Phénoménologie neuronale 17/18

Corps cellulaire d'un neurone

Qu'est-ce que le corps cellulaire?

Le corps cellulaire, appelé aussi soma, est l'une des trois parties du neurone (annexe A). C'est la partie qui se trouve entre les dendrites et l'axone. Elle est formée de plusieurs organites tels que des mitochondries, un grand réticulum endoplasmique rugueux (site de synthèse des neurotransmetteurs), un réticulum endoplasmique lisse, un appareil de Golgi et d'un noyau. Ce dernier est le centre de contrôle du neurone.

La fonction du corps neuronal est de répondre spécifiquement aux différents stimuli extérieurs, et à acheminer l'information de ces stimuli jusqu'à la zone gâchette. Les informations extérieures entrent dans le corps cellulaire par les dendrites, traversent le cytoplasme et vont jusqu'à la zone gâchette (Annexe B).

Dans le corps du neurone, les informations se déplacent - c'est à dire qu'elles sont transmises - sous la forme de potentiels gradués positifs (PPSE) ou négatifs (PPSI). Il existe deux types de potentiels: les potentiels d'actions (PA) et les potentiels gradués (PG). Alors que les PA sont spécifiques à l'axone, les PG peuvent se produire dans toutes les parties d'un neurone. Leurs différences sont qu'un PA est déclenché dans la zone gâchette, qu'il se propage ensuite le long de l'axone avec une amplitude constante jusqu'aux boutons synaptiques terminaux. Les PG que l'on observe dans le corps cellulaire partent habituellement des dendrites et vont jusqu'à la zone gâchette. A l'inverse du PA, l'amplitude d'un PG n'est pas constante, mais diminue à mesure qu'on s'éloigne de sa zone de départ; la diminution de la valeur de ce PG en fonction de la distance qu'il parcourt est due à la résistance que produit le cytosol sur le déplacement des ions. Si le PG est assez élevé pour atteindre la zone gâchette avec une amplitude d'au moins -50mV, alors un PA est généré dans cette région.

Un PG ayant une amplitude de -100mV à son départ a plus de chance d'arriver avec une amplitude de -50mV dans la zone gâchette mais la possibilité qu'un potentiel atteigne ce seuil de -50mV dans la zone gâchette dépend majoritairement de la proximité de la zone gâchette par rapport à l'arrivée du signal au niveau du corps cellulaire. En outre, il existe des sommations spatiales et temporelles qui permettent justement d'éviter de devoir toujours avoir un signal de départ d'une valeur de -100mV. Une sommation spatiale a lieu lorsque des synapses différentes envoient en même temps des stimuli sur le corps cellulaire d'un même neurone cible. Leur effet est donc "sommé" dans la cellule cible. On parle de sommation temporelle lorsqu'un seul neurone envoie plusieurs PA sur une même cellule cible. Ici, c'est la fréquence des PA (avec un maximum de 100Hz) envoyé qui détermine la valeur du PG dans le neurone postsynaptique (Annexe C).

On distingue entre deux sortes de PG: les potentiels hyperpolarisants (ou inhibiteurs, on parle alors de 'potentiel post-syntaptique inhibiteur', abrégé PPSI) et les potentiels dépolarisants (ou excitateurs, on parle alors de 'potentiel post-synaptique excitateur', abrégé PPSE). Les premiers sont caractérisés par des charges négatives. Ils ont pour conséquence d'éloigner le potentiel de membrane du seuil d'excitation (-50mV) au niveau de la zone gâchette. Les deuxièmes sont caractérisés par des charges positives et sont responsables - si le seuil de -50mV est atteint - du déclenchement des PA dans la zone gâchette.

Quelle est la fonction du corps cellulaire ?

La composition du corps cellulaire ressemble à celle d'une cellule type, avec un noyau ainsi que tous les organites nécessaires afin d'assurer l'activité cellulaire. Certains gènes codants pour des neurotransmetteurs sont spécifiquement activés et transcrits dans les neurones. Dans un premier temps, ces peptides sont synthétisés dans le RER. Dans un premier temps, des vésicules contenant un grand nombre de ces peptides s'accumulent dans l'appareil de Golgi. Dans un deuxième temps, ces vésicules sont véhiculées au niveau des synapses par l'intermédiaire de molécules de dynéines qui utilisent les microtubules présents dans l'axone comme support de traction. Au niveau de la synapse, ces vésicules peuvent, dans certains cas (présence d'un PA) fusionner avec la membrane plasmique présynaptique et relâcher les neurotransmetteurs dans la fente synaptique.

Le réticulum endoplasmique rugueux (RER) est l'un des sites de synthèses des protéines dans les cellules. Cette structure cellulaire est très développée dans les neurones qui possèdent des synapses chimiques, bien plus que dans les autres cellules du corps. En effet, ces neurones doivent produire une très grande quantité de neurotransmetteurs nécessaire au transfert du signal nerveux. L'appareil de Golgi agit comme un site de traitement post-traductionnel des protéines. En outre, il se charge d'adresser correctement les protéines dans les différentes parties du neurone, comme par exemple l'axone ou les dendrites.

Les mitochondries constituent un autre type d'organite qui existe en grand nombre dans le soma. En effet, le maintien du potentiel de repos (PR) nécessite le fonctionnement permanent de pompes NaK-ATPases, des structures qui nécessitent beaucoup d'ATP.

Le soma a pour fonctions de traduire des ARNm pour la production de protéines, de produire de l'énergie sous forme d'ATP car les mitochondries présentes dans l'axone ne sont pas suffisantes lors 'des décharges des potentiels d'action', et il synthétise les 'éléments nécessaires au renouvellement cellulaire'.

Remarque: lorsqu'on étudie le système nerveux, surtout en cytologie (étude cellulaires), il peut être utile de discriminer entre les différentes cellules observées. Le RER neuronal fait partie des structures cellulaires qui permettent une telle discrimination. Ce qui lui permet de faire une différentiation, dans ce cas entre les cellules neuronales et les cellules gliales, est sa propriété basophile. En effet, il colore les noyaux de toutes les cellules neuronales et est lui-même coloré. Il est également appelé "corps de Nissl".

Qu'est-ce qu'une dendrite?

La dendrite est un prolongement du corps cellulaire d'un neurone, généralement ramifiée, dont la fonction est de conduire les impulsions nerveuses de l'extérieur de la cellule vers le corps cellulaire. Le nombre, la taille et la longueur des dendrites varie d'un neurone à l'autre. D'ailleurs, d'après le nombre, la forme et le type de dendrites, on peut catégoriser les neurones. On distingue ainsi: les neurones pseudo-unipolaires qui ont un prolongement axone-dendrite fusionnés, les neurones bipolaires qui possèdent un axone et une seule dendrite séparée, les neurones multipolaires qui ont plusieurs axones et dendrites et les neurones anaxoniques qui n'ont pas d'axone identifiable. figure serait souhaitable... Vincent.menuz (discussion) 7 octobre 2017 à 11:20 (CEST) Les dendrites permettent de réceptionner l'information d'un stimulus ou celle reçue d'un autre neurone et de l'emmener jusqu'aux régions d'intégration de la cellule (zone gâchette). Les dendrites se situent en amont du corps cellulaire, c'est-à-dire qu'elles sont la première partie en contact avec l'environnement (dans le cas des neurones sensitifs par exemple) ou avec la cellule 'précédente' (présynaptique). Elles possèdent des prolongements en forme de pointe, appelés épines dendritiques. Ces prolongements permettent d'étendre leur surface de contact.

La communication entre deux neurones se fait au niveau de la fente synaptique (voir plus bas pour les détails) qui sépare la dendrite appartenant à la cellule post-synaptique du bouton terminal appartenant à la cellule pré-synaptique. Les récepteurs présent dans la membrane plasmique de la cellule post-synaptique réagissent aux neurotransmetteurs, libérés par la synapse dans la fente synaptique. De là, il peut y avoir deux sortes de récepteurs; les récepteurs ionotropiques et les récepteurs métabotropiques.

• Lorsque ce sont des récepteurs ionotropiques, les neurotransmetteurs s'y fixent. Les récepteurs sont liés à des canaux ioniques chimio-dépendants, qui se situent sur la membrane de la cellule postsynaptique. Cette liaison déclenche l'ouverture des canaux, permettant le passage de ions (Na⁺, Cl^-) dans la cellule. Selon la quantité de neurotransmetteurs, il y a plus ou moins de canaux ouverts et donc plus ou moins d'ions qui entrent dans le corps cellulaire. Selon le type de synapse (excitatrice ou inhibitrice), la dendrite laissera passer des ions négatifs ou positifs. Si la synapse reliée à la dendrite est excitatrice, la dendrite laisse passer des ions positifs et inversement si la synapse est inhibitrice, la dendrite laisse passer des ions négatifs. Les ions vont diffuser dans le corps cellulaire, formant ainsi dans cette structure un potentiel gradué (PG). Plus le stimulus est grand, plus le nombre de charges positives ou négatives qui entrent dans la cellule est élevé, plus le PG à son point de départ est élevé et la diffusion des ions dans le corps cellulaire est importante. Plusieurs informations peuvent être envoyées aux dendrites en même temps du fait qu'il y a plusieurs connexions synaptiques sur un même neurone.

• Lorsque les neurotransmetteurs se lient à des récepteurs métabotropiques, ces derniers activent des protéines, ce qui enchaine des cascades de transduction. Les protéines ainsi activés en cascades conduisent finalement soit à l'ouverture de canaux ioniques qui laissent entrer/sortir des ions positifs ou négatifs, soit à des translocations de protéines (facteurs de transcriptions) dans le noyau telle qui va activer ou désactiver l'expression de gènes spécifiques à sa fonction.

Axone

Qu'est-ce qu'un axone ?

FrédéricL (discussion) 19 septembre 2017 à 14:37 (CEST)

Quelle est la structure d'un axone ?

L'axone est un prolongement du corps du neurone qui conduit des impulsions électriques sous forme de potentiels d'actions (PA). Il mesure entre 1mm et 1m (chez l'être humain) et peut atteindre jusqu'à 10m chez la girafe, ce qui fait du neurone la plus longue cellule de l’organisme humain. ClaireAK (discussion) 28 septembre 2017 à 11:04 (CEST). L'axone émerge du cône d'implantation (zone gâchette) et, la plupart du temps, se ramifie en un réseau axonal terminal. A l'extrémité de chaque ramifications se trouve un bouton synaptique.

Chez la plupart des mammifères, le fonctionnement de l'axone est optimisé par des cellules des cellules de soutien : les cellules de Schwann (dans le SNP) et les oligodendocytes (dans le SNC). Ces deux types cellulaires assurent la myélinisation des axones, c'est-à-dire qu'elles entourent ces structures de leur membrane plasmique, faisant ainsi office d'isolant électrique qui accélère la propagation des PA. Chez certains invertébrés, comme le calmar géant, l'optimisation du fonctionnement axonique est assurée par une augmentation du diamètre de l'axone, permettant ainsi de diminuer les frictions - et donc la résistance - des ions qui se déplacent durant un PA.Vincent.menuz (discussion) 9 octobre 2017 à 09:50 (CEST)

Quelle est le rôle de l'axone dans le neurone ?

Le rôle de l'axone est de véhiculer une information sous la forme d'un courant électrique ionique de la zone gâchette aux boutons terminaux du neurone. Ce courant électrique porte le nom de potentiel d'action (PA. ClaireAK (discussion) 28 septembre 2017 à 10:40 (CEST)

Qu'est ce que le potentiel de repos ?

Ecrit par Menuz La membrane plasmique de toutes les cellules du corps humain montrent une différence de potentiel (ddp) entre l'intérieur et l'extérieur. La valeur de ce ddp est typiquement de -65mV. Ce ddp est essentiel à la survie des cellules: elles leur permettent d'effectuer des échanges entre avec leur environnement sans dépenser trop d'énergie. Dans les neurones, de façon à le distinguer d'un potentiel d'action (PA), ce potentiel de membrane porte le nom de "potentiel de repos" (PR). La génération du PR nécessite de nombreux éléments, dont deux au moins sont absolument fondamentaux:

• une pompe NaK-ATPAse: une pompe active (utilise donc de l'ATP pour fonctionner) qui transloque 3Na+ vers l'extérieur contre 2K+ vers l'intérieur, assurant ainsi le maintien d'un gradient de concentration entre ces deux ions. Autrement dit, cette pompe permet d'avoir davantage de ions K+ à l'intérieur qu'à l'extérieur de la cellule et permet exactement l'inverse pour le Na+.

• Enchassés dans la membrane plasmique, davantage de canaux passifs à K+ que de canaux Na+. Ainsi, il y a plus de ions K+ qui sortent de la cellule, par diffusion en suivant leur gradient de concentration, que de ions Na+ qui entre dans la cellule par le même procédé.

Prenons une membrane plasmique où se répartissent, à l'extérieur, 6 ions Na+, 3 ions K+ et 9 ions Cl- et, à l'intérieur, 6 ions K+, 3 ions Na+ et 9 ions Cl-. Si, dans cette membrane, il y a davantage de canaux passifs K+ que de canaux Na+, il y aura davantage de ions K+ qui sortent que de ions Na+ qui entrent. Par exemple, si 3 ions K+ sortent pour 1 ion Na+ qui entre, le bilan final de part et d'autre de la membrane plasmique sera la suivant:

• Extérieur : 6K+, 5Na+, 9Cl-. Le bilan est de +2
• Intérieur: 3K+, 4Na+, 9Cl-. Le bilan est de -2.

La membrane plasmique est donc davantage chargée négativement à l'intérieur (-2) qu'à l'extérieur (+2).
Avec le temps, les ions K+ ont de plus en plus de peine à sortir, car les charges positives qui s'accumulent vers l'extérieur ont tendance à repousser les K+, et donc à les empêcher de sortir. De la même manière, comme la membrane interne se charge négativement, les ions K+ ont tendance à être retenus vers l'intérieur. Ainsi, un équilibre est atteint lorsque la force chimique (gradient de concentration du K+ qui pousse, par diffusion, les ions K+ à sortir de la cellule) est égale à la force électrostatiques (forces électriques positives externes qui repoussent les ions K+ et forces électriques internent négatives qui retiennent les ions K+).
S'il n'y avait QUE des canaux passifs à K+, le potentiel de membrane serait proche de -90mV (on dit que E-K = -90mV). Si il n'y avait QUE des canaux passifs à Na+, le potentiel de membrane serait de +62mV (on dit que E-Na = +62mV. Comme les Na+ entreraient - ils ont un gradient inverse du K+ - le potentiel de membrane serait positif...). Cependant, comme il y a davantage de canaux K+, que de canaux Na+, le bilan final est que le potentiel de membrane est plus proche du potentiel du K+ que de celui du Na+: -65mV.Vincent.menuz (discussion) 9 octobre 2017 à 10:20 (CEST)

Comment véhicule-il l'influx électrique ?

L'influx nerveux est un signal qui est acheminé par les neurones. Ce signal, le plus souvent électrique, se propage d'un neurone à l'autre. Le PA est un des éléments de cet influx nerveux. Il se déroule dans les axones, prend naissance dans la zone gâchette et se propage jusqu'aux ramifications synaptiques, où ils stimulent des cellules cibles.

Lors du potentiel de repos, la membrane est chargée négativement à l'intérieur alors qu'elle est positive à l'extérieur. Le potentiel de la membrane peut changer sous l'effet de stimulus, par le biais des canaux à ouverture contrôlée, aussi connu sous le nom de canaux tensiodependants. Au moment où le potentiel d'action se produit, les charges des deux côtés de la membrane s'inversent pendant environ 3 ms. Cette inversion du potentiel de membrane est un PA. Cette capacité se nomme l'excitabilité cellulaire. ZehraM (discussion) 22 septembre 2017 à 14:51 (CEST)

Suite à une dépolarisation locale de la membrane plasmique, certains canaux ioniques à Na+, dépendants de la tension, vont s'ouvrir (car dépolarisation=changement de tension) et les ions Na+ vont diffuser à l'intérieur de la cellule (car ceux-ci sont plus concentrés à l'extérieur qu'a l'intérieur, cf. PR), la courbe du PA monte (le potentiel de membrane s'inverse). Si celle-ci est suffisamment grande et donc atteint le seuil d'excitation (ddp -55mV), elle va à son tour affecter les canaux Na+ tensio-dépendants situés plus loin dans l'axone, ce qui va poursuivre la dépolarisation de la membrane. Le processus d'activation des canaux tensio-dépendants se répète ainsi jusqu'au bout de l'axone. L'entrée des ions Na+ s'effectuent pendant 0,5ms, jusqu’à un ddp de +40mV, engendrant un signal électrique.
Après avoir été activé pour 0.5 ms, les canaux tensio-dépendants se ferment, grâce à un double mécanisme. Après la fermeture des canaux sodium, les canaux à potassium s'ouvrent, laissant les ions K+ diffuser vers l'extérieur, ce qui conduit à une repolarisation (mvmt de charges positive à l'extérieur de la cellule) et par conséquent un retour au PR. Ces canaux restent activés pendant environ 2 ms. Ce temps de fermeture assez lent des canaux K+ entraine une hyperpolarisation de la membrane, "trop" de ions K+ diffusent vers l'extérieur (leur gradient de concentration étant plus faible à l'intérieur qu'à l'extérieur). Le potentiel de repos est ensuite à nouveau atteint.(voir annexe potentiel d'action ) FrédéricL (discussion) 5 octobre 2017 à 10:32 (CEST) ClaireAK (discussion) 5 octobre 2017 à 10:47 (CEST).
Le potentiel d'action est un phénomène de type 'tout ou rien'. Si la ddp de la membrane plasmique atteint un seuil d'excitation (-50mV), un potentiel d'action a lieu. Si ce seuil n'est pas atteint, il ne se passe rien. Chaque potentiel d'action qui se produit le long de l'axone est toujours identique (amplitude constante), ce qui est très important pour transmettre des signaux à longues distances. Autrement dit, l'amplitude du potentiel d'action ne change jamais. La seule chose qui peut changer est la fréquence des PA. Cette dernière transmet l'information liée à la durée et l'intensité du stimulus. Cette fréquence à un effet sur la libération de neurotransmetteur. La fréquence maximum du PA est de 100Hz, 3 fois moins que la fréquence théorique.

Le potentiel d'action ne peut se déplacer que dans une seule direction, du corps cellulaire aux synapses. La raison est que lors de la dépolarisation, les ions Na+ entre dans la membrane et par diffusion, ils arrivent dans les zones voisines. Quand ils arrivent dans la région qui se trouve en aval de la zone dépolarisé, les ions Na+ permettent à cette zone d'atteindre le seuil d'excitation et déclenche donc un autre potentiel d'action. Ce phénomène se produit tout au long de l'axone. Alors que les ions qui vont dans la région qui se trouve en amont la zone dépolarisée ne peuvent pas enclencher une dépolarisation car cette région se trouve au moment de la repolarisation, donc le moment où les canaux à sodium ne peuvent pas être activés. Ils ne s'activent que quand ils sont au potentiel de repos. Par ailleurs, certain chercheur pensent que les canaux se réactivent au moment de l'hyperpolarisation. Ce moment s'appelle la période réfractaire. Cela empêche à un second potentiel d'action de se produire avant 2 ms. L'utilité de ce phénomène est que le signal ne peut pas retourné au corps cellulaire, il doit forcément aller vers les synapses. (voir annexe propagation du potentiel d'action)MaryamF (discussion) 6 octobre 2017 à 14:18 (CEST)

Comment les canaux tensio-dépendant se ferment?

Les canaux tensio-dépendant Na+ possèdent un système de 'double-porte'. Dans un premier temps, une porte d'activation, qui réagit à une dépolarisation de -50mV: le canal s'ouvre et laisse entrer des ions Na+. Dans un deuxième temps, une porte d'inactivation bloque le canal au bout de 0.5mS: les ions Na+ ne peuvent plus rentrer. Cette porte d'inactivation restera en place tant que la valeur du potentiel de membrane n'a pas atteint -65mV (valeur du potentiel de repos). La porte empeche donc qu'un deuxième potentiel d'action s'active et qu'il ce chevauche. On appelle cet periode de 2ms la période réfractaire absolue revoir la fin: les deux dernières phrases ne vont pas, on ne comprend pas ce que vous voulez dire. Vincent.menuz (discussion) 7 octobre 2017 à 11:37 (CEST)

Comment la vitesse de l'influx peut-elle augmenter?

Les gaines de myéline sont des cellules qui entourent l'axone des neurones. Il existe deux types de cellules, les cellules de Schawnn qui se trouvent dans le SNC et les oligodendrocytes qui se trouvent dans le SNP. Ces cellules isolent les fibres nerveuses et ainsi accélèrent le déplacement de potentiel d'action. Les gaines de myéline sont situées tout le long de l'axone en laissant des espaces entre elles, appelés Noeud de Ranvier. Lors d'un potentiel d'action, les canaux Na+ vont s'ouvrir et laisser rentrer ces ions dans l'axone. Lorsque les ions entrent dans la membrane ils vont diffusé de part et d'autre de celle-ci depuis leur point d'entrée et vont avoir tendance a sortir plus rapidement de l'espace intercellulaire. En presence de myéline ces ions vont diffuser plus loin dans l'axone car la myéline bloque leur sortie, nous avons à ce niveau un potentiel gradué. Ces ions vont diffusé jusqu'au Noeud de Ranvier où se trouve les canaux Na+ et K+ tensio-dépendant et produire ainsi un nouveau PA. Le PA n'est donc pas continue le long de l'axone mais saute d'un noeud à l'autre (conduction saltatoir). En présence de gaine de myéline le flux est plus rapide car diffusé les ions dans l'espace intercellulaire prend moins de temps que de produire des PA tout le long de l'axone. (Cf image axone avec/sans gaine de myéline)

L' augmentation du diamètre de l'axone augmente également la vitesse de conduction du PA. Un axone avec un grand diamètre va diminuer la résistence du passage des ions et va donc augmenter la diffusion du PA dans l'axone. Les calmars géants ont des axones pouvant aller jusqu'à 1mm de diamètre et faisant passer l'influx à 20m/s. DanielGC (discussion) 8 octobre 2017 à 16:20 (CEST)

""Je ne comprend pas comment la vitesse du PA peu augmenter si le diamètre et plus grand. Je pense que si le diamètre de l'axone est plus petit alors la vitesse du PA va augmenter. ? ( Daniel Coutinho) après quelques recherche j'arrive a mimaginer pourquoi mais je ne comprends pas totalement.""

Synapse

Qu'est-ce qu'une synapse ? (définition)

Synapse est un mot venant du grec (syn = ensemble et haptein = saisir), signifiant connexion. (définition Larousse: mot venant du grec sunapsis qui signifie union)
Les synapses se situent à l'extrémité d'un neurone et de son axone. Elles sont le point de jonction entre une cellule nerveuse et sa cellule cible. Cette jonction peut se faire soit entre deux neurones, soit entre un neurone et une autre cellule de type musculaire ou glandulaire. Le neurone ou la cellule précédant la synapse (d'où l'influx nerveux provient) est appelé(e) présynaptique et la cellule suivant la synapse (recevant donc ce "message" nerveux) est nommée postsynaptique.

Deux types de synapses peuvent être observés dans le système nerveux animal: la synapse chimique qui constitue la majeure partie des synapses chez les vertébrés et la synapse chimique, qui, elle, est en majorité chez les invertébrés.

- Voir annexe n°

Comment différencie-t-on les deux types de synapses?

Il existe deux types de synapses:

• Les synapses chimiques: elles sont en plus grande quantité et dépendent de neurotransmetteurs pour la transmission des siganux.
  
• Les synapses électriques: elles transmettent le signal par l'intermédiaire d'un courant ionique.
  

- Voir annexe n°

Les différents types de synapses sont différentiables au microscope électronique. En effet, la taille de la fente synaptique diffère selon la nature de la synapse. Pour les synapses électriques, la fente synaptique est de l'ordre de 2 nanomètres alors que celle des synapses chimiques varie de 10 et 40 nanomètres. Dans les synapses électriques, les jonctions communicantes sont également observables.

La synapse électrique diffère de la synapse chimique par sa méthode de transmission du signal. En effet, le signal ne dépend pas ici d'un neurotransmetteur, mais d'un courant électrique qui permet une transmission plus rapide de l'information d'une cellule à l'autre. Malgré l'absence de l'intervention de neurotransmetteurs dans cette structure, les jonctions communicantes de ces synapses (qui mettent en relation le cytoplasme de deux cellules voisines) assurent la transmission de ions d'une cellule à une autre. Les canaux se trouvant à la surface de la membrane pré- et postsynaptique sont juxtaposés de manière précise, de sorte que des pores sont formés. Ainsi, la diffusion des ions et le passage de petites molécules organiques (ATP) se font de manière passive. Cela explique donc, que le courant ionique soit continu. C'est la raison pour laquelle les synapses électriques assurent une transmission du signal de façon plus rapide. A l'état d'équilibre, les ions diffusent librement à travers les pores dans les deux sens. Lorsque la concentration des ions augmente dans le milieu intracellulaire (provoquée par le potentiel d'action), la diffusion des ions s'opère de sorte à équilibrer les concentrations des deux côtés des pores.

La synapse chimique comprend une zone qui s'établit entre deux neurones ou un neurone et une autre cellule (par exemple, une cellule musculaire). Cette zone est constituée de trois principales structures qui sont le neurone présynaptique, la fente synaptique et une cellule postsynaptique. A l'extrémité d'un axone se trouve la terminaison synaptique dans laquelle sont présents des vésicules synaptiques contenant des neurotransmetteurs, ainsi que des canaux à Ca²⁺ tensiodépendants - des canaux qui s'ouvrent et se ferment selon les variations du potentiel de membrane. La fente synaptique est l'espace entre deux cellules nerveuses ou entre une cellule nerveuse et une autre cellule de nature différente (par exemple, musculaire) qui constitue une aire de jonction (union de deux structures séparées). Le message chimique passe à travers cette aire, d'un neurone à un autre, ce qui peut provoquer l'excitation ou l'inhibition de celui-ci. La dépolarisation de la membrane plasmique présynaptique causée par le potentiel d'action provenant de l'axone permet l'ouverture des canaux tensiodépendants permettant la diffusion des ions Ca²⁺ dans le milieu intracellulaire. Lorsque la concentration intracellulaire de ions Ca²⁺ est importante, alors les vésicules présynaptiques peuvent fusionner avec la membrane plasmique, ce qui libère les neurotransmetteurs dans la fente synaptique. La cellule postsynaptique possède à sa surface, uniquement au niveau de la jonction synaptique, soit des canaux ionotropique excitateur, soit ionotropique inhibiteurs, soit des canaux métabotropiques et donc ne possède qu'un seul type de récepteur. Les canaux ioniques chimiodépendants jouent un rôle dans l'entrée de ions (ex. K⁺, Na⁺ ou Cl^-) tandis que les canaux métabotropiques sont des protéines membranaires qui changent leur conformation lorsqu'un neurotransmetteur se fixe à ce dernier. Il peut en résulter une cascade de transduction. Ces derniers ne dépendent pas de la présence de ions. Ces canaux doivent interagir avec les neurotransmetteurs libérés par les vésicules contenues dans le neurone présynaptique afin de permettre aux ions de traverser la membrane post-synaptique un truc qui ne joue pas ici dans la structuration du texte. Vous parlez de canaux et juste avant de récepteurs métabotropiques... ne joue pas Vincent.menuz (discussion) 7 octobre 2017 à 11:57 (CEST).

La raison pour laquelle les synapses chimiques sont en plus grande quantité peut s'expliquer du fait que ce type de synapses permet une régulation et un contrôle au niveau de l'entrée de ions dans la membrane du neurone postsynaptique. Cela permet donc de réguler la transmission du signal aux cellules désirées et donc de contrôler sa fin. En outre, une synapse chimique ne se limite pas uniquement à permettre l'entrée et la sortie des ions, mais également des actions métabotropiques pas clair: comme indiqué ci-dessus, une synapse ne peut être QUE d'un seul type! Vincent.menuz (discussion) 7 octobre 2017 à 11:57 (CEST). Cela se produit car, contrairement aux synapses électriques, la transmission dépend de la liaison entre des neurotransmetteurs et des canaux ioniques au niveau de la membrane plasmique postsynaptique. En effet, les neurotransmetteurs sont des signaux chimiques qui sont libérés par la cellule présynaptique dans la fente synaptique redite Vincent.menuz (discussion) 7 octobre 2017 à 11:57 (CEST). Ces signaux sont indispensable pour la communication neuronale, car ils se lient à des récepteurs postsynaptiques provoquant ainsi une modification à court terme du potentiel de la membrane de la cellule postsynaptique, mais cela ne se produit pas toujours rediteVincent.menuz (discussion) 7 octobre 2017 à 11:57 (CEST). Une régulation peut avoir lieu, car le neurotransmetteur permet l'ouverture des canaux ioniques laissant passer les ions. Une régulation (autrement dit un contrôle ou encore une limitation) de l'entrée des ions peut donc avoir lieu au niveau des canaux ioniques. De plus, un neurotransmetteur peut avoir divers effets synaptiques, selon le récepteur auquel il est lié. Si l'on prend l'exemple de l'Ach, un type de neurotransmetteur, celui-ci induit une lente hyperpolarisation des cellules du muscle cardiaque permettant un ralentissement de la contraction du cœur. Mais dans le cas des muscles squelettiques, l'Ach provoque une contraction à cause d'une dépolarisation des fibres musculaires. La nature du récepteur explique cette différence. En ce qui concerne les muscles squelettiques, les récepteurs de ces derniers sont sensibles à l'Ach provoquant l'ouverture des canaux et le passage des ions Na⁺. Les muscles sont donc dépolarisés par l'entrée du sodium. Dépendant de la nature du neurotransmetteur, celui-ci a des divers effets. ce paragraphe est confus. On ne comprend pas le point que vous tentez de faire Vincent.menuz (discussion) 7 octobre 2017 à 11:57 (CEST)

Les neurotransmetteurs se fixent à des protéines réceptrices couplées à des canaux ioniques chimiodépendants ou des canaux métabotropiques qui se situent à la surface de la membrane postsynaptique. En fonction du neurotransmetteur et de sa liaison au canal, une ouverture de ce dernier peut avoir lieu permettant ainsi la diffusion de ions Na⁺ et K⁺. rediteVincent.menuz (discussion) 7 octobre 2017 à 11:57 (CEST)

Qu'est-ce qu'un neurotransmetteur?

super boulot. Quelques imprécisions à voirVincent.menuz (discussion) 7 octobre 2017 à 12:00 (CEST)

Dans les synapses chimiques, des neurotransmetteurs sont présents. Il s'agit d'une substance chimique synthétisée par le neurone pré-synaptique. Ce dernier les enferme dans des vésicules synaptiques, lesquelles sont stockées dans des corpuscules nerveux terminaux. Ceux-ci libèrent par la suite les neurotransmetteurs dans la fente synaptique(= espace séparant la cellule pré-synaptique de la cellule post-synaptique). Cette libération provient de la fusion de certaines vésicules synaptiques avec la membrane du corpuscule nerveux terminal.

La libération des neurotransmetteurs (=exocytose) est provoquée par l'arrivée d'un Potentiel d'Action au niveau de la terminaison pré-synaptique. Cela crée une dépolarisation des membranes des terminaisons nerveuses. Les canaux calciques voltage-dépendants situés sur la membrane pré-synaptique s'ouvrent Le gradient de concentration des Ca²⁺ entre l'extérieur et l'intérieur de la cellule est très différent. Le milieu extracellulaire a une haute concentration de Ca²⁺ tandis que le milieu intracellulaire présente une faible concentration de ce ion. Cette variation crée une force électromotrice qui permet l'entrée de Ca²⁺ dans les terminaisons pré-synaptiques (milieu intracellulaire).

Lorsque la concentration intracellulaire pré-synaptique des Ca²⁺ augmente brutalement, les protéines membranaires situées tant sur la membrane des vésicules synaptiques que sur la membrane de la cellule pré-synaptique changent de conformation. Ces protéines appartiennent à la superfamille SNARE. Elles sont complémentaires les unes aux autres (notion de spécificité) et permettent aux vésicules synaptiques de s'associer aux membranes pré-synaptiques grâce à leur liaison. Ce processus est nommé le 'docking'. Cela engendre la fusion des membranes des vésicules présynaptiques avec la membrane de la cellule pré-synaptique. Les vésicules déversent alors leur contenu de neurotransmetteurs dans la fente synaptique. Ce processus de libération des neurotransmetteurs est nommé exocytose. Il se produit très rapidement, soit dans les 0.2 ms après l'influx d'ions Ca²⁺ dans la terminaison pré-synaptique (=cellule pré-synaptique).
Voir Annexe Protéines SNARE

La quantité de vésicules synaptiques, qui fusionnent avec la membrane pré-synaptique et qui permettent ainsi le relâchement des neurotransmetteurs, dépend de la fréquence des PA. Si la fréquence du PA est faible, le relâchement des neurotransmetteurs dans la fente synaptique sera également faible. Au contraire, si la fréquence du PA est élevée, la libération des neurotransmetteurs sera grande.

Lorsque les neurotransmetteurs diffusent dans la fente synaptique, ils se lient à des récepteurs spécifiques de la membrane postsynaptique, les récepteurs des neurotransmetteurs. Cette liaison entraîne l'ouverture ou la fermeture de canaux de la membrane post-synaptique oui, mais seulement si ce sont des récepteurs ionotropiques. Pas forcément vrai si métabotropiques Vincent.menuz (discussion) 7 octobre 2017 à 12:00 (CEST). Les échanges ioniques ainsi générés modifient l'excitabilité de la membrane de la cellule cible : ils modifient le potentiel de membrane post-synaptique dans le sens d'un accroissement de l'excitabilité (potentiels post-synaptiques excitateurs=PPSE) ou d'une diminution de l'excitabilité (potentiels post-synaptiques inhibiteurs=PSSI) du neurone post-synaptique. Un même neurotransmetteur peut provoquer soit une excitation soit une inhibition.

Après la fusion avec la membrane présynaptique et lorsque le message a été transmis à la cellule post-synaptique, la liaison neurotransmetteur-récepteur doit être rapidement interrompue afin de permettre la transmission d'un nouveau signal chimique en rapport avec l'arrivée de nouveaux PA. Les constituants de la vésicule synaptique sont recyclés dans la terminaison pré-synaptique. Les neurotransmetteurs peuvent diffuser hors de la fente synaptique, être dégradés dans la fente synaptique ou ils sont repompés dans la cellule pré-synaptique grâce à des protéines agencées dans la membrane de la cellule pré-synaptique. Le recyclage local des vésicules permet de fournir à nouveau une quantité suffisante de neurotransmetteurs dans la cellule pré-synaptique. Ce processus est nommé l'endocytose.
Voir Annexe Processus dans la fente synaptique
Certaines toxiques peuvent peuvent bloquer ce processus de pompage. Cela accroit la concentration de neurotransmetteurs dans la fente synaptique ce qui vient inhiber les récepteurs des neurotransmetteurs. Ce processus se traduit par d'important effets cognitifs et moteurs.

Existe-il plusieurs types de neurotransmetteurs?

Il existe plus de 100 neurotransmetteurs répertoriés appartenant à cinq groupes: l'acétylcholine, les acides aminés, les amines biogenèses, les neuropeptides et les gaz. La réaction déclenchée dépend du type de récepteur de la cellule post synaptique. Les neurotransmetteurs peuvent se lier spécifiquement à plus d'une douzaine de récepteurs différents. Les neurotransmetteurs peuvent exciter des cellules post synaptiques qui expriment un récepteur donné et inhiber des cellules post synaptiques produisant un autre récepteur.

• l'acétylcholine: l'un des neurotransmetteurs les plus répandus chez les Vertébrés et Invertébrés. Selon le type de récepteur, elle peut être inhibitrice ou excitatrice dans le SNC des Vertébrés.
• les acides aminés: il existe 4 acides aminés parmi les neurotransmetteurs du SNC: la glycine, l'acide glutamique, l'acide aspartique et l'acide gamma-aminobutyrique. L'acide glutamique est le neurotransmetteur le plus abondant dans le système nerveux. Il a un effet excitateur sur les cellules postsynaptiques lorsqu'il se lie à un certain type de canaux postsynaptiques. L'acide gamma-aminobutyrique est le neurotransmetteur le plus utilisé des synapses inhibitrices de l'encéphale. Il augmente la perméabilité de la membrane post-synaptique au Cl^- produisant ainsi des PPSI.
• les amines biogenèses: les neurotransmetteurs du groupe des amies biogenèses sont dérivés des acides aminés et comprennent la noradrénaline. Celle-ci est un neurotransmetteur excitant du système nerveux autonome. La dopamine et la sérotonine sont également des amines biogenèses qui sont libérées à de nombreux endroits de l'encéphale et agissent sur le sommeil, l'humeur, l'attention et l'apprentissage. Les amines biogenèses sont aussi la cause de certains troubles du système nerveux et jouent un rôle important dans les traitement de ces affections.
• les neuropeptides: Les neuropeptides sont des chaînes relativement courtes d'acides aminés qui servent de neurotransmetteurs. Le neuropeptide appelé substance P est un neurotransmetteur excitateur important qui intervient dans la perception de la douleur. Inversement, les endorphines jouent le rôle d'analgésiques naturels en diminuant la perception de la douleur. Elles sont fabriquées par l'encéphale lorsque celui-ci est soumis à des stress physiques ou émotionnels.
• les gaz: certains neurones des Vertébrés libèrent des gaz dissous, notamment les monoxyde d'azote, qui servent d'agents de régulation locale.
  

Qu'est-ce qu'un potentiel post synaptique excitateur (PPSE)?:

Un neurotransmetteur qui se fixe à son récepteur enclenche une série de réponses de la cellule post-synaptique. Celles-ci peuvent entraîner des mouvements d'ions au travers de la membrane de la cellule post-synaptique.
Si le changement de potentiel de la membrane résultant est dépolarisant, le potentiel est appelé potentiel post-synaptique excitateur (PPSE). Cette dépolarisation rend la cellule plus susceptible de former un potentiel d'action.
Un PPSE est engendré si:

• des ions Na⁺ ou Ca²⁺ entrent dans la cellule post-synaptique suite à l'ouverture de canaux ioniques.
• moins d'ions K⁺ sortent ou moins d'ions Cl^- entrent dans la cellule postsynaptique suite à la fermeture de canaux ioniques.

Qu'est-ce qu'un potentiel post synaptique inhibiteur (PPSI)?:

Si le potentiel post-synaptique est hyperpolarisant, il est appelé potentiel post-synaptique inhibiteur. L'hyperpolarisation écarte le potentiel de membrane loin du seuil et rend la cellule moins susceptible de former un potentiel d'action. Un PPSI est engendré si:

• des ions Cl^- entrent ou des ions K⁺ sortent de la cellule postsynaptique suite à l'ouverture de canaux ioniques
• moins de ions Na⁺ ou Ca²⁺ entrent dans la cellule postsynaptique suite à la fermeture de canaux post-synaptiques

Qu'est-ce qu'un récepteur de neurotransmetteurs?

Les récepteurs sont des protéines enchâssées dans la membrane plasmique postsynaptique. Ils sont composés d'un domaine extracellulaire qui s'étend dans la fente synaptique et d'un domaine transmembranaire. Le neurotransmetteur se fixe au domaine extracellulaire et entraîne ainsi un changement dans la conformation de la protéine: les récepteurs permettent d'ouvrir ou de fermer des canaux ioniques de la membrane synaptique, de manière directe ou non. oui, dans le cas des récepteurs ionotropiques. Pas le cas quand ce sont des récepteurs métabotropiques Vincent.menuz (discussion) 7 octobre 2017 à 12:02 (CEST)

Les récepteurs de neurotransmetteurs se trouvent principalement au niveau de la densité synaptique de l'élément postsynaptique. je ne pige pas Vincent.menuz (discussion) 7 octobre 2017 à 12:02 (CEST)

On trouve également des récepteurs au niveau présynaptique dans la membrane de la terminaison axonale. Ces récepteurs appelés autorécepteurs jouent un rôle essentiel de régulation. En effet, ils permettent l'inhibition de la libération, et parfois de la synthèse, des neurotransmetteurs. Ils permettent ainsi de freiner la libération d'un neurotransmetteur lorsque la concentration de celui-ci devient trop élevée dans l'espace synaptique.

Il est essentiel de noter que les réponses induites dans la cellule post-synaptique par les neurotransmetteurs sont soit excitatrices, soit inhibitrices suivant la nature du neurotransmetteur et du canal postsynaptique activé (cf. PPSE et PPSI).

Quels sont les différents types de récepteurs?

Il existe deux catégories principales de récepteurs: les récepteurs ioniques et les récepteurs métabotropiques.

• Les récepteurs ioniques, appelés aussi récepteurs ionotropes
  

Les récepteurs ioniques traversent la membrane plasmique et forment un canal ionique. Celui-ci est fermé en l'absence de neurotransmetteur. Par contre, lorsqu'un neurotransmetteur se fixe aux sites spécifiques du domaine extracellulaire du canal, il entraîne un changement de conformation des sous-unités qui provoque l'ouverture du canal en quelques ms. Les récepteurs ioniques sont à l'origine d'une réponse rapide (1 à 2 ms) et brève (quelques dizaines de ms).

Voir Annexe récepteurs ioniques

• Les récepteurs métabotropiques ou métabotropes
  

Les récepteurs métabotropiques sont nommées ainsi sont des protéines membranaires qui en réponse à la fixation d'un ligand changent leur conformation et activent une cascade d'événements intracellulaires. Contrairement aux récepteurs ionotropique, les récepteurs métabotropiques ne contiennent pas de canaux ioniques en tant que tels, mais entraînent l'ouverture de ces canaux situés à la membrane de la cellule par une cascade transductionnelle.

• Voir Annexe récepteurs métabotropes

Quels sont les effets des drogues sur les neurotransmetteurs?

Les drogues peuvent avoir plusieurs effets sur le cerveau, plus précisément sur les neurotransmetteurs. Une drogue peut avoir un effet agoniste ou antagoniste. Si la drogue a un effet agoniste, cela signifie qu'elle a le même effet qu'un neurotransmetteur. Lorsqu'il s'agit d'un effet antagoniste, la drogue provoque le blocage du récepteur du neurotransmetteur empêchant leur liaison.
Dans certains cas, les drogues provoquent des inhibitions. Elles peuvent inhiber la recapture, c'est-à-dire empêcher le recyclage du neurotransmetteur, ou inhiber la sécrétion du neurotransmetteur dans la fente synaptique.

Cocaïne
La cocaïne est une drogue qui est fumée, inhalée ou injectée et qui provoque en la personne qui la consomme un état d'euphorie pendant une certaine durée. Lorsqu’elle est fumée les sensations durent environ 10 minutes et lorsqu'elle est inhalée par contre, les sensations sont prolongées. Celles ci peuvent durer jusqu'à 30 minutes.

Action de la cocaïne sur le cerveau
La cocaïne attaque le cerveau en agissant au niveau des synapses notamment sur les neurotransmetteurs. Lorsque des neurotransmetteurs sont libérés, certains se lient à des récepteurs, d'autres sont recapturés ou dégradés. Il s'agit d'une forme de recyclage et de régulation de ces derniers. La cocaïne agit à ce niveau là. En effet, elle empêche la recapture des neurotransmetteurs tels que la dopamine, qui est responsable du mouvement. Lors de la libération de la dopamine, des transporteurs sont présent pour réguler le nombre de neurotransmetteurs en les recapturant. Les molécules de cocaïne se fixent sur les transporteurs ce qui empêche la recapture et la dopamine ne peut pas quitter la fente synaptique. Cela engendre une action sur la membrane post synaptique nettement plus importante. En effet la cocaïne amplifie les effets physiologiques que l'organisme ressent et engendre un état d'euphorie.
Voir annexe

Consommation à long terme de cocaïne
Lorsqu'un organisme consomme cette drogue à long terme, le cerveau s'habitue aux sensations de plaisir. En effet, les synapses vont s'adapter et accepter le taux très élevé de certains neurotransmetteurs comme normalité. Une diminution du nombre de neurotransmetteurs va engendrer une crise de manque pour une personne consommant cette drogue régulièrement.

Autres dysfonctionnements synaptiques

Le venin d'un animal peut aussi affecté les neurotransmetteurs: lors de l'envenimation, les neurotransmetteurs subissent une libération incontrôlée et anormale et la jonction neuromusculaire est paralysée.

Venin d'une araignée, la veuve noire
Suite à une morsure de la veuve noire, la toxine du venin se fixe à un récepteur sur la membrane présynaptique, et forme un petit orifice. Cela va apporter un flux de ions Na⁺ et Ca²⁺ inhabituel, qui engendre une dépolarisation de la membrane. Cette dépolarisation provoque une libération massive d'acétylcholine par les vésicules synaptiques. L'excès de neurotransmetteurs engendre un surplus d'information bloquant le muscle.

Symptômes
Une telle morsure que l'on appelle aranéisme, provoque divers effets sur l'organisme. En effet, comme l'acétylcholine est un neurotransmetteurs impliqué dans le système nerveux autonome; notamment dans l'activité musculaire et les fonctions végétatives, sa libération irrégulière entrainent des dysfonctionnements différents. Elle peut entrainer des troubles neurovégétatifs; une variation de sa température et sa pression artérielle, ainsi que des troubles psychiques. Puis l'organisme peut aussi être amener à subir des spasmes musculaire, des fourmillements ou des maux de tête.

Sources

• "Biologie", Campbell
• "Biologie", Raven
• "Physiologie humaine", Dee Unglaub Silverton, 4ème édition
• http://lyrobossite.free.fr/Structure_II_L%27axone.htm
• http://droguesetcerveau.free.fr/DeuxiemeB.html
• https://fr.wikipedia.org/wiki/Synapse
• http://www.yalescientific.org/2013/02/tweezing-out-the-snare-complex/ consulté le 03.10.2017
• https://sites.google.com/site/aphysionado/home/cellsnv/PA/synapses consulté le 03.10.2017
• http://lyrobossite.free.fr/Structure_II_L%27axone.htm
• http://www.chups.jussieu.fr/polys/histo/histoP1/POLY.Chp.7.2.2.html
• http://www.futura-sciences.com/sante/dossiers/medecine-voyage-cerveau-525/page/3/
• http://www.medecine-et-sante.com/anatomie/anattissunerveux.html consulté le 05.10.2017
• https://www.brainscape.com/flashcards/chapitre-2-neurones-et-cellules-gliales-5375147/packs/8071297 consulté le 05.10.2017

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