Communication cellulaire

Transcription

1 La synapse

2 Communication cellulaire

3 Communication cellulaire Autocrine : la molécule influence le comportement de la cellule qui vient de l émettre. Ces molécules peuvent se disperser et devenir paracrine.

4 Communication cellulaire

5 La transmission synaptique Comment un PA dans un neurone présynaptique peut influencer l activité électrique d une cellule postsynaptique. Transmission électrique (rare) Transmission chimique (le plus fréquent)

6 La transmission électrique Ces cellules sont «électriquement couplées» par des jonctions de type gap (communicante). Ces jonctions permettent le passage de tous les ions et des petites molécules.

7 La transmission électrique Le mouvement des ions signifie que les 2 cellules auront le même potentiel. La transmission peut être bidirectionnelle.

8 La transmission électrique Les jonctions gap sont formés par des connexons. Les pores des canaux sont connectés l un à l autre créant une continuité électrique entre les deux cellules.

9 La transmission électrique Ca 2+ indépendante. La conduction passive du courant est instantanée.

10 La transmission électrique Les synapses électriques ont pour rôle de synchroniser l activité de populations de cellules. Les neurones de l hypothalamus à fonction neuroendocrine; Le muscle cardiaque Le muscle lisse

11 Les synapses chimiques Définition : zones de contacts spécialisées dans la transmission des informations. Il existe plusieurs types de synapses : 1. Les synapses chimiques qui se caractérisent par un espace synaptique entre cellules connectées. C est une molécule chimique, le neurotransmetteur, qui transmet les informations.

12 les synapses chimiques Parmi les synapses chimique, on distingue : Les synapses réciproques formées par la juxtaposition de deux synapses chimiques orientées en sens inverse l une de l autre; Les glomérules formés par un ensemble de synapses chimiques. 2. Les synapses électriques ou jonctions communicantes (jonctions gap) qui se caractérisent par l accolement des membranes plasmiques. Les signaux électriques sont transmis directement sans intermédiaire chimique. 3. Les synapses mixtes : synapse chimique et jonction communicante.

13 les synapses chimiques Synapse chimique Synapse réciproque dendro-dendritique Synapse électrique Glomérule Synapse mixte

14 les synapses chimiques : caractéristiques Le complexe synaptique comprend 3 parties : l élément pré-synaptique, la fente synaptique et l élément post-synaptique. Il présente une asymétrie de structure et une asymétrie fonctionnelle. Le complexe synaptique est l unité de base non réductible de chaque synapse chimique.

15 les synapses chimiques : caractéristiques l élément présynaptique se caractérise par la présence de vésicules synaptiques et de nombreuses mitochondries. On distingue : les vésicules claires et vésicules à cœur dense. La grille présynaptique qui est une organisation particulière du cytosquelette liée à l exocytose des vésicules synaptiques.

16 les synapses chimiques : caractéristiques l élément post-synaptique (synapses interneuronales) se caractérise par une organisation particulière du cytosquelette liée à l ancrage des récepteurs postsynaptiques (région dense aux électrons).

17 Synapses axo-épineuses

18 Schéma du fonctionnement d un complexe synaptique 3

19 Schéma du fonctionnement d un complexe synaptique Ainsi, l élément présynaptique renferme la machinerie nécessaire à la synthèse, au stockage, à la libération et à l inactivation du (des) NTM. L élément post-synaptique, spécialisé dans la réception des messages, renferme dans sa membrane plasmique les protéines réceptrices du NTM : récepteurs canaux et récepteurs liés aux protéines G (RCPG).

20 Schéma du fonctionnement d un complexe synaptique Exocytose Localisation post-synaptique du récepteur glycinergique (particules d or)

21 Complémentarité entre le NTM et les récepteurs présents sur la membrane post-synaptique L adéquation entre NTM et récepteur requiert l expression de gènes codant pour les protéines complémentaires pré- et post-synaptiques. Ceci fait apparaître le problème du ciblage des protéines. Hypothèses : Divers types de récepteurs sont exprimés et insérés au hasard de la mb post-synaptique avant l établissement des contacts synaptiques. Un signal antérograde contribuerait à la sélection au niveau transcriptionnel des récepteurs exprimés. Un signal rétrograde émis par la cellule post-synaptique contrôlerait le type de NTM présent dans l élément présynaptique.

22 Complémentarité entre le NTM et les récepteurs présents sur la membrane post-synaptique L adéquation entre NTM et récepteur requiert du coté présynaptique, une membrane spécialisée dans la fonction d exocytose : Libération du neurotransmetteur Recyclage membranaire (feuillet de clathrine sur la membrane des vésicules).

23 Divers types de synapses interneuronales Axo-somatiques Axo-dendritiques Axo-épineux Axo-axonique Contacts latéraux

24 La transmission chimique

25 Le recyclage des vésicules synaptiques La fusion, régulée par le Ca2+, des vésicules avec la membrane présynaptique est suivie d une récupération de la membrane vésiculaire par endocytose, par l intermédiaire des vésicules recouvertes de clathrine et des endosomes, puis de la reconstitution de nouvelles vésicules synaptiques.

26 Rôle du Ca 2+ dans la sécrétion des transmetteurs Les PA ouvrent des canaux Ca 2+ VD et l entrée de Ca 2+ qui en résulte déclenche la libération du transmetteur. Le traitement d une terminaison par le cadmium (bloque les canaux Ca 2+), empêche l exocytose.

27 Rôle du Ca 2+ dans la sécrétion des transmetteurs Une injection de Ca 2+ dans la terminaison présynaptique déclenche la libération de transmetteur. Une injection d un chélateur des ions Ca 2+, le BAPTA, dans la terminaison présynaptique empêche la libération du transmetteur.

28 Mécanismes moléculaires Il existe beaucoup de molécules impliquées dans la libération des vésicules. Trois protéines sont mieux connues : les protéines SNARE (récepteur des protéines SNAP), la synaptotagmine et les canaux Ca 2+.

29 Mécanismes moléculaires SNAP-25 régule l assemblage des deux autres SNARE. Une SNARE est vésiculaire (synaptobrevine) L autre SNARE est sur la membrane plasmique (syntaxine)

30 Mécanismes moléculaires La vésicule peut s accrocher lorsque les protéines sont en place. SNARES Synaptobrevine SNAP-25 Synaptotagmine Canaux Ca 2+

31 La vésicule est prête pour l exocytose. Mécanismes moléculaires

32 Mécanismes moléculaires La dépolarisation ouvre les canaux Ca 2+ VD situés très prêt de la vésicule. Il y a une augmentation de Ca 2+ intracellulaire à proximité de la vésicule.

33 Mécanismes moléculaires

34 Les Neurotransmetteurs Le cycle fonctionnel de tous les neurotransmetteurs est identique : 1) ils sont synthétisés dans la cellule présynaptique; 2) ils sont libérés par la cellule présynaptique et se lient aux récepteurs postsynaptiques; 3) après avoir été libérés dans la fente synaptique, ils sont éliminés ou dégradés.

35 Les Neurotransmetteurs Il existe plus d une centaine de neurotransmetteurs. Ces substances peuvent être classés en deux grandes catégories : les molécules de petites tailles et les neuropeptides. En général, les molécules de petite taille interviennent dans les réactions rapides, tandis que les neuropeptides modulent le déroulement de fonctions plus lentes.

36 Identification d un neurotransmetteur La substance doit être présente dans le neurone présynaptique. Condition nécessaire mais pas suffisante. Les enzymes et les précurseurs requis sont présents dans le neurone présynaptique.

37 Identification d un neurotransmetteur La libération de la substance doit se faire en réponse a une dépolarisation présynaptique et doit être dépendante du Ca 2+.

38 Identification d un neurotransmetteur Il faut qu il y ait dans la cellule postsynaptique des récepteurs spécifiques pour la substance. Application exogène de transmetteurs ou d agonistes et d antagonistes.

39 Identification d un neurotransmetteur De nos jours, ces critères ne correspondent plus à l ensemble des neurotranmetteurs. Ainsi, le monoxyde d azote (NO) et les métabolites de l acide arachidonique sont des neurotransmetteurs mais ils ne sont pas stockés dans des vésicules.