabis modifie durablement les synapses
VRAI
VRAI/FAUX: Plus la synapse est grosse plus le PPE sera globalement grand (car il y a plus de récepteurs à la surface)
VRAI (grande densité poste synaptique en vue microscopique)
==> Plasticité structurelle
PLT, DLT, Facilitation et Dépression concernent les synapses avec quel type de connectivité?
Synapses dont la connerctivié est pré-établie
En quoi consiste le principe de plasticité structurelle?
C’est le fait que les axones se remodèlent afin de créer de nouveaux boutons synaptiques/abandon d’autres connexions (changement morphologique)
→ certaines épines apparaissent et disparaissent transitoirement sur une longue durée
Les DLT et la PLT “à plus long terme” sont corrélés à l’agrandissement/rétrécissement des épines dendritiques
VRAI/FAUX: Il existe une ÉNORME densité post synaptique de molécules durablement accrochées aux récepteurs qui, en cas de mutation, peuvent conduire à de nombreuses maladies différentes et variées
Totalement VRAI
Comme mécanisme complexe, bcp de prot, bcp de “victimes potentielles” ==> bcp de pathologies
Qu’est-ce qu’une synaptopathie?
Maladie de la transmission synaptique
=> Synapse déficiente
VRAI/FAUX: Pendant la PLT, il ne peut pas y avoir de nouvelles connexions synaptiques qui se créent
FAUX
-> Il peut y en avoir (plasticité structurelle)
Quelle est la relation entre le bouton et plasticité LT?
(Petit vs gros bouton)
Plus bouton gros, plus contact (effet) important = plus utilisé
Petit boutons (filopodes) -> synapses plus faibles
Quels sont les 3 moyens de changer la communication entre neurones?
- Localement (connectivité fixe): changer nb de récepteurs, changer la taille de la zone active, augmenter la libération de NTs
- Nouveau contact (forme extrême): apparition de nouveaux boutons axonaux/nouvelles épine
- A distance: pousse axonale (diverticules ≠ dendrites) et formation de nouvelles synapses
VRAI/FAUX: La GFP peut être modifiée génétiquement pour émettre des photons à différentes longueurs d’onde et donc colorer de toutes les couleurs de l’arc-en ciel
VRAI (GFP pas tjrs verte!)
-> Permet l’observation des neurones
VRAI/FAUX: Il existe une méthode pour observer le neurones en activité (vivants) de la région CA1 en observant l’hypocampe de la souris directement au niveau du crâne
VRAI
=> Imagerie des mêmes neurones au cours le la vie d’une rongeur
Quel est la relation entre plasticité structurelle et mémoire?
Lors d’un apprentissage moteur on crée de nouvelles connexions
(corrélation parfaite entre % de formation d’épines dendritiques et successfull reach of a task)
Quel test ultime a permis de mettre en évidence la relation entre plasticité structurelle et mémoire?
- On soumet les souris à un apprentissage moteur
→ Formation de nouvelles épines - On fait en sorte, avec le même outil, de pouvoir:
- les localiser dans le cortex moteur
- les détruire - Une fois la tâche apprise: destruction sélective des nouvelles épines
= Perte de la mémoire de cet apprentissage moteur
(on peut recommencer l’expérience)
Qu’est-ce qu’un engramme?
Trace biologique de la mémoire dans le cerveau
Peut-on créer des mémoires artificielles de nos jours?
Comment?
Oui
En créant artificiellement de nouvelles épines dendritiques
VRAI/FAUX:
L’activité électrique du neurone présynaptique influence fortement le devenir de la communication synaptique.
Il s’agit d’un processus irréversible.
FAUX (première phrase vraie)
-> Processus réversible
