Transmission à travers une synapse

Que se passe-t-il dans le processus de transmission à travers une synapse ?

Lorsque le potentiel d'action (charge électrique se déclenchant le long de l'axone) arrive à la borne de l'axone, des neurotransmetteurs sont libérés dans la fente synaptique. Ils se lient ensuite à des récepteurs qui permettent aux ions chargés négativement ou positivement de pénétrer dans la cellule suivante et de la dépolariser ou de l'hyperpolariser .

Que font les neurotransmetteurs dans une synapse chimique ?

Chaque synapse est généralement spécialisée dans un type de neurotransmetteur. Il s'agit de molécules messagères spécifiques produites dans le corps cellulaire et transportées le long du cytosquelette (un réseau de cordes et de tubes de protéines qui servent d'échafaudage à la cellule) jusqu'à l'extrémité de l'axone. Ce processus est appelé transport axonal. Une fois arrivées au terminal de l'axone, elles sont enveloppées dans des sacs membranaires appelés vésicules et se rassemblent à l'extrémité prés ynaptique de l'axone, prêtes à être libérées de la membrane présynaptique.

Que sont les récepteurs ?

Un récepteur est une molécule de protéine dans la membrane de la cellule postsynaptique qui réagit à un neurotransmetteur spécifique, à une hormone ou à d'autres molécules. Tu peux l'assimiler à un portail ou une porte qui s'ouvre lorsqu'il est déverrouillé par une molécule particulière, c'est ce qu'on appelle le principe de la serrure et de la clé. Lorsqu'un neurotransmetteur se lie à un récepteur, le canal ionique s'ouvre pour laisser entrer d'autres molécules spécifiques, soit des ions avec une charge positive ou négative.

Qu'est-ce que la transmission synaptique excitatrice et inhibitrice ?

Selon le neurotransmetteur libéré, la transmission synaptique qui utilise des neurotransmetteurs ouvrant des canaux ioniques peut être soit excitatrice , soit inhibitrice. L'impulsion qui est reçue sur la membrane postsynaptique est soit appelée potentiel postsynaptique excitateur (EPSP), soit potentiel postsynaptique inhibiteur (IPSP), selon que le neurotransmetteur a un effet excitateur ou inhibiteur.

Excitateur

Excitateur signifie que les portes ouvertes par les neurotransmetteurs laissent passer des ions positifs tels que Na+ (sodium) ou K+ (potassium) dans la cellule, ce qui entraîne une dépolarisation de la membrane cellulaire (l'intérieur de la cellule devient chargé positivement). Ce processus favorise la production d'un potentiel d'action.

Inhibiteurs

Inhibiteur signifie que les portes ouvertes par ces neurotransmetteurs laissent entrer des ions négatifs tels que le Cl- (chlorure) dans la cellule, ce qui entraîne une hyperpolarisation de la membrane cellulaire (l'intérieur de la cellule devient encore plus chargé négativement que d'habitude). Il est donc moins probable qu'un potentiel d'action soit produit.

Que sont les synapses non canalaires ?

Une troisième possibilité est que le neurotransmetteur libéré n'ouvre pas un canal ionique, mais qu'il déclenche une réaction en chaîne de protéines qui a des conséquences à plus long terme et qui est impliquée dans les processus de mémoire et d'apprentissage. C'est ce qu'on appelle les cascades de protéines g ou cascades de seconds messagers. Ces réactions en chaîne sont souvent complexes et impliquent de nombreuses molécules et mécanismes cellulaires différents. Les synapses qui déclenchent ce type de réactions sont également appelées synapses non canalaires.

Pourquoi le processus de transmission synaptique est-il important ?

La transmission synaptique est importante parce qu'elle permet le déplacement unidirectionnel, la sommation et l'intégration.

Déplacement unidirectionnel

La transmission synaptique permet aux impulsions électriques de voyager de façon unidirectionnelle. Les neurotransmetteurs sont libérés d'un côté et les récepteurs situés de l'autre, ce qui permet de préciser la direction de l'impulsion. C'est important car cela permet de "programmer" les réflexes et autres réponses automatiques dans le câblage de notre système nerveux.

Sommation

La sommation est l'action de produire un potentiel d'action à partir des données fournies par plusieurs cellules présynaptiques.

La raison pour laquelle la sommation est essentielle est qu'elle permet au système nerveux de filtrer les informations qui ne sont pas importantes. Supposons qu'un stimulus soit présenté encore et encore, comme la sensation de ta souris contre ta main pendant que tu fais défiler l'Internet. Dans ce cas, le temps nécessaire pour permettre à ton corps de reconstituer les neurotransmetteurs signifie que tu es désensibilisé aux stimuli répétés ; cela te permet de te concentrer sur les nouvelles informations qui arrivent, comme les mots suivants que tu t'apprêtes à lire.

La sommation explique comment les humains peuvent concentrer leur attention et filtrer les informations importantes parmi la masse de stimuli à chaque instant.

Intégration des informations

Le potentiel d'action d'un neurone présynaptique peut générer un potentiel postsynaptique dans plusieurs cellules, ce qui rend possible la dispersion et la création de modèles fixes de mises à feu neuronales. Vice versa, il permet également d'intégrer des informations provenant de diverses sources et stimuli sur un seul neurone.

L'intégration des informations est essentielle car elle donne une explication biologique à l'apprentissage. Elle peut également expliquer notre subconscient et nos instincts, car les informations convergentes peuvent être intégrées dans notre biologie avant d'être rendues conscientes dans nos pensées.

Quand la transmission synaptique conduit-elle à un potentiel d'action ?

Les potentiels d'action ou l'impulsion électrique qui se propage le long de l'axone ne peuvent être initiés que si un certain seuil de tension est atteint (généralement -60mV). Tu en sauras plus dans notre article sur le potentiel d'action.

Les potentiels d'action suivent le principe du tout ou rien et ne se déplacent que dans une seule direction. Mais pour initier le potentiel d'action qui démarre la transmission à la cellule suivante via l'axone, une seule impulsion entrante n'est généralement pas suffisante. L'addition de plusieurs signaux entrants est nécessaire. Ce processus s'appelle la sommation.

Deux types de sommation peuvent entraîner une dépolarisation/un potentiel d'action :

• La sommationspatiale se produit lorsque suffisamment d'impulsions excitatrices arrivent sur une cellule à partir de différents endroits.
• La sommationtemporelle se produit lorsque suffisamment d'impulsions excitatrices arrivent sur une cellule à partir d'une autre cellule en succession rapide.

Quelles sont les étapes de la transmission à travers une synapse ?

Dans la transmission synaptique, la charge électrique est convertie en substances chimiques qui comblent le fossé entre les deux cellules. Ces substances chimiques réagissent avec la membrane cellulaire pour créer une charge électrique dans la cellule réceptrice.

Transmission à travers une synapse cholinergique

Voyons étape par étape comment fonctionne le processus de transmission synaptique à travers une synapse cholinergique (n'oublie pas que les synapses cholinergiques libèrent l'acétylcholine, un neurotransmetteur) :

1. Le potentiel d'action (courant électrique) arrive au terminal de l'axone depuis le corps cellulaire.
2. La charge électrique ouvre ${\mathrm{Ca}}^{2+}$(Les canaux calciques s'ouvrent dans le terminal de l'axone. Ces canaux calciques sont gérés par le voltage, ce qui signifie qu'ils s'ouvrent en réponse au courant électrique. Le calcium est plus abondant à l'extérieur de la cellule et est attiré par la charge négative de la cellule, donc dès que les portes s'ouvrent, le calcium s'engouffre dans la cellule.
3. ${\mathrm{Ca}}^{2+}$Le calcium pénètre dans le terminal de l'axone, ce qui permet l'exocytose. Cela signifie que la membrane des vésicules qui contient les neurotransmetteurs fusionne avec la membrane présynaptique.
5. Lesvésicules s'ouvrent et les molécules de neurotransmetteur acétylcholine sont libérées dans la fente synaptique.
6. Les molécules d'acétylcholine diffusent à travers la fente synaptique et se lient aux récepteurs cholinergiques sur la membrane postsynaptique.
7. Les canaux ioniques s'ouvrent et des ions positifs pénètrent dans la cellule s'il s'agit d'un récepteur nicotinique (nAChR) (un récepteur qui répond à l'acétylcholine).
8. Les neurotransmetteurs restants sont décomposés par l'enzyme acétylcholinestérase et les parties recyclées dans la cellule présynaptique.

Effets des médicaments sur les synapses

De nombreux médicaments peuvent affecter le système nerveux central (SNC) de différentes manières. Ils peuvent modifier la façon dont les gens se comportent, se sentent ou pensent en influençant la transmission à travers les synapses. Les anesthésiques, les relaxants musculaires et les stimulants du SNC sont des exemples de médicaments.

Les médicaments qui imitent les neurotransmetteurs

Les médicaments peuvent imiter les neurotransmetteurs et se lier aux récepteurs à leur place. Ils sont alors qualifiés d'antagonistes. Les analgésiques (plus précisément les opiacés) tels que la morphine et la codéine se fixent sur les récepteurs, ce qui permet à la personne de ressentir un soulagement de la douleur. Ils imitent les endorphines naturelles (également appelées messagers chimiques).

Autre exemple, la marijuana, qui va imiter les neurotransmetteurs cannabinoïdes (impliqués dans l'appétit, l'humeur, la mémoire et la sensation de douleur) appelés anandamide.

Médicaments qui interagissent avec les composants moléculaires

Ces types de drogues vont interagir avec différents composants moléculaires du corps. Par exemple, la cocaïne se fixe sur la molécule qui transporte la dopamine. Cela ne permet pas au transporteur de dopamine d'entrer dans le neurone. Elle va commencer à s'accumuler dans la synapse, et les récepteurs qui reçoivent la dopamine seront stimulés dans une plus large mesure.

Médicaments qui modifient la stimulation des récepteurs

Certains médicaments peuvent modifier la quantité de récepteurs qui sont stimulés. Par exemple, le Valium (également connu sous le nom de diazépam) te fera sentir détendu en augmentant la réponse du neurone lorsque le GABA (un neurotransmetteur qui bloque certains signaux cérébraux et diminue l'activité du système nerveux en se fixant sur les récepteurs inhibiteurs du GABA). Le GABA produit de lui-même un effet calmant en diminuant l'anxiété et le stress ; avec le Valium, cette sensation sera induite.