Transmission synaptique (comparative)

Comment les signaux passent d'une cellule excitable à l'autre, que ce soit par le couplage électrique rapide des jonctions communicantes ou par le relais chimique de la libération de neurotransmetteurs à travers une fente synaptique.

Definition

La transmission synaptique est le processus par lequel un signal est transmis d'une cellule présynaptique à une cellule postsynaptique, soit électriquement par des jonctions communicantes, soit chimiquement par la libération régulée de neurotransmetteurs qui se lient aux récepteurs postsynaptiques et modifient la conductance membranaire de la cellule cible.

Scope

Ce sujet aborde la physiologie de la synapse chez les animaux : la structure des synapses chimiques, la libération quantique de neurotransmetteurs déclenchée par le calcium, les changements des récepteurs postsynaptiques et de la conductance, et le contraste avec les synapses électriques qui couplent directement les cellules. Il traite des potentiels postsynaptiques excitateurs et inhibiteurs, de la sommation temporelle et spatiale, et de la plasticité à court terme, en s'appuyant sur des préparations classiques d'invertébrés et neuromusculaires. Le traitement est comparatif et mécanistique plutôt qu'une prescription pharmacologique.

Core questions

• Comment un potentiel d'action au niveau de la terminaison nerveuse déclenche-t-il la libération de neurotransmetteurs ?
• Pourquoi le neurotransmetteur est-il libéré en paquets quantiques discrets, et quel est le rôle du calcium ?
• Comment les récepteurs postsynaptiques convertissent-ils un signal chimique en excitation ou en inhibition ?
• Quand les synapses électriques sont-elles utilisées à la place des synapses chimiques, et quels sont leurs compromis ?

Key theories

Hypothèse quantique de la libération de neurotransmetteurs

Le neurotransmetteur est libéré en paquets multimoléculaires discrets (quanta) correspondant aux vésicules synaptiques, de sorte que la réponse postsynaptique est construite à partir de multiples entiers d'un potentiel miniature unitaire.

Hypothèse calcique de la libération

La dépolarisation de la terminaison présynaptique ouvre les canaux Ca2+ voltage-dépendants, et l'entrée brève de Ca2+ qui en résulte est le déclencheur immédiat de la fusion des vésicules et de la libération du neurotransmetteur.

Mechanisms

Lorsqu'un potentiel d'action envahit une terminaison synaptique chimique, des canaux Ca2+ voltage-dépendants s'ouvrent et l'entrée locale de Ca2+ déclenche la fusion des vésicules remplies de neurotransmetteurs avec la membrane présynaptique. Le neurotransmetteur libéré diffuse à travers la fente et se lie aux récepteurs postsynaptiques : les récepteurs ionotropes ouvrent directement les canaux ioniques pour produire des potentiels postsynaptiques excitateurs ou inhibiteurs rapides, tandis que les récepteurs métabotropes agissent via des seconds messagers pour des effets plus lents et modulateurs. L'action du neurotransmetteur est terminée par la recapture ou la dégradation enzymatique. De nombreux petits potentiels postsynaptiques s'additionnent dans le temps et l'espace pour déterminer si la cellule postsynaptique atteint le seuil. Les synapses électriques contournent cette chimie, faisant passer le courant directement à travers les canaux des jonctions communicantes pour une signalisation très rapide, souvent bidirectionnelle.

Clinical relevance

Des études classiques de la jonction neuromusculaire ont établi des principes qui expliquent l'action des agents neurotoxiques, des toxines, des bloqueurs neuromusculaires et de nombreux médicaments qui ciblent les récepteurs et les transporteurs ; le même cadre sous-tend l'étude de la plasticité synaptique. Cette entrée est une physiologie comparative éducative, et non un guide de traitement.

History

La démonstration par Otto Loewi de la neurotransmission chimique et les enregistrements intracellulaires des potentiels postsynaptiques par Eccles ont établi la synapse chimique, tandis que Katz et ses collègues ont utilisé la jonction neuromusculaire de la grenouille pour révéler la libération quantique et le déclencheur calcique. Des travaux comparatifs ont ensuite cartographié l'utilisation étendue des synapses électriques et de la transmission modulatrice à travers les systèmes nerveux des invertébrés et des vertébrés.

Key figures

• Bernard Katz
• Ricardo Miledi
• John Eccles
• Otto Loewi

Seminal works

• katzmiledi1967
• randall2002
• kandel2021

Frequently asked questions

Qu'est-ce qu'un quantum de neurotransmetteur ?

C'est la quantité de neurotransmetteur contenue dans une seule vésicule synaptique ; la libération se produit par multiples entiers de ce paquet plutôt que sous forme de flux continu.

En quoi les synapses électriques et chimiques diffèrent-elles ?

Les synapses électriques transmettent le courant directement entre les cellules via des jonctions communicantes pour une signalisation très rapide, tandis que les synapses chimiques utilisent la libération de neurotransmetteurs, permettant l'amplification, les changements de signe et la modulation, mais ajoutant un bref délai.