Transmission synaptique et fonction des neurotransmetteurs

La transmission synaptique est le processus par lequel un neurone communique avec un autre neurone ou une cellule effectrice à travers une synapse. Au niveau de la synapse chimique prédominante, un potentiel d'action arrivant déclenche la libération de neurotransmetteur dépendante du calcium, lequel diffuse à travers la fente synaptique et se lie aux récepteurs postsynaptiques pour modifier le potentiel de membrane de la cellule cible. Ce domaine couvre la machinerie cellulaire et moléculaire de cette chaîne de signalisation ainsi que les systèmes de neurotransmetteurs qui la sous-tendent.

Definition

La transmission synaptique est la conduction d'un signal d'un neurone présynaptique vers une cellule postsynaptique, réalisée au niveau des synapses chimiques par la libération régulée et déclenchée par le calcium d'un neurotransmetteur qui se lie aux récepteurs de la cellule cible et modifie son excitabilité.

Scope

Ce domaine oriente le lecteur vers la signalisation synaptique chimique dans le système nerveux : comment le neurotransmetteur est synthétisé et empaqueté, comment sa libération est couplée à l'entrée de calcium, comment les récepteurs postsynaptiques transforment le signal chimique, comment les entrées excitatrices et inhibitrices sont intégrées, et comment la force synaptique est modifiée par l'activité. Il est organisé comme une référence en physiologie et ne fournit pas de conseils de gestion clinique.

Sub-topics

• Libération de neurotransmetteur dépendante du calcium et dynamique des vésicules
• Potentiels Synaptiques Excitateurs et Inhibiteurs et Intégration
• Synthèse, conditionnement et catabolisme des neurotransmetteurs
• Récepteurs postsynaptiques et intégration synaptique
• Plasticité synaptique à court et à long terme

Core questions

• Comment la dépolarisation présynaptique est-elle convertie en libération de neurotransmetteur ?
• Comment les récepteurs postsynaptiques traduisent-ils la liaison du neurotransmetteur en un changement électrique ou biochimique ?
• Comment de nombreuses entrées excitatrices et inhibitrices convergentes sont-elles intégrées par un seul neurone ?
• Comment la force synaptique est-elle modifiée sur des échelles de temps courtes et longues ?

Key concepts

• Synapse chimique et fente synaptique
• Terminal présynaptique et zone active
• Exocytose vésiculaire déclenchée par le calcium
• Récepteurs de neurotransmetteurs (ionotropes et métabotropes)
• Potentiels postsynaptiques excitateurs et inhibiteurs
• Intégration synaptique
• Plasticité synaptique

Key theories

Hypothèse quantique de la libération de neurotransmetteur

Le neurotransmetteur est libéré en paquets discrets, approximativement uniformes (quanta), correspondant au contenu de vésicules synaptiques uniques, de sorte que la réponse postsynaptique est construite à partir de multiples entiers d'une réponse unitaire miniature.

Théorie chimique de la transmission synaptique

La plupart des synapses centrales et périphériques transmettent le signal en libérant un messager chimique diffusible plutôt que par une continuité électrique directe, la libération étant étroitement couplée à l'influx calcique présynaptique.

Mechanisms

Un potentiel d'action envahissant le terminal présynaptique ouvre les canaux calciques voltage-dépendants ; l'influx calcique résultant déclenche la fusion des vésicules remplies de neurotransmetteur avec la membrane plasmatique au niveau de la zone active, libérant le neurotransmetteur dans la fente. Le neurotransmetteur se lie aux récepteurs postsynaptiques, qui soit ouvrent directement des canaux ioniques (ionotropes), soit agissent via des seconds messagers (métabotropes), produisant des potentiels dépolarisants (excitateurs) ou hyperpolarisants (inhibiteurs). Le neurone postsynaptique intègre ces entrées dans l'espace et dans le temps, et une activité répétée peut renforcer ou affaiblir la connexion, ce qui constitue la base de la plasticité synaptique.

Clinical relevance

La transmission synaptique est le niveau auquel de nombreux troubles neurologiques et psychiatriques, ainsi que les médicaments utilisés pour les traiter, exercent leurs effets, étant donné que la synthèse, la libération, la liaison aux récepteurs et la recapture des neurotransmetteurs sont des cibles pharmacologiques courantes. Ce domaine décrit la physiologie normale sur laquelle de telles interventions agissent et est destiné à fournir une compréhension de base plutôt qu'à servir de guide diagnostique ou thérapeutique.

History

La nature chimique de la transmission synaptique a été établie au début du XXe siècle et affinée par Bernard Katz et ses collègues, dont les travaux sur la jonction neuromusculaire dans les années 1950 ont révélé que le neurotransmetteur est libéré par quanta. Des travaux moléculaires ultérieurs, récompensés par des prix Nobel à Katz puis à Südhof et d'autres, ont identifié la machinerie de fusion des vésicules et le capteur de calcium qui couplent l'activité électrique à la libération.

Key figures

• Bernard Katz
• Thomas Südhof
• Eric Kandel

Seminal works

• fatt-katz-1952
• sudhof-2013
• kandel-2001

Frequently asked questions

Quelle est la différence entre une synapse chimique et une synapse électrique ?

Une synapse chimique signale en libérant un neurotransmetteur qui traverse une fente et se lie aux récepteurs de la cellule cible, tandis qu'une synapse électrique transmet le courant directement via des canaux de jonction communicante (gap-junction) ; ce domaine concerne la transmission chimique, le mode prédominant dans le système nerveux des mammifères.

Pourquoi le calcium est-il essentiel à la transmission synaptique ?

Le calcium entrant dans le terminal présynaptique par les canaux voltage-dépendants est le déclencheur qui couple l'activité électrique à la fusion des vésicules, de sorte que la libération du neurotransmetteur dépend fortement du signal calcique.