3. Libération du neurotransmetteur: exocytose
L'exocytose*
se définit comme le mécanisme par lequel les cellules déversent le
contenu vésiculaire dans l'espace extra-cellulaire, c'est à dire la
fente synaptique ici.
a) Dépolarisation de la membrane
La stimulation en un point de la membrane, entraînant une dépolarisation membranaire suffisante (valeur seuil), provoque l'apparition d'un potentiel d'action (PA). Ce PA est une inversion brutale et transitoire du potentiel de membrane, qui obéit à la loi du tout ou rien (Si le seuil de dépolarisation n'est pas atteint, il n'apparaît pas. Si le seuil est atteint, la réponse est maximale d'emblée) et se propage sans atténuation, de manière autonome, tout au long de la membrane de l'axone.
1. Lorsqu'un axone se dépolarise, il apparaît, pour une certaine valeur du potentiel de membrane appelée "valeur seuil", une brusque inversion de la polarisation membranaire puisque l'électrode intracellulaire passe d'une valeur négative de - 50 mV à une valeur positive de + 35 mV, soit une variation de 90 mV (pic en vert).
Comment ?
La phase ascendante du potentiel d'action est due à l'ouverture de canaux Na+ sensibles au voltage ce qui entraîne une entrée brutale de Na+ dans la cellule. Ce courant sodique entrant augmente la dépolarisation membranaire, qui elle-même provoque une nouvelle entrée d'ions Na+ etc ... Ce processus régénératif induit la phase ascendante du PA.
2. La phase de descente du potentiel d'action (PA) est également très rapide (1 à 2 msec), le potentiel de membrane revenant alors vers son niveau initial. (repolarisation en violet).
Comment ? Deux facteurs vont limiter la durée du PA :
- la dépolarisation finit par inactiver graduellement les canaux Na+ (les canaux se referment bien que la membrane reste dépolarisée : ils s'inactivent)
- l'ouverture de canaux K+ Vm dépendants
3. A la fin de la phase de descente, le potentiel de membrane atteint une valeur plus négative (inférieure à - 70 mV) que le niveau de son potentiel de repos (l'axone s'hyperpolarise).
Comment ?
Cette hyperpolarisation apparaît car, contrairement aux canaux Na+, les canaux K+ ne s'inactivent pas et ce courant sortant potassique hyperpolarise légèrement la membrane.
4. Le retour à la valeur de potentiel initial se fait relativement plus lentement, on repasse à un potentiel de repos.
Comment ? Le nombre de canaux K+ ouverts diminue progressivement et le potentiel de membrane revient à son niveau initial.
La valeur seuil de la dépolarisation initiale qui déclenche la survenue d'un PA peut être atteinte de deux façons :
- Au niveau des synapses excitatrices, les neuromédiateurs libérés par les terminaisons présynaptiques, qui se lient sur des récepteurs spécifiques postsynaptiques (les récepteurs-canaux) induisent des dépolarisations locales (PPSE) dans les éléments postsynaptiques.
- Au niveau des récepteurs sensoriels, un stimulus extérieur provoque une variation de potentiel local appelée "potentiel de récepteur", qui, s'il est une dépolarisation d'amplitude suffisante, déclenche la survenue de PA.
Finalement, sous l’action de l’influx nerveux, il y a une dépolarisation de la membrane pré synaptique. On parle alors de synapse EXCITATRICE.
--> Dans le cas d'une synapse INHIBITRICE, il ne s'agit pas de l'entrée de cations mais d'anions qui pénètre dans la cellule et crée non pas une dépolarisation mais une hyperpolarisation* de la membrane post-synaptique rendant plus difficile le déclenchement d'un potentiel d'action.
b) la fusion de la membrane
A
la suite de l'ouverture des canaux calciques de la terminaison
pré-synaptique, l'augmentation intracellulaire en calcium permet
l'activation
d'une
protéine
G* monomérique associée
à la membrane de la vésicule : la
Rab3A
autorisant le déplacement de la vésicule synaptique vers la
zone
active*.
La
fixation de la membrane vésiculaire à la membrane plasmique met en
jeu différentes protéines, constituant la
machinerie de fusion dont
les protéines SNARE*
( récepteur au SNAP) :
- la synaptobrévine vésiculaire ( v-SNARE ou VAMP → Vésicule Associated Membrane Protein)
- la syntaxine ( t-SNARE → Target ) , petite protéine de la membrane plasmique.
- La SNAP-25 ( Synaptosomal Associated Protein of 25kDA ) fixée a la membrane plasmique
- La synaptotagmine, une protéine liant Ca2+
- La Munc 18, protéine associée à la syntaxine jouant un rôle d'activation.
- La Munc 13, protéine non transmembranairePlusieurs phases successives permettant la fusion de la membrane des vésicules synaptiques :
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(Neurosciences,
édition Dunod, Paris 2013 by J.F
Camps/D.Eugène/M.Gauthier/Y.Gioanni)
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Phase
1) Arrimage :
Cette phase implique divers
protéines qualifiées de facteurs d'arrimage et l'ensemble
forme un complexe appelé exocyste
qui s'associe à Rab3A, la protéine G.
Phase 2)
Amorçage :
La protéine Munc 18 se dissocie de
la syntaxine permettant à celle-ci d’interagir avec la Munc 13 et
de changer ainsi sa conformation.
Phase 3)
Assemblage du complexe SNARE et fusion membranaire :
Une fois activée, la syntaxine
interagit avec la synaptobrévine (v-SNARE) et la SNAP-25. La
SNAP-25 se replie en trois branches formant un COMPLEXE
SNARE d'assemblage incomplet.
Les ions calcium active la
synaptotagmine vésiculaire celle-ci possédant 2 domaines de
fixation des ions CA2+, s'associe au complexe SNARE et à la membrane
plasmique. Ceci permet la fusion des membranes et la
libération du neurotransmetteur ( enfin !! )
4.1
)
Dissociation
Après
libération du neurotransmetteur, le complexe SNARE est dissocié
par la fixation d'une protéine alpha-SNAP et du NSF, une ATPase*
( = enzymes hydrolysant l'ATP )
L'énergie
d'hydrolyse de l'ATP en ADP permet d'assurer la dissociation du
complexe protéique.
4.2)
Recyclage :
Il
se réalise par le phénomène d'endocytose* ;
il
y a alors la formation de vésicules à clathrines* puis
triage et recyclage des différentes protéines synaptiques,
vésiculaires ou non vésiculaires au niveau des endosomes*.
Ensuite,
les ions calcium sont soit éliminés
du neurone par une ATPase ca2+ ou un
échangeur*
Na+/Ca2+, soit stockés
dans les mitochondries
pré-synaptiques, le
réticulum endoplasmique*
ou les
vésicules synaptiques.
FINALEMENT,
l'exocytose des vésicules synaptiques correspond donc à l'ouverture
des vésicules au
niveau de la membrane plasmique de la terminaison pré-synaptique, en
face de la membrane plasmique post-synaptique. Au moment de
l'exocytose, la membrane vésiculaire fusionne
avec la membrane plasmique de la terminaison
et tout le contenu de la vésicule est libéré
en une seule fois dans
la fente synaptique.
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| Cycle des phénomènes membranaires associés à la transmission synaptique (Neurosciences, édition Dunod, Paris 2013 by J.F Camps/D.Eugène/M.Gauthier/Y.Gioanni) |
Voici une petite animation qui vous permettra de comprendre cette cascade cellulaire:
http://ressources.unisciel.fr/biocell/chap9/res/slowtrack2.swf
Le neurotransmetteur étant libéré, où va t-il ensuite ? --> Activation des récepteurs
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