Fiche de révision : Neurosciences et communication synaptique

📋 Plan du Cours

1. Spécialisation et organisation cérébrales
2. Voies nerveuses et matière cérébrale
3. Synapses et transmission nerveuse
4. Synapses excitatrices et inhibitrices
5. Récepteurs et intégration synaptique
6. Cibles pharmacologiques synaptiques
7. Cibles pharmacologiques et voies nerveuses
8. Plasticité du système nerveux central
9. Système limbique et déclin cognitif
10. Vieillissement et mort neuronale
11. AVC et maladie de Parkinson
12. Pharmacologie de la dépression

📖 1. Spécialisation et organisation cérébrales

★ À maîtriser

• Le cerveau comprend des zones sensorielles, motrices et cognitives distinctes et spécialisées plutôt qu’un organe réagissant globalement à chaque tâche.

• Les zones cérébrales spécialisées s’informent les unes les autres et se coordonnent pour contrôler les grandes fonctions.

Compléments

• Golgi a mis au point une méthode de coloration des neurones en 1873, que Santiago Ramón y Cajal a commencé à utiliser en 1887.

• La TEP-scan, ou tomographie par émissions de positons, utilise l’injection d’un traceur radioactif dont l’utilisation par les cellules est révélée par la machine.

• Dans une expérience au TEP-scan, entendre une liste de mots sollicite une zone temporale, la voir sollicite une zone occipitale, la lire sans la prononcer mobilise une tâche de lecture et la prononcer une tâche motrice.

• Les modèles animaux permettent de disséquer le cerveau pour étudier des structures et des fonctions décrites comme équivalentes à celles du cerveau humain.

💡 Astuce mémo

La mosaïque de régions spécialisées s’oppose à l’idée d’un cerveau qui réagit globalement.

📖 2. Voies nerveuses et matière cérébrale

🔑 Notions clés & Définitions

• Aires motrices : Envoient les commandes vers les muscles.
• Aires d’association : Acheminent des informations d’une zone cérébrale vers une autre par l’intermédiaire de neurones.
• Matière grise : Correspond aux corps cellulaires des neurones.
• Matière blanche : Correspond aux prolongements axonaux entourés de myéline, qui accélère la conduction des influx nerveux.
• Aires sensitives : Permettent de percevoir l’environnement.
• Fibres commissurales : Homogénéisent les informations entre l’hémisphère droit et l’hémisphère gauche.

• Fibres de projection : Externalisent les informations centrales vers le reste du corps et contribuent à finaliser les comportements et les gestes.

★ À maîtriser

📌 La cartographie par lobes décrit des zones anatomiques de matière grise, tandis que les voies nerveuses fonctionnelles correspondent aux projections axonales et aux connexions synaptiques de matière blanche.

Compléments

• La représentation de l’environnement dépend des capteurs sensitifs corporels et de la représentation sensitive sur le cortex sensoriel.

• Les fibres de connexion interzones neuroanatomiques passent par la substance blanche.

• La voie descendante motrice pyramidale, ou cortico-spinale, transmet les ordres moteurs descendants au moyen de deux neurones.

• La pharmacologie raisonne au niveau du neurone pour étudier les interactions médicamenteuses, et la neuropsychologie ajoute la compréhension des effets chez l’individu ; leur association constitue la psychopharmacologie.

• Les fonctions réalisées dans l’environnement peuvent être expliquées par les interactions synaptiques.

📖 3. Synapses et transmission nerveuse

🔑 Notions clés & Définitions

• Synapse : Structure de communication entre deux neurones, entre un neurone et une autre cellule, ou entre un neurone et un muscle.
• Plaque motrice : Le nom de la synapse neuromusculaire.

★ À maîtriser

📌 La convergence correspond à plusieurs neurones présynaptiques faisant synapse sur un seul neurone postsynaptique, tandis que la divergence correspond à un neurone présynaptique transmettant une information à plusieurs neurones postsynaptiques.

• 🔄 La transmission synaptique suit cinq étapes :
  1. Synthèse et stockage du neuromédiateur dans les vésicules synaptiques
  2. Libération du neuromédiateur dans la fente synaptique
  3. Interaction du neurotransmetteur avec les récepteurs postsynaptiques
  4. Transmission du message nerveux et de son effet
  5. Arrêt de la transmission nerveuse

Compléments

• Environ 5 % des synapses sont électriques et 95 % sont des synapses chimiques complexes fonctionnant avec un neurotransmetteur.

• Les neurones d’une synapse sont séparés par une fente synaptique et ne sont pas directement collés.

• 🔄 La libération du neuromédiateur comprend :

  1. L’arrivée du potentiel d’action au neurone présynaptique
  2. L’ouverture des canaux calciques voltage-dépendants
  3. La migration des vésicules synaptiques vers la membrane plasmique
  4. La fusion membranaire et l’exocytose

• La transmission synaptique peut s’arrêter par :
  • Diffusion du neuromédiateur hors de la fente synaptique
  • Dégradation par des enzymes
  • Recapture présynaptique par un système de transport rétrograde, avec ou sans enzymes

📌 La transmission synaptique doit se produire dans une fenêtre temporelle précise ; sa prolongation peut entraîner un dysfonctionnement comportemental.

📌 La conduction nerveuse correspond à la propagation du signal le long d’un neurone, tandis que la transmission nerveuse désigne le passage du message entre cellules au niveau d’une synapse.

• Un neurone peut produire un potentiel d’action parce qu’il est une cellule polarisée.

💡 Astuce mémo

Synthèse, libération, réception, effet, arrêt : le trajet du neuromédiateur.

📖 4. Synapses excitatrices et inhibitrices

★ À maîtriser

• Dans une synapse excitatrice, des canaux cationiques font entrer des cations, entraînent une faible dépolarisation postsynaptique et produisent un PPSE.

• Dans une synapse inhibitrice, des canaux anioniques, le plus souvent au chlorure, ou une sortie de potassium entraînent une faible hyperpolarisation postsynaptique et produisent un PPSI.

• Le neurone postsynaptique intègre les potentiels postsynaptiques par sommation temporelle et spatiale dans une fenêtre temporelle précise et déclenche un potentiel d’action si la somme atteint le seuil prédéterminé de +5 mV.

Compléments

• Les canaux cationiques des synapses excitatrices font entrer notamment des ions calcium, potassium ou sodium.

• La liaison d’un neurotransmetteur à un récepteur membranaire postsynaptique crée un potentiel postsynaptique excitateur ou inhibiteur.

• La réactivité de l’individu diminue lorsque le seuil de déclenchement du potentiel d’action augmente, notamment lorsqu’il est malade.

💡 Astuce mémo

PPSE dépolarise ; PPSI hyperpolarise.

📖 5. Récepteurs et intégration synaptique

★ À maîtriser

📌 Dans une synapse simple, un neurone présynaptique utilise un neurotransmetteur unique et les récepteurs postsynaptiques sont spécifiques de ce neurotransmetteur, même s’ils peuvent avoir plusieurs sous-types excitateurs ou inhibiteurs.

📌 Dans une synapse mixte ou complexe, plusieurs neurones afférents apportent des neurotransmetteurs différents et le neurone postsynaptique porte les récepteurs correspondants, qui peuvent eux aussi avoir des sous-types excitateurs ou inhibiteurs.

Compléments

• Les voies mentionnées sont :

  • Cholinergiques
  • Dopaminergiques
  • Sérotoninergiques
  • Glutamatergiques
  • Gabaergiques

• Chaque synapse d’un complexe mixte fonctionne selon les mêmes principes qu’une synapse simple.

💡 Astuce mémo

Synapse simple : un NT ; synapse mixte : plusieurs NT.

📖 6. Cibles pharmacologiques synaptiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Transduction du signal : La mobilisation éventuelle de protéines supplémentaires par le neurone pour maximiser la réponse fonctionnelle.

★ À maîtriser

• Les récepteurs ne génèrent pas toujours seuls les potentiels postsynaptiques et sont souvent associés à d’autres acteurs cellulaires, le plus souvent des protéines.

• Le ciblage pharmacologique visant à réguler une fonction nerveuse peut intervenir à différents sites de la synapse.

Compléments

• Les acteurs cellulaires associés aux récepteurs peuvent contribuer à réparer un neurone abîmé ou à modifier le nombre de récepteurs dans la membrane par plasticité fonctionnelle.

💡 Astuce mémo

Le récepteur mobilise des acteurs cellulaires → PPS ou autre fonction post-synaptique.

📖 7. Cibles pharmacologiques et voies nerveuses

★ À maîtriser

• Tous les acteurs de la transmission synaptique peuvent constituer des cibles potentielles d’agents pharmaceutiques.

📌 La pharmacologie endogène repose sur les interactions molécule-récepteur et molécule-molécule, tandis que la pharmacologie vise à moduler le fonctionnement des voies nerveuses selon ces principes d’interaction.

Compléments

📌 Les actions pharmacologiques peuvent être directes ou indirectes, spécifiques ou non spécifiques, compétitives ou non compétitives, et allostériques.

• Les voies nerveuses citées sont :
  • cholinergiques
  • glutamatergiques
  • dopaminergiques

• En psychopharmacologie, associer la connaissance des principes des voies nerveuses aux effets globaux observés chez l’individu favorise une meilleure prise en charge, car un effet moléculaire bénéfique peut s’accompagner de désagréments psychiques.

📖 8. Plasticité du système nerveux central

🔑 Notions clés & Définitions

• Plasticité fonctionnelle : Ajuste la force des synapses en place sans en changer le nombre.

★ À maîtriser

📌 La plasticité structurale modifie la structure globale ou l’anatomie du système nerveux central, notamment le nombre de neurones, et est très active pendant le développement.

• Le renforcement synaptique contribue à la maturation des circuits et à la validation des circuits nerveux, selon le postulat de Hebb des années 1950.

Compléments

• La fonction répétée favorise l’attraction chimiotrope entre neurones et renforce leurs connexions préférentielles.

• L’échange de bébés ratons laveurs et coatis a montré leur adaptation aux pratiques reçues et la modification de leur fonctionnement synaptique sous l’influence de facteurs environnementaux.

💡 Astuce mémo

Fonction répétée → connexions synaptiques préférentielles

📖 9. Système limbique et déclin cognitif

★ À maîtriser

• Le système limbique participe aux émotions, à la cognition — notamment la résolution de problèmes, l’apprentissage et la mémorisation — ainsi qu’au niveau de vigilance.

• L’hippocampe fonctionne notamment avec des récepteurs glutamatergiques NMDA qui génèrent des PPSE et des récepteurs GABAergiques qui génèrent des PPSI.

• La plasticité fonctionnelle des synapses limbiques module la puissance et la durée de la transmission synaptique, ce qui constitue une base de l’apprentissage et de la mémorisation.

Compléments

• Le système limbique reste actif en permanence pendant l’éveil et continue de fonctionner pendant le sommeil.

• Dans la maladie d’Alzheimer, une activation excessive des récepteurs NMDA peut entraîner une entrée excessive de Ca2+ dans les neurones, ce qui perturbe la plasticité synaptique et la trace mnésique.

• La maladie d’Alzheimer est multifactorielle, et l’un de ses symptômes majeurs est le déclin cognitif lié à une perturbation de la plasticité fonctionnelle du système limbique.

📖 10. Vieillissement et mort neuronale

★ À maîtriser

• Le ralentissement du métabolisme énergétique neuronal, notamment de la conversion du glucose en ATP, et l’élimination moins efficace des déchets métaboliques favorisent leur accumulation, déséquilibrent la balance PPSE/PPSI et réduisent l’efficacité de la transmission synaptique.

📌 Une activité synaptique trop faible peut entraîner la mort neuronale par inactivité, tandis qu’une activité excessive provoque une suractivation des acteurs intracellulaires et une mort neuronale excitotoxique.

Compléments

• Le ralentissement fonctionnel du système limbique peut s’accompagner de pertes de mémoire, d’une baisse de motivation et de fatigue.

• Si le ralentissement neuronal se poursuit, le neurone peut cesser de fonctionner puis mourir, entraînant une dégénérescence physiologique qui ne relève pas nécessairement d’une pathologie.

💡 Astuce mémo

Ralentissement affaiblit ; excitotoxicité suractive

📖 11. AVC et maladie de Parkinson

🔑 Notions clés & Définitions

• Ischémie : L’ischémie est une privation d’oxygène et de nutriments, tandis que l’hypoxie est une privation d’oxygène seulement.

★ À maîtriser

• Un accident vasculaire cérébral est généré par une ischémie tissulaire.

• Dans la maladie de Parkinson, la dégénérescence des neurones dopaminergiques qui font synapse sur le striatum contribue aux symptômes de tremblement et au trouble du contrôle moteur.

Compléments

• Après une ischémie, plusieurs phénomènes altèrent les neurones et, s’ils ne sont pas limités ou stoppés, la mort neuronale s’amplifie.

• Les méthodes palliatives de la maladie de Parkinson atténuent les symptômes sans guérir la maladie ni permettre une rémission.

📌 La dopamine prise par voie alimentaire atteint le cerveau en quantité insuffisante, tandis que l’injection transcrânienne de dopamine dans les noyaux gris centraux peut restaurer partiellement le contrôle moteur chez certains patients.

• La L-DOPA prise par voie orale atténue les symptômes de tremblement de la maladie de Parkinson.

• Les mécanismes comprennent : le ralentissement métabolique, l’excitotoxicité, l’AVC, l’inflammation, le stress oxydant, la perte de neurones spécifiques, notamment dopaminergiques dans la maladie de Parkinson

• La greffe de neurones dopaminergiques a un faible taux de réussite, car beaucoup des neurones implantés finissent par mourir.

📖 12. Pharmacologie de la dépression

★ À maîtriser

• D’un point de vue neuropharmacologique, la dépression touche principalement les voies sérotoninergiques pour l’humeur et les voies glutamatergiques pour les fonctions plus cognitives.

Compléments

• Depuis les années 1950, la pharmacologie s’est efforcée de remonter l’humeur des personnes dépressives, démarche associée au Pr. Deniker.

• Les médicaments qui stimulent l’humeur sont classés parmi les psychoanaleptiques, et les thymoleptiques constituent une sous-classe associée à l’humeur.

• Le manque de spécificité et les effets secondaires importants des IMAO ont conduit au développement des IRS, dont le citalopram est un exemple.

• Dans les années 1970, les IRS ont été développés pour maximiser la sérotonine libérée dans les fentes synaptiques.

• L’absence d’efficacité des IRS chez certains patients a conduit à envisager l’implication des voies noradrénergiques et, dans une moindre mesure, dopaminergiques dans la dépression.

• Les IRS+ visent aussi les catécholamines, notamment la noradrénaline et la dopamine, et le méthylphénidate est cité comme exemple.

• Une étude mentionne l’injection de citalopram à des mères gestantes, puis l’observation des comportements de leur descendance et l’étude neuropharmacologique du fonctionnement de ses synapses.

💡 Astuce mémo

IMAO → IRS → IRS+

📊 Tableaux de synthèse

Matière cérébrale et organisation des fibres

Plasticité structurale et fonctionnelle