CM5: Neurotransmission

🔹 FLASHCARDS — Système nerveux : Structure de la synapse Questions (retranscrites)

1. Qu’est-ce que la synapse ? Sa structure ?

2. Quelles sont les deux types de synapse et laquelle est majoritaire ?

3. Comment fonctionne une synapse électrique ? La schématiser.

4. Comment fonctionne une synapse chimique ? La schématiser.

🔷 1) Définition & structure (Q1)

Quoi ?
Une synapse est une jonction spécialisée où l’activité d’un neurone présynaptique module l’activité électrique ou métabolique d’une cellule postsynaptique (neurone, muscle, glie).

Où / Quand ?
Partout dans le SNC et SNP, active à chaque potentiel d’action (PA) ou fluctuation de potentiel; temps caractéristiques de l’ordre de la ms.

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🔷 2) Types de synapses & prévalence (Q2)

• Synapse électrique : couplage direct par jonctions communicantes (connexons de connexines, p.ex. Cx36).

• Synapse chimique : transmission par neurotransmetteurs (glutamate, GABA, ACh, etc.).

La plus fréquente chez les mammifères : synapse chimique (très majoritaire). Les synapses électriques existent (rétine, tronc cérébral, interneurones) et servent surtout à la synchronisation rapide.

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🔷 3) Fonctionnement — Synapse électrique (Q3)

Comment ?

1. Deux membranes couplées par des connexons formant un pore intercellulaire.

2. Le courant ionique (et petites molécules) passe directement d’une cellule à l’autre.

3. Transmission quasi instantanée, bidirectionnelle possible, faible plasticité.

Quand/Où ? Réseaux nécessitant synchronie (oscillations, rétine, noyaux du tronc cérébral).
Pourquoi ? Coût énergétique faible, fiabilité maximale pour synchroniser des populations neuronales.

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🔷 4) Fonctionnement — Synapse chimique (Q4)

Comment (séquence en ms) ?

1. PA arrive au bouton → dépolarisation.

2. Ouverture CaV (N/P-Q) → entrée Ca²⁺.

3. Synaptotagmine détecte Ca²⁺ → SNARE (VAMP/synaptobrevine + syntaxine-1 + SNAP-25) déclenche fusion.

4. Exocytose : libération de NT dans la fente (20–40 nm).

5. Diffusion → récepteurs postsynaptiques :

   • Ionotropes ⇒ courant rapide (EPSC/IPSC) :

     • Glutamate → AMPA/NMDA ⇒ EPSP (Na⁺/Ca²⁺).

     • GABA → GABAA_AA​ ⇒ IPSP (Cl⁻).

   • Métabotropes (GPCR) ⇒ voies G-protéines (modulation plus lente).

6. Arrêt du signal : recapture (transporteurs EAAT, GAT, DAT/SERT), dégradation (p.ex. AChE), diffusion, recyclage vésiculaire (clathrine).

7. Plasticité : phosphorylation, trafic de récepteurs, LTP/LTD.

Quand/Où ? SNC/SNP; délai synaptique typique ~0,5–2 ms.
Pourquoi ? Gain, inversion (excitation/inhibition), intégration et plasticité fines.

Les synapses électriques

• Sont-elles majoritaires ou minoritaires dans le SN ?

• Expliquer comment le courant y passe de façon passive d’une cellule à l’autre.

• La communication y est-elle unidirectionnelle ou bidirectionnelle ? Plus rapide ou plus lente qu’une synapse chimique ?

1) Majoritaires ou minoritaires ?

Quoi ? Dans le système nerveux des mammifères, les synapses électriques sont minoritaires par rapport aux synapses chimiques.
Pourquoi ? Elles servent surtout à la synchronisation rapide de groupes neuronaux (rétine, tronc cérébral, interneurones), alors que la modulation fine et la plasticité sont assurées principalement par les synapses chimiques.

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2) Passage du courant (passif via jonctions communicantes)

Comment ?

• Les membranes pré- et postsynaptiques sont reliées par des jonctions communicantes (gap junctions) composées de connexons (hexamères de connexines) qui s’alignent pour former un pore intercellulaire.

• Le courant ionique circule passivement selon le gradient électrochimique

• Des petites molécules peuvent aussi diffuser (p. ex. ATP, second messagers), selon la perméabilité du canal.
  Quand / où ? Transmission quasi instantanée dès qu’une différence de potentiel apparaît entre les deux cellules couplées.
  Pourquoi ? Couplage direct à faible résistance, permettant une propagation électrotonique fidèle.

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3) Sens et vitesse de communication

Directionnalité : le plus souvent bidirectionnelle (le courant peut aller dans les deux sens). Certaines jonctions peuvent être rectifiantes (asymétrie des connexines), mais la règle générale reste la bidirectionnalité.
Vitesse : plus rapide que la synapse chimique, avec un délai ~0 ms (pas de libération de neurotransmetteurs ni de diffusion dans une fente).

Bilan : synapses électriques = minoritaires, passives via gap junctions, bidirectionnelles (en général) et ultrarapides.

Les synapses chimiques

• Les synapses chimiques sont-elles majoritaires ou minoritaires dans le SN ?

• Quand parle-t-on de fente synaptique ?

• Quel est l’action du Ca²⁺ ?

• Décrire brièvement le fonctionnement de cette synapse.

1) Majoritaires ou minoritaires ?

• Majoritaires dans le système nerveux.

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2) Fente synaptique : quand ?

• Lorsqu’un espace sépare les membranes pré- et post-synaptiques à la synapse chimique ; c’est dans cette fente que diffusent les neurotransmetteurs.

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3) Action du Ca²⁺

• Le potentiel d’action ouvre des canaux calciques voltage-dépendants présynaptiques.

• L’entrée de Ca²⁺ déclenche la fusion des vésicules et la libération des neurotransmetteurs (exocytose).

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4) Fonctionnement (bref)

1. PA → Ca²⁺ entre dans le bouton présynaptique.

2. Exocytose des neurotransmetteurs dans la fente.

3. Les NT se fixent sur des récepteurs postsynaptiques → ouverture/fermeture de canaux → PPSE (excitation) ou PPSI (inhibition).

4. Fin du signal : recapture et/ou dégradation des neurotransmetteurs.

im occ

Synapses chimiques : intégration & sommation Questions (retranscrites)

1. Combien de neurotransmetteur peut synthétiser un même neurone ?

2. Pourquoi nécessitent-elles une sommation ? Qu’est-ce que c’est ?

3. Quand parle-t-on de PPSE et de PPSI ?

1) Combien de neurotransmetteur peut synthétiser un même neurone ?

• Un même neurone peut synthétiser deux neurotransmetteurs différents.

• Un neurone postsynaptique peut fixer plusieurs neurotransmetteurs via ses récepteurs.

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2) Pourquoi une sommation ? Qu’est-ce que c’est ?

• Un neurone reçoit des informations de plusieurs neurones présynaptiques.

• Les PPS (potentiels postsynaptiques) s’additionnent : c’est la sommation.

• Cette sommation détermine s’il y aura ou non émission d’un potentiel d’action (atteinte du seuil).

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3) PPSE et PPSI : quand ?

• PPSE : produit par une synapse excitatrice → tendance à dépolariser et favoriser le PA.

• PPSI : produit par une synapse inhibitrice → tendance à hyperpolariser (ou s’opposer) et défavoriser le PA.

im occ

S — Synapses chimiques : synthèse, transport(s), dégradation des neurotransmetteurs Questions (retranscrites)

1. Synthèse des neurotransmetteurs : où et comment ?

2. Transport vers la terminaison et types de vésicules ?

3. Inactivation / dégradation : mécanismes clés (+ exemples) ?

1) Synthèse — où et comment ?

• Deux types : petites molécules (ex. catécholamines, ACh) et neuropeptides (ex. endorphines).

• Petites molécules : synthèse dans la terminaison axonale ; les enzymes nécessaires sont synthétisées dans le soma.

• Stockage après synthèse (petites molécules) : vésicules à centre clair.

• Neuropeptides : synthèse dans le soma, puis empaquetage en vésicules à centre dense.

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2) Transport & vésicules

• Enzymes : transport axonal antérograde lent (~0,5 à 5 mm/j).

• Neuropeptides : transport antérograde rapide (~400 mm/j).

• Types de vésicules :

  • Claires → petites molécules.

  • Centre dense → neuropeptides.

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3) Inactivation / dégradation

• Principalement par recapture (par les cellules gliales et les neurones présynaptiques).

• Ou par dégradation enzymatique dans la fente synaptique.

Synapses chimiques : récepteurs ionotropes Questions (retranscrites)

1. Qu’est-ce qu’un récepteur ionotrope ?

2. Schématiser.

3. Structure générale et fonctionnement ?

4. Rapidité et durée de la réponse ?

1) Qu’est-ce qu’un récepteur ionotrope ?

• Récepteur-canaux où récepteur et canal ionique sont une même entité.

• La fixation du neurotransmetteur provoque un changement de conformation qui ouvre le canal, laissant passer les ions.

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2) Schématiser (texte)

Neurotransmetteur → se lie au site extracellulaire
                   → ouverture du canal
                   → flux d’ions à travers la membrane

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3) Structure générale & fonctionnement

• Deux domaines :

  • Site extracellulaire : se lie au neurotransmetteur.

  • Domaine transmembranaire : forme le canal ionique.

• Fonctionnement : liaison du NT → ouverture du pore → passage d’ions.

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4) Rapidité & durée

• Réponses rapides et courtes.

Synapses chimiques : récepteurs métabotropes Questions (retranscrites)

1. Qu’est-ce qu’un récepteur métabotrope ?

2. Schématiser.

3. Structure générale et fonctionnement ?

4. Rapidité et durée ?

1) Qu’est-ce qu’un récepteur métabotrope ?

• Quoi ? Récepteur aux neurotransmetteurs où le récepteur et le canal ionique sont deux entités distinctes ; le passage d’ions ne survient qu’après plusieurs étapes métaboliques.

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2) Schématiser (texte)

Neurotransmetteur ─→ Récepteur métabotrope
                     └─→ active une protéine G (dissociation)
                           ├─→ Ouvre directement un canal ionique
                           └─→ Active une enzyme → messagers intracellulaires
                                     ─→ ouverture du canal ionique → flux d’ions

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3) Structure générale & fonctionnement

• Structure : récepteur couplé à une protéine G.

• Fonctionnement : la liaison du neurotransmetteur active la protéine G qui se dissocie ; la protéine G ouvre un canal ou active une enzyme produisant des messagers intracellulaires, aboutissant à l’ouverture du canal ionique.

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4) Rapidité & durée

• Réponses cellulaires en général lentes et longues.

Acétylcholine (ACh) Questions (retranscrites)

1. Où et comment se fait la synthèse de l’ACh ?

2. Quel transporteur apporte la choline au neurone ?

3. Comment l’ACh est-elle stockée ?

4. Comment l’ACh est-elle dégradée ? Y a-t-il recapture ?

5. Quels sont les deux types de récepteurs de l’ACh et leur effet ?

6. Schématiser la réaction de synthèse et d’hydrolyse.

1) Synthèse — où et comment ?

• Dans la terminaison nerveuse : à partir d’acétyl-CoA (glucose) + choline par l’enzyme choline acétyltransférase (ChAT).

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2) Transport de la choline

• Transporteur Na⁺/choline : ChT.

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3) Stockage

• Vésicules synaptiques via le transporteur vésiculaire de l’ACh (VAChT).

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4) Dégradation / recapture

• Dans la fente synaptique par acétylcholinestérase (AChE) → acide acétique + choline.

• Pas de recapture de l’ACh (la choline est reprise).

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5) Récepteurs et effets

• Nicotiniques : ionotropes, laissent entrer des cations (Na⁺ ou Ca²⁺) → excitateur.

• Muscariniques : métabotropes, couplés à un canal K⁺ → PPSI (inhibiteur).

Catécholamines Questions (retranscrites)

1. Noradrénaline (NA) : synthèse ? transport vésiculaire ? recapture ? catabolisme ? récepteurs ?

2. Adrénaline (A) : synthèse ? transport vésiculaire ? recapture ? catabolisme ? récepteurs ?

1) Noradrénaline (NA)

• Synthèse : à partir de la dopamine par la dopamine β-hydroxylase.

• Transport vésiculaire : VMAT (transporteur vésiculaire des monoamines).

• Recapture : par les cellules gliales et les neurones via NET.

• Catabolisme : MAO et COMT (neurones et glie).

• Récepteurs : α et β, tous métabotropes.

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2) Adrénaline (A)

• Synthèse : à partir de la noradrénaline par la phényléthanolamine-N-méthyltransférase.

• Transport vésiculaire : VMAT.

• Recapture : par glie et neurones via NET.

• Catabolisme : MAO et COMT.

• Récepteurs : mêmes récepteurs que la noradrénaline (α et β, métabotropes).

Système nerveux végétatif (autonome) Questions (retranscrites)

1. Anatomie générale du système végétatif (efférent) ?

2. Différences sympathique vs parasympathique (organisation) ?

3. Effets en situation d’urgence (lutte ou fuite) : pupille, cœur, poumons, digestion ?

4. Effets en situation de repos : pupille, cœur, poumons, digestion ?

exemple de la pupille / coeur / poumons /. digestion en cas e situation durgenc et de repos

1) Anatomie générale (efférent)

• Transmet l’info du SNC vers les effecteurs périphériques.

• L’efférent comprend somatique et autonome.

• Autonome = 2 neurones en série, le 1er médiateur est ACh.

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2) Organisation : sympathique vs parasympathique

• Sympathique : corps cellulaires dans la moelle, ganglion proche de la moelle ; 2ᵉ médiateur : noradrénaline.

• Parasympathique : corps cellulaires tronc cérébral, ganglion proche de l’effecteur ; 2ᵉ médiateur : ACh.

• Actions opposées sur les organes cibles.

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3) Urgence — « lutte ou fuite »

• Pupille : dilatation.

• Cœur : ↑ fréquence/activité.

• Poumons : facilitation de la ventilation.

• Digestion : freinée.

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4) Repos

• Pupille : constriction.

• Cœur : ↓ fréquence/activité.

• Poumons : retour au calme.

• Digestion : stimulée.

Que c’est il se passe t il ?

Lésions nerveuses et avancées technologiques

Lésion du nerf périphérique

• au niveau périphérique une lésion entraine une destruction

des axones mais des corps cellulaires

• la partie distale, celle en contact avec l’effecteur va

dégénérer (dégénérescence Wallérienne)

• puis les cellules de Schwann de la partie distale vont

proliférer et aider les axones en repousse à se régénérer le

tissu cible

Lésions nerveuses : lésion du système nerveux central Questions (retranscrites)

1. Qu’est-ce qu’une lésion primaire du SNC et quelles en sont les conséquences immédiates ?

2. Que se passe-t-il lors de la lésion secondaire au SNC ?

3. Quel type de cicatrice se forme et quel est son impact sur la repousse axonale ?

1) Lésion primaire — définition & effets

• Suite au « choc » initial.

• Destruction des corps cellulaires neuronaux.

• Démyélinisation.

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2) Lésion secondaire — événements

• Mort neuronale supplémentaire.

• Mort des oligodendrocytes.

• Inflammation : activation des cellules microgliales + invasion de cellules immunitaires périphériques.

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3) Cicatrice & conséquence

• Mise en place d’une cicatrice gliale et fibreuse.

• Elle est hermétique → empêche la repousse axonale.

Single cell sequencing Questions (retranscrites)

1. Qu’est-ce que le single cell sequencing ?

2. Que met-il en évidence ?

3. Quelles sont les étapes clés (très bref) ?

4. À quoi sert-il notamment (exemple du cours) ?

5. Quelle limite est mentionnée ?

1) Qu’est-ce que c’est ?

• Séquençage cellule par cellule pour analyser chaque cellule individuellement.

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2) Ce que ça met en évidence

• L’hétérogénéité cellulaire au sein d’un tissu/lésion.

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3) Étapes clés (bref)

• Isolation d’une cellule unique → extraction d’ADN → amplification → séquençage.

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4) Utilité (exemple)

• Caractérisation de sous-populations cellulaires, p. ex. oligodendrocytes.

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5) Limite mentionnée

• L’amplification peut introduire des erreurs et la séquence finale peut présenter des lacunes.

Optogénétique Questions (retranscrites)

1. Qu’est-ce que l’optogénétique ?

2. Quelles sont les étapes de la technique (schématiser) ?

3. Quelle condition préalable est nécessaire ?

4. Quel est l’effet obtenu sur l’activité neuronale ?

1) Qu’est-ce que l’optogénétique ?

• Technique qui permet d’induire des potentiels d’action dans des réseaux de neurones à l’aide de la lumière.

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2) Étapes (schéma texte)

1) Inoculation d’un virus dans le cerveau
2) Implantation d’une fibre optique
3) Illumination → modulation de l’activité des neurones

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3) Condition préalable

• Les neurones doivent être préalablement infectés par un virus.