Signalisation neuronale Flashcards
Définition de synapse
Point où le potentiel d’action se transmet d’une cellule nerveuse à une autre ou d’un nerf moteur à une cellule musculaire
Synapse électrique
- les potentiels d’action se propagent directement à travers des jonctions communicantes (contact direct entre cellules)
- avantages : synchronisation et rapidité de communication
- système nerveux central, muscle cardiaque, muscles
lisses des viscères, embryon
Synapse chimique
- les cellules sont séparées par une fente synaptique
- le signal électrique est converti en signal chimique
- ex. jonction neuromusculaire
Qu’est-ce que le cône d’émergence?
Zone entre le corps cellulaire et l’axone (zone gachette)
Qu’est-ce qui joue un rôle important dans l’initiation et la propagation des influx nerveux?
Gradients de concentration des ions Na+, K+ Cl- et Ca2+
Na+ : 10x
K + : 35x
Ca2+ : 10 000x
Cl- : 26x
Définition voltage
Énergie potentielle électrique résultant de la séparation de
charges de signe opposé (ions séparés par la membrane)
Caractéristiques életriques d’une membrane cellulaire
intérieur = négatif
extérieur = positif
variable: -5 à -100 mV
neurone: -70 mV
Potentiel de repos
Différence de potentiel de part et d’autre de la membrane cellulaire au repos
À quoi est du le potentiel de membrane?
Le potentiel de membrane est dû à la répartition inégale des ions entre le cytoplasme et le liquide extracellulaire.
- le cytoplasme et le liquide extracellulaire demeurent neutres
- Vm attribuable à une infime fraction des ions (˂ 0,00003%)
Effet de l’entrée du Na+ sur le Vm
Dépolarisation
Canal Na+ à ouverture contrôlée
Effet de la sortie de K+ sur le Vm
Hyperpolarisation
Potentiel gradué
- faible déviation du potentiel de repos
moins négatif = dépolarisation
plus négatif = hyperpolarisation - amplitude variable selon stimulus
- se propage sur une courte distance
- décrémentiel (intensité diminue)
Quels types de canaux ioniques peuvent engendrer des potentiels gradués ?
CANAL IONIQUE LIGAND-DÉPENDANT
CANAL IONIQUE MÉCANO-DÉPENDANT
PPSE et PPSI
Na+ –> dépolarisation (activation PPSE)
K+ –> hyperpolarisation (activation PPSI)
Cl- –> hyperpolarisation (activation PPSI)
Qu’est-ce que le potentiel d’action?
Brève inversion du potentiel de membrane
Quand et où se produit le potentiel d’action?
- se produit uniquement dans les cellules excitables (neurones et myocytes)
- se produit lorsqu’un stimulus dépolarise la membrane plasmique jusqu’au seuil d’excitation
Canaux ioniques voltage-dépendants impliqués dans le production d’un potentiel d’action
- Canal à Na+
- Canal à K+
au niveau du cône et le long de l’axone
Structure d’un canal NaV (sous-unité a)
Senseur de voltage
- Riche en acides aminés chargés +
- 1/3 = ariginine
Barrière d’activation (fermée au repos)
Barrière d’inactivation (ouverte au repos)
3 conformations de NaV
Fermé, ouvert, inactivé
- Canal fermé
- Dépolarisation Vm
- Senseur de déplace
- Barrière d’activation s’ouvre
-Entrée de Na+ - Inactivation de la barrière d’activation (se ferme par fermeture de la barrière d’inactivation…)
- Repolarisation Vm
- Canal fermé
Seuil d’excitation
Intensité minimale du stimulus (dépolarisation) nécessaire pour produire un potentiel d’action (entraîner l’ouverture des NaV)
Caractéristiques du potentiel d’action
- obéit à la loi du tout ou rien
- amplitude constante
2 conformations de KV
Fermé et ouvert
- Canal fermé
- Dépolarisation Vm
- Ouverture de la barrière d’activation
- Repolarisation Vm
- Fermeture de la barrière d’inactivation
Intégration des PPS au cône d’implantation
La somme des PPSE et PPSI au cône d’implantation à un moment donné détermine s’il y a potentiel d’action (PA) ou non.
PPSE + PPSI > ou = seuil d’excitation –> PA
Où se trouvent les canaux ioniques voltage-dépendants?
Cône et le long de l’axone
Phases du potentiel d’action
Phase 1 : dépolarisation
Phase 2 : repolarisation
Dépolarisation
- Dépolarisation
- Changement de conformation du canal à Na+
- Ouverture de la barrière d’activation et fermeture de la barrière d’inactivation (0,0001 sec + tard)
la dépolarisation de la membrane plasmique entraîne l’ouverture de la vanne d’activation des canaux sodium voltage dépendants, ce qui augmente la perméabilité de la membrane plasmique et l’entrée du Na+
l’entrée du Na+ accentue la dépolarisation et entraîne l’activation de nouveaux canaux à Na+
le potentiel de membrane devient de moins en moins négatif puis il devient positif
la dépolarisation provoque la fermeture de la vanne d’inactivation des canaux sodium voltage-dépendants
Repolarisation phase précoce
- Dépolarisation
- Changement de conformation du canal K+
- Ouverture (lente de la barrière d’activation)
Les canaux à K+ commencent à s’ouvrir en même temps que les canaux Na+ se referment.
Repolarisation (fin)
Fermeture vanne d’activation et ouverture de la vanne d’inactivation des canaux Na+
la dépolarisation cause l’ouverture (lente) des canaux potassium voltage dépendants, ce qui entraîne la sortie du K+
le ralentissement de l’entrée du Na+ (dû à la fermeture de la vanne d’inactivation des canaux sodium voltage dépendants)
et l’accélération de la sortie du K+ vont rétablir le potentiel de repos de la membrane (le cytosol redevient négatif relativement au liquide extracellulaire)
La repolarisation entraîne l’ouverture de la vanne d’inactivation des canaux sodium voltage dépendants.
Hyperpolarisation tardive
Potentiel de membrane « plus négatif » que le potentiel de repos
- Certains canaux K+ demeurent ouverts
- Sortie excessive des ions K+
- Atteinte du potentiel d’équilibre du K+
Comment est rétablit la distribution des ions?
Na+/K+ ATPase
Modulation de NaV par des molécules naturelles et thérapeutiques
Ex:
Tétrodotoxine (neurotoxine) - provient d’un poisson : se fixe au canal Na+, empêche potentiel d’action, conséquences graves
Lidocaïne (anesthésique local) : bloque canal Na+, anesthésitue local, par exemple pour ne pas que le patient sente lors des points de suture
Période réfractaire
Période requise pour qu’une cellule excitable redevienne apte à engendrer un autre potentiel d’action
Période réfractaire absolue
- 2ième PA impossible
- de l’ouverture des vannes d’activation à la fermeture des vannes d’inactivation
des canaux à Na+ (doit être en conformation de repos pour second PA) - dure de 0,4 à 4 ms selon les neurones
- détermine la fréquence max des influx nerveux (10-1000/sec)
Période réfractaire relative
- canaux Na+ inactivés ou fermés
- canaux K+ ouverts
- seuil d’excitation + élevé
Propagation du potentiel d’action dans les neurones
Dendrites :
Les dépolarisations (potentiels gradués) produites par des canaux
sensibles à un ligand ou mécanosensibles se propagent vers le soma
Zone gâchette (riche en canaux Na+ et K+) :
Si les dépolarisations atteignent le seuil d’excitation elles vont déclencher un potentiel d’action
Axone :
Le potentiel d’action se propage le long de l’axone dans une seule direction (la membrane plasmique est réfractaire à l’arrière du front)
Un PA se propage en…
s’éloignant de son origine
Pour quelles raison le PA se propage seulement vers l’axone?
Il n’y a pas de canaux vers le corps cellulaire, le PA débute au cône d’émergence.
Il y a une période réfractaire en amont.
Vrai ou faux
Les charges positives sont attirées par les charges négatives dans les deux directions (cône et axone).
Vrai
Comment se nomme la propagation d’un PA dans un axone non myélinisé?
Conduction continue
Où se passe la conduction continue?
SNA, neurone postganglionnaire par exemple
De quelle manière fonctionne la conduction saltatoire?
Le courant acheminé par les ions Na+ et K+ circule à travers la membrane plasmique dans les noeuds de Ranvier.
Entre les noeuds, le courant circule à travers
le liquide intracellulaire (le PA ‘saute’ d’un noeud à l’autre)
L’influx se propage plus rapidement
Mécanisme plus économique
(moins d’ATP requis par la pompe sodium-potassium)
Mécanisme de transmission (synapse chimique)
L’arrivée du potentiel d’action dans le bouton terminal entraîne l’ouverture des canaux à Ca2+ sensibles au voltage.
L’entrée de Ca2+ déclenche l’exocytose de vésicules (synaptotagmine) contenant
des neurotransmetteurs
* 125 vésicules ACh/PA
* 104 ACh/vésicule
Les NTs se lient à leurs récepteurs et ouvrent des canaux ioniques, générant
un potentiel postsynaptique (potentiel gradué).
Propriétés des NT
- Synthétisés par des neurones
- Entreposés dans des vésicules synaptiques
- Sécrétés par exocytose en réponse à un influx nerveux
- Se fixent à des récepteurs spécifiques sur une cellule cible (neurone, muscle ou glande)
- Déclenchent une réponse physiologique
Classification des NT
Chimique
Fonctionnelle
Acides aminés
GABA (NT)
- SNC
- Inhibiteur
- Principal NT inhibiteur cérébral (PPSI
Glutamate
- SNC
- Excitateur
- Principal NT excitateur cérébral (PPSE)
- Rôle dans la cognition, l’apprentissage et la mémoire
- Précurseur du GABA
Amine biogène (exemple)
Noradrénaline
- Excitateur OU inhibiteur
- Rôle dans le SNA
Endorphines
Neuropeptides opioïdes endogènes (de l’anglais, endogenous morphine)
Propriétés des endorphines
- Il existe 5 endorphines, la β-endorphine est la mieux connue
- Produite à partir de la proopiomélanocortine (POMC), un précurseur qui sera clivé par des enzymes (les proprotéine convertases ex : lysine, arginine) pour générer différentes molécules
(hormones) - Synthétisé au niveau de l’hypothalamus et de l’hypophyse antérieure
- Libéré lors d’effort physique intense, excitation, douleur, orgasme
- Agit sur les récepteurs opiacés
→ Effet analgésique
→ Sensation de bien-être
Dans quelle(s) partie(s) du neurone sont synthétisés les NTs?
Corps cellulaire (neuropeptides, codés par un gène)
Bouton terminal (ACh)
Quel est le cheminement des NT de leur synthèse au bouton terminal?
Formation dans le noyau, emmagasinés dans les vésicules au niveau de l’appareil de Golgi et transportés sur les mircotubules pour les acheminer jusqu’aux terminaisons nerveuses
Recyclage possible
Synthèse de l’ACh
Acétyl-CoA (mitochondries)+ Choline par enzyme CAT (choline acétyl transférasse)
À combien de types de récepteurs l’ACh se fixe-t-elle et quels sont-ils?
2
Récepteur ionotropique (nicotinique)
Récepteur métabotropique (muscarinique)
Caractéristiques des récepteurs ionotropiques (nicotiniques)
Type de récepteur : canal ionique ligand-dépendant
Rapidité de l’effet : rapide
Où : jonctions neuromusculaires, SNA
Caractéristiques des récepteurs métabotropiques (muscarinique)
Type de récepteur : GPCR
Rapidité de l’effet : lent
Où : SNA
Quels sont les NT qui se lient seulement aux récepteurs liés aux proétines G?
Endorphines
Noradrénaline
Quels sont les mécanismes de régulation d’un canal ionique par un récepteur de type GPCR?
Régulation de l’ouverture d’un canal par :
- protéine G
- second messager
- kinase (adénylate cyclase –> AMPc –> protéine kinase)
Superfamille des GPCR
- Non-olfactif
- Odorant (classe I)
- Odorant (classe II)
À quelle enzyme sont couplés les récepteurs olfactifs?
Adénylate cyclase
Ouverture des canaux AMPc-dépendants –> dépolarisation
De quelle manière la norépinéphrine agit comme un inhibiteur?
En se liant à un GPCR couplé à une proétine G inhibitrice (Gi)
Inhibition de l’adénylate cyclase et donc de l’AMPc –> protéine kinase
Action activatrice vs inhibitrice de l’ACh
Dépolarisation lorsque l’ACh se lie à un récepteur ionotropique (muscle squelettique)
Hyperpolarisation lorsque l’ACh se lie à un récepteur muscarinique (coeur)
Que deviennent les NT après avoir été dans la fente synaptique?
- Se lient à un récepteur
- Sont dégradés dans la fente synaptique
- Sont recapturés (dégradés ou recapturés)
- Diffusés hors de la synapse
Quelle enzyme dégrade l’ACh?
L’acétylcholinestérase hydrolyse l’ACh en choline et acétate (dégrade 25 000 ACh/sec).
Vrai ou faux
L’ACh est recyclé après avoir été utilisée?
Faux, l’ACh est dégradé en choline et acétate. La choline est recyclée pour participer à la synthèse d’ACh.
Que font les autorécepteurs?
Modulent la libération de NT par la neurone présynaptique (synthèse et libération)
Quelle est la conséquence du blocage de la recapture des NT?
Davantage de NT dans la fente synaptique
Exemples d’inhibiteurs de la recapture
La cocaïne se fixe à DAT et bloque la recapture de la dopamine.
Les inhibiteurs de la recapture de la sérotonine (par SERT) sont utilisés dans le traitement de la dépression.
Inhibiteurs de l’acétylcholinestérase (enzyme qui dégrade l’ACh)
Médicale
* Alzheimer
(ex. donepezil/Aricept)
* Glaucome
Non médicale
* Pesticides
(carbamates)
* Insecticides organophosphores
(malathion, diazinon)
* Agents neurotoxiques OP
(sarin, agents Novitchok)
Mécanisme d’action de la toxine botulinique
Chaîne scinde les SNARE (qui permet aux vésicules de s’accoler à la membrane plasmique).
En scindant les snare, les vésicules ne peuvent pas se fusionner à la membrane, donc pas de libération des NT (ACh), muscle ne pourra pas se contracter.
