Structure et ultrastructure synaptiques

Une synapse est la jonction spécialisée par laquelle un neurone communique avec une cellule cible. La synapse chimique, type dominant dans le cerveau des mammifères, est définie ultrastructuralement par un terminal présynaptique rempli de vésicules contenant des neurotransmetteurs, une fente synaptique étroite et une membrane postsynaptique épaissie par la densité postsynaptique. Ces caractéristiques, visibles uniquement par microscopie électronique, constituent la base structurelle de la neurotransmission.

Definition

Une synapse est une jonction intercellulaire spécialisée par laquelle un neurone présynaptique transmet un signal à une cellule postsynaptique ; au niveau d'une synapse chimique, l'ultrastructure comprend un terminal présynaptique rempli de vésicules, une fente synaptique et une densité postsynaptique.

Scope

Ce sujet couvre la structure fine des synapses telle qu'observée par microscopie électronique : la zone active présynaptique et les vésicules synaptiques, la fente synaptique, la densité postsynaptique, et la distinction morphologique des synapses excitatrices et inhibitrices (asymétriques versus symétriques). Il aborde également la relation entre l'amarrage des vésicules et la libération des neurotransmetteurs. Il s'agit d'une entrée de référence à vocation éducative, et non d'une directive clinique.

Core questions

• Quelles caractéristiques ultrastructurales définissent une synapse chimique en microscopie électronique ?
• Qu'est-ce que la densité postsynaptique et que contient-elle ?
• Comment les synapses excitatrices et inhibitrices sont-elles distinguées morphologiquement ?
• Comment l'ultrastructure présynaptique est-elle liée à la libération des neurotransmetteurs ?

Key concepts

• Synapse chimique
• Terminal présynaptique et zone active
• Vésicules synaptiques
• Fente synaptique
• Densité postsynaptique
• Synapses asymétriques (excitatrices, type I de Gray) et symétriques (inhibitrices, type II de Gray)
• Synapse électrique (jonction communicante)

Mechanisms

Au niveau d'une synapse chimique, le terminal présynaptique contient des amas de vésicules synaptiques amarrées à la zone active ; la dépolarisation déclenche la fusion calcium-dépendante des vésicules avec la membrane présynaptique et la libération de neurotransmetteur dans la fente synaptique, où il diffuse vers les récepteurs de la membrane postsynaptique (Südhof, 2013). La membrane postsynaptique est caractérisée par une densité postsynaptique électrondense contenant des récepteurs et des protéines d'échafaudage. Comme le décrivent Harris et Weinberg (2012), les synapses excitatrices tendent à être asymétriques avec une densité postsynaptique proéminente (type I de Gray) et les synapses inhibitrices tendent à être symétriques (type II de Gray). Les synapses électriques, moins courantes, transmettent le courant directement par des jonctions communicantes (gap junctions).

Clinical relevance

La structure synaptique est fondamentale pour l'étude de la perte et du dysfonctionnement synaptiques dans les maladies neurodégénératives et psychiatriques, ainsi que pour comprendre comment de nombreux médicaments et toxines neuroactifs agissent au niveau de la fente synaptique. Cette entrée décrit l'ultrastructure normale à des fins de référence éducative et ne fournit pas de recommandations diagnostiques ou thérapeutiques.

History

Sherrington a introduit le terme « synapse » vers 1897 pour désigner la jonction fonctionnelle entre neurones, inférée de la physiologie. Sa réalité physique a été confirmée dans les années 1950 lorsque la microscopie électronique a permis de résoudre la fente, les vésicules et les spécialisations membranaires, et la classification de George Gray des synapses asymétriques et symétriques a lié l'ultrastructure à la fonction. Des travaux moléculaires ultérieurs, y compris l'analyse de la fusion des vésicules par Südhof, ont relié cette structure au mécanisme de libération du transmetteur.

Key figures

• Charles Sherrington
• Bernard Katz
• George Gray
• Thomas Südhof

Seminal works

• harris-2012
• sudhof-2013

Frequently asked questions

Pourquoi une synapse ne peut-elle être clairement observée qu'en microscopie électronique ?

La fente synaptique et les spécialisations membranaires sont de l'ordre de dizaines de nanomètres, bien en deçà de la résolution du microscope optique ; ainsi, les vésicules, la fente et la densité postsynaptique ne sont résolues que par microscopie électronique.

Comment les synapses excitatrices et inhibitrices sont-elles distinguées structurellement ?

Les synapses excitatrices sont généralement asymétriques (type I de Gray) avec une densité postsynaptique épaisse, tandis que les synapses inhibitrices sont généralement symétriques (type II de Gray) avec des densités pré- et postsynaptiques d'épaisseur similaire.