Fiche de révision : dérégulation cellulaire

Plan du Cours

  1. Découverte de la neurotransmission
  2. Structure et cellules gliales
  3. Diversité des synapses et étapes de transmission synaptique
  4. Transport axonal et synthèse des neurotransmetteurs
  5. Stockage, libération et recyclage vésiculaires
  6. Récepteurs des neurotransmetteurs
  7. Potentiel d’action, sommation et inactivation des neurotransmetteurs
  8. Ligands et actions pharmacologiques
  9. Catégories de neurotransmetteurs, acétylcholine et monoamines
  10. Rôles et transmission des monoamines
  11. Neurotransmetteurs acides aminés
  12. GABA et glycine inhibiteurs
  13. Neuropeptides et transmetteurs atypiques
  14. Seconds messagers et transduction
  15. Cotransmission neuronale

1. Découverte de la neurotransmission

Notions clés & Définitions

  • Neurotransmetteur : Messager chimique libéré par un neurone au niveau de la synapse et agissant sur une cellule cible, notamment en modifiant l’ouverture ou la fermeture de canaux ioniques et la polarité de sa membrane.

★ À maîtriser

  • Dans l’expérience de Loewi (1921), la stimulation électrique du nerf vague d’un cœur de grenouille ralentit ce cœur, puis le cœur non stimulé relié au premier par une solution saline ralentit à son tour, ce qui indique la libération d’un messager chimique.

  • Dans l’expérience de Loewi, le neurotransmetteur libéré par le nerf vague au niveau du cœur est l’acétylcholine (ACh), qui ralentit la fréquence cardiaque.

Compléments

📌 L’acétylcholine a une action excitatrice à la jonction neuromusculaire, où elle provoque la contraction musculaire, mais une action inhibitrice au niveau du cœur, où elle diminue la fréquence cardiaque.

  • Le nombre de molécules identifiées comme impliquées dans la communication neuronale est passé d’environ 12 dans les années 1990 à plus de 1 000 en 2010.

  • L’étude de la synapse permet de comprendre la communication entre neurones et cellules cibles, d’identifier des anomalies liées à certaines pathologies et de comprendre ou développer des thérapies agissant sur la communication neuronale.

Astuce mémo

Stimulation vagale → messager chimique → ralentissement cardiaque

2. Structure et cellules gliales

Notions clés & Définitions

  • Synapse : Zone de contact fonctionnelle entre deux cellules, qui ne se touchent pas directement, et qui permet la communication entre elles.
  • Synapse tripartite : Composée de deux neurones et d’un astrocyte, qui peut moduler la communication neuronale en l’accélérant ou en la ralentissant.

★ À maîtriser

  • Une synapse comprend trois éléments :
    • un élément présynaptique toujours constitué d’un neurone
    • un élément postsynaptique pouvant être un neurone, une glande, une fibre musculaire, un organe ou le nerf vague
    • une fente synaptique de 20 à 50 nm

📌 Les vésicules de la zone active, proche de la membrane présynaptique, sont prêtes à libérer leur contenu, tandis que celles de la zone de réserve, située plus en arrière, ne sont pas immédiatement prêtes à être libérées.

  • Autour des synapses, les cellules gliales fournissent des précurseurs pour la synthèse des neurotransmetteurs, limitent leur déplacement et absorbent leur excès dans la fente synaptique.

Compléments

  • Chaque vésicule synaptique contient une quantité similaire de neurotransmetteurs, appelée quantum, et renferme environ 5 000 molécules de neurotransmetteur.

  • Les récepteurs des neurotransmetteurs sont regroupés sur la membrane postsynaptique dans une zone spécialisée appelée densité synaptique (DS).

  • Les cellules gliales comprennent notamment la microglie, les astrocytes et les oligodendrocytes, et contribuent à la nutrition, au maintien et à la protection des neurones, notamment par la gaine de myéline.

  • Dans une synapse tripartite, la fixation d’un neurotransmetteur sur un récepteur de l’astrocyte augmente le Ca²⁺ intracellulaire et entraîne la libération de molécules excitatrices ou inhibitrices.

3. Diversité des synapses et étapes de transmission synaptique

★ À maîtriser

📌 Les synapses excitatrices sont associées à des contacts axodendritiques, des vésicules rondes, une fente large et une zone active importante, tandis que les synapses inhibitrices sont associées à des contacts axosomatiques, des vésicules aplaties, une fente étroite et une zone active restreinte.

  • 🔄 La transmission synaptique suit quatre étapes :

    1. fabrication et stockage du neurotransmetteur
    2. libération du neurotransmetteur par exocytose
    3. activation d’un récepteur postsynaptique ligand-dépendant
    4. inactivation du neurotransmetteur
  • 🔄 L’arrivée du potentiel d’action entraîne : l’ouverture des canaux calciques à l’extrémité de l’axone, l’entrée massive de Ca²⁺ dans la cellule, la libération des neurotransmetteurs par exocytose

📌 L’ouverture de canaux permettant l’entrée de Na⁺ dépolarise la membrane et produit un potentiel postsynaptique excitateur (PPSE), tandis que la sortie de K⁺ ou l’entrée de Cl⁻ hyperpolarise la membrane et produit un potentiel postsynaptique inhibiteur (PPSI).

📌 Si la dépolarisation atteint le seuil d’excitabilité du neurone postsynaptique, un nouveau potentiel d’action est déclenché dans ce neurone.

Compléments

📌 Dans le système nerveux central, les synapses se distinguent notamment par la position de leur partie postsynaptique, ainsi que par leur fonction excitatrice ou inhibitrice.

  • La fixation d’un neurotransmetteur sur un récepteur spécifique de la membrane postsynaptique provoque l’ouverture de canaux ioniques.

Astuce mémo

Potentiel d’action → Ca²⁺ → exocytose → récepteur → réponse post-synaptique

4. Transport axonal et synthèse des neurotransmetteurs

★ À maîtriser

  • Le transport axonal antérograde transfère du corps cellulaire vers l’extrémité de l’axone des enzymes, des molécules ou des vésicules de neurotransmetteurs, le long des microtubules grâce à des protéines motrices.

📌 La kinésine assure le transport antérograde du corps cellulaire vers l’axone, tandis que la dynéine assure le transport rétrograde de l’axone vers le corps cellulaire.

  • Le GABA et les amines biogènes sont produits dans le bouton présynaptique à partir de précurseurs métaboliques grâce à des enzymes spécifiques.

  • Les neuropeptides sont synthétisés dans le corps cellulaire par la machinerie de synthèse protéique, puis transportés le long de l’axone.

Compléments

  • La synthèse des neurotransmetteurs a lieu au repos et varie selon leur type, afin qu’un neurotransmetteur soit disponible rapidement lors de l’arrivée d’un potentiel d’action.

  • Le transport axonal le long des microtubules s’effectue par des cycles de changements de conformation des protéines motrices, qui prennent appui sur les dimères d’alpha- et de bêta-tubuline constituant les microtubules.

  • 🔄 Le cycle de déplacement comprend les étapes suivantes :

    1. Fixation de l’ATP sur un pied et semi-rotation
    2. Élimination de l’ADP et fixation d’un pied sur la bêta-tubuline
    3. Hydrolyse de l’ATP et décrochage d’un pied
  • Le glutamate et la glycine sont présents naturellement dans la cellule, tandis que certains neurotransmetteurs sont recapturés intacts dans la fente synaptique.

5. Stockage, libération et recyclage vésiculaires

★ À maîtriser

  • Les protéines de surface des vésicules synaptiques assurent le transport spécifique des neurotransmetteurs dans les vésicules et leur ancrage à la membrane en vue de leur libération.

📌 Seules les vésicules synaptiques situées dans la zone active sont libérées au cours de l’exocytose.

  • Le calcium intracellulaire constitue le messager interne qui relie l’arrivée du potentiel d’action dans la terminaison présynaptique à l’exocytose des neurotransmetteurs.

  • L’arrivée du potentiel d’action ouvre des canaux calciques voltage-dépendants proches de la zone active, provoquant une entrée de Ca²⁺ qui déclenche l’exocytose des vésicules synaptiques.

  • La libération des neurotransmetteurs comprend l’arrimage de la vésicule à la zone active, son amorçage pour la libération, puis la fusion de sa membrane avec la membrane présynaptique.
  • La synaptobrévine, la syntaxine et SNAP-25 forment le complexe SNARE, qui rapproche les membranes et fournit la force nécessaire à leur fusion.

  • La synaptotagmine présente sur la vésicule capte le Ca²⁺ et déclenche la fusion des membranes après l’arrivée du potentiel d’action.

Compléments

  • Après la libération de vésicules synaptiques, d’autres vésicules prennent leur place, assurant leur renouvellement continu.

  • En 1969, le couplage entre le potentiel d’action et l’exocytose des neurotransmetteurs a été mis en évidence. - Bernard KATZ

  • La concentration de calcium est de 50 à 100 nM à l’intérieur du neurone et de 1 mM à l’extérieur.

  • La fusion vésiculaire survient 0,2 ms après l’entrée du calcium.

  • L’arrimage vésiculaire implique :

    • Synaptotagmine
    • Synaptobrévine
    • Syntaxine
  • Après l’exocytose, les clathrines forment une nouvelle vésicule, la dynamine permet sa séparation de la membrane, puis Hsc-70 et l’auxiline contribuent au retrait des clathrines afin que la vésicule puisse être remplie et réutilisée.

Astuce mémo

Arrimage → amorçage → fusion

6. Récepteurs des neurotransmetteurs

Notions clés & Définitions

  • Récepteurs canaux : Fixent le neurotransmetteur et forment un canal ionique dont l’ouverture ou la fermeture permet le passage d’ions à travers la membrane.
  • Récepteurs couplés à la protéine G : Récepteurs métabotropes dont l’activation transmet indirectement le signal à une cible intracellulaire par l’intermédiaire d’une protéine G.
  • Autorécepteurs : Récepteurs métabotropes couplés à une protéine G, situés sur la membrane présynaptique, qui inhibent la libération des neurotransmetteurs.
  • Récepteurs associés à une enzyme : Possèdent un domaine intracellulaire à activité enzymatique ou lié à une enzyme, que la fixation du ligand peut activer.
  • Récepteurs intracellulaires : Activés par des molécules liposolubles capables de traverser la membrane cellulaire ; le récepteur et son ligand peuvent ensuite se déplacer vers le noyau et agir sur l’ADN.

★ À maîtriser

  • L’action d’un neurotransmetteur dépend de sa fixation à des récepteurs spécifiques, qui sont des protéines transmembranaires localisées dans la densité synaptique et constituées de plusieurs sous-unités.

  • Les quatre types de récepteurs sont :

    • Les récepteurs canaux
    • Les récepteurs couplés à la protéine G
    • Les récepteurs associés à une enzyme
    • Les récepteurs intracellulaires
  • Les protéines Gs stimulent l’adénylate cyclase, les protéines Gi l’inhibent et les protéines Gq entraînent la production de seconds messagers intracellulaires.

Compléments

  • La fixation du neurotransmetteur peut déclencher :

    • Un flux ionique
    • L’activation d’enzymes
    • La production d’un second messager
  • La fixation de l’acétylcholine sur le récepteur nicotinique ouvre le canal et entraîne une entrée importante de Na⁺ dans la cellule.

  • La protéine G est constituée de trois sous-unités :

    • Alpha
    • Bêta
    • Gamma
  • Après la fixation du neurotransmetteur au récepteur, la sous-unité alpha échange son GDP contre du GTP, se détache du complexe bêta-gamma et peut agir sur une cible intracellulaire.

  • 🔄 La voie du récepteur bêta de la noradrénaline suit cette chaîne :

    1. La noradrénaline active la protéine Gs
    2. Gs stimule l’adénylate cyclase
    3. L’adénylate cyclase transforme l’ATP en AMPc
    4. L’AMPc active la protéine kinase A
  • La fixation du glutamate sur son récepteur métabotrope active Gq, qui entraîne l’activation d’une enzyme et la production de seconds messagers intracellulaires.

  • La protéine Gi associée au récepteur D2 de la dopamine inhibe l’adénylate cyclase et diminue la production d’AMPc.

  • L’activité des récepteurs associés à une enzyme peut activer une protéine kinase, notamment une tyrosine kinase, qui phosphoryle des protéines cellulaires.

7. Potentiel d’action, sommation et inactivation des neurotransmetteurs

Notions clés & Définitions

  • Sommation : L’addition des potentiels postsynaptiques excitateurs et inhibiteurs reçus par le neurone.

★ À maîtriser

  • La sortie de K⁺ et l’entrée de Cl⁻ produisent un PPSI et une hyperpolarisation, tandis que l’entrée de Na⁺ produit un PPSE et une dépolarisation.
  • La sommation spatiale résulte de stimulations simultanées en différents endroits du neurone, tandis que la sommation temporelle résulte de stimulations successives au même endroit dans un intervalle très court.

  • Si la sommation des potentiels postsynaptiques atteint le seuil d’excitation, un potentiel d’action est déclenché ; sinon, le neurone revient à son potentiel de repos.

  • 🔄 Le potentiel d’action traverse les phases suivantes. :

    1. Dépolarisation par entrée de Na⁺ jusqu’à environ +30 mV.
    2. Repolarisation par sortie de K⁺.
    3. Hyperpolarisation due à la fermeture progressive des canaux K⁺ et à une sortie excessive de K⁺.
    4. Retour au potentiel de repos après la fermeture des canaux K⁺.
  • Après son action, un neurotransmetteur disparaît par diffusion dans l’espace extracellulaire, dégradation enzymatique dans la fente synaptique ou sur la membrane des cellules gliales, recapture présynaptique ou recapture par les cellules gliales.

Compléments

  • Les récepteurs intracellulaires sont activés par des substances liposolubles, puis se transloquent dans le noyau et se fixent à l’ADN.

  • Le potentiel d’action résulte de l’ouverture et de la fermeture de canaux ioniques voltage-dépendants, notamment les canaux sodiques et potassiques.

Astuce mémo

Na⁺ entre, K⁺ sort, puis K⁺ sort encore avant le retour au repos

8. Ligands et actions pharmacologiques

Notions clés & Définitions

  • Ligand : Une molécule capable de se fixer à un récepteur ; il peut être endogène, comme un neurotransmetteur naturel, ou exogène.
  • Affinité : L’attirance d’un ligand pour son récepteur et influence la concentration nécessaire pour obtenir un effet.

★ À maîtriser

📌 Un agoniste mime l’action du neurotransmetteur endogène, tandis qu’un antagoniste bloque son action.

📌 Un antagoniste peut être réversible ou irréversible selon qu’il peut ou non se détacher du récepteur, et compétitif ou non compétitif selon qu’il se fixe sur le site de fixation ou ailleurs.

  • La pharmacologie peut agir sur les étapes suivantes. :
    • Synthèse.
    • Stockage.
    • Libération.
    • Recapture.
    • Dégradation.

Compléments

📌 Une forte affinité permet à une faible concentration de ligand de produire un effet, tandis qu’une faible affinité nécessite une concentration plus élevée.

  • La bromocriptine est un agoniste dopaminergique utilisé dans la maladie de Parkinson.

  • La clozapine est un antagoniste dopaminergique utilisé dans les troubles psychotiques.

📌 Pour détacher un antagoniste réversible, augmenter la concentration du ligand endogène dans le milieu est le meilleur moyen.

  • Les exemples d’action pharmacologique cités sont le blocage de la synthèse de la noradrénaline, le blocage du stockage vésiculaire de la noradrénaline et de la sérotonine par la réserpine, l’augmentation de la libération d’acétylcholine par la caféine, l’augmentation de la libération de dopamine et de noradrénaline par l’amphétamine, le blocage de la recapture de dopamine par la cocaïne et le blocage de la dégradation de l’acétylcholine par l’ésérine.

Astuce mémo

L’agoniste imite le neurotransmetteur, l’antagoniste en bloque l’action

9. Catégories de neurotransmetteurs, acétylcholine et monoamines

★ À maîtriser

📌 Les neurotransmetteurs à petites molécules comprennent l’acétylcholine, les monoamines et les acides aminés, tandis que les neurotransmetteurs à grandes molécules comprennent les neuropeptides constitués de 3 à 36 acides aminés, comme l’endorphine.

  • L’acétylcholine est très répandue dans le système nerveux périphérique et est utilisée à toutes les jonctions neuromusculaires.
  • La synthèse de l’acétylcholine associe la choline, entrée dans le neurone par un transporteur dépendant du Na⁺, à un groupement acétyl grâce à la choline acétyltransférase ; l’acétylcholine est ensuite transportée dans les vésicules synaptiques.

📌 Les récepteurs nicotiniques de l’acétylcholine sont ionotropes et se trouvent notamment aux jonctions neuromusculaires, tandis que les récepteurs muscariniques sont métabotropes et se trouvent notamment au niveau du cœur, où ils ralentissent les battements.

  • Les monoamines comprennent l’histamine dérivée de l’histidine, la sérotonine dérivée du tryptophane et les catécholamines dérivées de la tyrosine, représentées par la dopamine, la noradrénaline et l’adrénaline.

  • Les monoamines sont présentes dans le système nerveux sympathique et servent de neurotransmetteurs dans des synapses cérébrales, où elles régulent de nombreuses fonctions cérébrales et agissent aussi dans le système nerveux périphérique.

  • Les monoamines sont transportées dans les vésicules synaptiques par le VMAT et agissent généralement sur des récepteurs métabotropes couplés à une protéine G ; un seul récepteur de monoamine est ionotrope.

  • Les monoamines sont éliminées par recapture grâce à des transporteurs spécifiques présynaptiques ou gliaux, puis dégradées par la MAO, située sur la membrane externe des mitochondries ; les catécholamines peuvent aussi être métabolisées par la COMT, enzyme intracellulaire soluble ou associée aux membranes.

  • La synthèse des catécholamines suit la séquence tyrosine → DOPA → dopamine → noradrénaline → adrénaline : la tyrosine hydroxylase forme la DOPA, la DOPA décarboxylase forme la dopamine, la dopamine β-hydroxylase forme la noradrénaline et la PNMT forme l’adrénaline.

Compléments

  • Plus de 100 molécules différentes sont classées comme neurotransmetteurs selon leur taille.

  • Dans le système nerveux autonome, l’acétylcholine est utilisée par les neurones pré- et postganglionnaires parasympathiques ainsi que par les neurones préganglionnaires sympathiques.

  • L’acétylcholinestérase dégrade l’acétylcholine dans la fente synaptique après sa libération.

  • Les quatre enzymes de la synthèse des catécholamines sont :

    • la tyrosine hydroxylase
    • la DOPA décarboxylase
    • la dopamine β-hydroxylase
    • la phényléthanolamine N-méthyltransférase (PNMT)

Astuce mémo

Tyrosine → DOPA → dopamine → noradrénaline → adrénaline

10. Rôles et transmission des monoamines

★ À maîtriser

  • La dopamine est présente dans plusieurs régions cérébrales et contribue au contrôle de la motricité, notamment du mouvement et de la locomotion.

  • La noradrénaline est répandue dans le système nerveux central, notamment dans le locus coeruleus, et intervient dans la veille et le sommeil, l’attention et le comportement alimentaire.

  • L’adrénaline et la noradrénaline se fixent sur les mêmes récepteurs métabotropes adrénergiques α ou β, présents notamment dans les muscles lisses et le cœur.

  • La sérotonine intervient notamment dans :

    • le sommeil
    • l’humeur
    • la dépression
    • la satiété
  • Les récepteurs de la sérotonine comprennent sept types, de 5-HT1 à 5-HT7 ; le 5-HT3 est ionotrope et le 5-HT1 est surtout présynaptique.

Compléments

  • Certains neurones dopaminergiques se trouvent dans la substance noire et sont impliqués dans la maladie de Parkinson.

  • La recapture de la dopamine est assurée par le DAT, transporteur dépendant du sodium présent dans les cellules gliales et sur la membrane présynaptique.

  • La cocaïne et les amphétamines empêchent la recapture de la dopamine, ce qui prolonge son action.

📌 Les récepteurs dopaminergiques sont répartis en deux familles et sont couplés à une protéine G qui active ou inhibe l’adénylate cyclase.

  • La noradrénaline est un neurotransmetteur des neurones post-ganglionnaires sympathiques.

  • La recapture de la noradrénaline est assurée par le NET, que les amphétamines ciblent en bloquant cette recapture.

  • L’adrénaline est la monoamine la moins représentée dans le cerveau, où elle est présente notamment dans le bulbe rachidien, et se trouve aussi dans des neurones post-ganglionnaires sympathiques.

  • L’adrénaline ne possède pas de transporteur de recapture spécifique et utilise le NET.

  • Les récepteurs adrénergiques sont post-synaptiques, à l’exception du récepteur α2, et sont tous couplés à des protéines G.

  • Les neurones histaminergiques se trouvent dans l’hypothalamus et l’histamine intervient dans l’éveil et l’attention.

  • Lors des réactions allergiques, les mastocytes libèrent de l’histamine et le récepteur H1 est impliqué dans les allergies.

11. Neurotransmetteurs acides aminés

★ À maîtriser

📌 Le glutamate est le principal neurotransmetteur excitateur du système nerveux central, tandis que le GABA et la glycine en sont les principaux neurotransmetteurs inhibiteurs.

  • 🔄 La production et le stockage du glutamate suivent ces étapes :

    1. La glutamine provenant notamment d’une cellule gliale proche entre dans le neurone par EAAT.
    2. La glutaminase transforme la glutamine en glutamate.
    3. VGLUT transporte le glutamate dans les vésicules synaptiques.
  • Les récepteurs ionotropes du glutamate laissent passer des cations de manière non sélective, notamment Na+, K+ et de faibles quantités de Ca2+, et leur activation est toujours excitatrice.

  • Le GABA est principalement produit à partir du glutamate par l’acide glutamique décarboxylase (GAD), présente dans les neurones GABAergiques ; il peut aussi être synthétisé à partir de pyruvate et de glutamine.

Compléments

  • Le glutamate est libéré par la moitié des synapses cérébrales et ne franchit pas la barrière hématoencéphalique.

  • Le glutamate peut aussi être produit par transamination de l’alpha-cétoglutarate du cycle de Krebs, et une partie du glucose métabolisé par le neurone contribue à cette production.

  • Le glutamate est éliminé par recapture dans les cellules gliales, notamment grâce aux transporteurs EAAT, et par dégradation enzymatique par la glutamine synthase.

  • Les récepteurs ionotropes du glutamate sont les récepteurs NMDA, AMPA et kaïnate ; le glutamate possède aussi des récepteurs métabotropes.

  • L’ouverture des récepteurs ionotropes du glutamate de type NMDA nécessite aussi la fixation de glycine ou de D-sérine.

📌 Les récepteurs NMDA produisent des signaux plus lents et plus durables que les récepteurs AMPA et kaïnate.

  • Le GABA est utilisé dans environ un tiers des synapses du cerveau.

  • La GAD a besoin de phosphate de pyridoxal, provenant de la vitamine B6, comme cofacteur ; une carence en vitamine B6 peut diminuer la production de GABA.

Astuce mémo

Glutamate excite ; GABA et glycine inhibent

12. GABA et glycine inhibiteurs

Notions clés & Définitions

  • Récepteur GABA-A : Récepteur ionotrope formant principalement un canal à ions chlorure.
  • Récepteur GABA-B : Récepteur métabotrope couplé à une protéine G.

★ À maîtriser

  • Le GABA libéré est principalement recapté par des transporteurs des terminaisons présynaptiques et des cellules gliales, notamment les GAT à haute affinité.

  • La fixation du GABA sur GABA-A ouvre le canal chlorure, entraîne généralement une entrée de Cl⁻, hyperpolarise la membrane et produit un PPSI.

  • 🔄 L’activation de GlyR entraîne :
    1. La fixation de la glycine sur GlyR.
    2. L’ouverture du canal Cl⁻.
    3. L’entrée de Cl⁻, l’hyperpolarisation et la production d’un PPSI.

Compléments

  • Après sa recapture, le GABA peut être transformé en succinate, qui rejoint ensuite le cycle de Krebs.

📌 Le GABA ne conduit pas directement à la production de GHB lors de sa dégradation ; le GHB peut provenir d’un intermédiaire du métabolisme du GABA, mais cette voie n’est pas la voie principale d’élimination.

  • Les benzodiazépines, comme le Valium (diazépam), sont des modulateurs allostériques positifs de GABA-A et potentialisent son effet inhibiteur sans remplacer le GABA.

  • L’activation de GABA-B peut ouvrir des canaux potassiques ; la sortie de K⁺ hyperpolarise la membrane et produit un PPSI.

  • La glycine est un neurotransmetteur inhibiteur particulièrement présent dans la moelle épinière, où elle intervient dans environ la moitié des synapses inhibitrices.

  • La glycine est fabriquée à partir de la sérine grâce à la sérine hydroxyméthyltransférase (SHMT), puis transportée dans les vésicules par VIAAT.

  • Les récepteurs de la glycine sont principalement post-synaptiques, mais certains sont aussi présents en pré-synaptique.

  • La recapture de la glycine fait intervenir GlyT2 dans le neurone présynaptique, où il participe à son renouvellement, et GlyT1 dans les astrocytes et les neurones.

13. Neuropeptides et transmetteurs atypiques

Notions clés & Définitions

  • Neuropeptides : Molécules de grande taille synthétisées dans le corps cellulaire du neurone plutôt que dans l’axone.
  • Neurotransmetteurs atypiques : Molécules de signalisation utilisées dans les échanges entre un neurone et sa cible, sans stockage dans des vésicules ni libération par exocytose.

★ À maîtriser

  • Les neuropeptides sont produits sous forme de prépropeptides ; le peptide signal est retiré dans le réticulum endoplasmique, puis les peptides passent par l’appareil de Golgi où ils sont stockés et maturés dans des vésicules.

  • Les neuropeptides sont souvent libérés avec des neurotransmetteurs à petites molécules, ce qui permet une réponse post-synaptique plus complexe et prolongée.

  • Les endocannabinoïdes sont synthétisés au niveau de la membrane post-synaptique et agissent au niveau présynaptique, où ils réduisent la production de neurotransmetteurs.

Compléments

  • La maturation des neuropeptides peut comporter :

    • Un clivage protéolytique
    • Une glycosylation
    • Une phosphorylation
    • La formation de ponts disulfure
  • Les vésicules contenant des neuropeptides sont transportées le long des microtubules jusqu’à l’extrémité de l’axone.

  • Un même propeptide peut donner plusieurs neuropeptides, et une même vésicule peut en contenir plusieurs.

  • Les neuropeptides sont principalement éliminés par des enzymes appelées neuropeptidases.

  • Les catégories et exemples de neuropeptides cités sont :

    • Les peptides cérébraux intestinaux associés à la régulation de la digestion
    • Les peptides hypophysaires, comme l’ocytocine et l’ACTH
    • Les peptides hypothalamiques
    • Les peptides opioïdes, comme les endorphines, les dynorphines et les enképhalines
  • Les neuropeptides agissent majoritairement sur des récepteurs métabotropes couplés à la protéine G et peuvent agir à de très faibles concentrations, de l’ordre du nM ou du μM.

  • Les neurotransmetteurs gazeux cités sont :

    • Le NO
    • Le CO
    • Le H₂S
  • Les neurotransmetteurs gazeux contrôlent les muscles de la paroi intestinale et dilatent les vaisseaux sanguins dans les régions activées du cerveau.

Astuce mémo

Peptides : vésicules et exocytose ; atypiques : sans vésicules ni exocytose.

14. Seconds messagers et transduction

★ À maîtriser

  • La signalisation cellulaire exige au moins :

    • Une molécule signal
    • Une molécule réceptrice
    • Un second messager intermédiaire de la réponse cellulaire
  • L’adénylate cyclase produit l’AMPc ; la protéine Gs la stimule, tandis que Gi l’inhibe.

  • 🔄 La voie de la phospholipase C suit ces étapes :

    1. La phospholipase C est activée par une protéine G ou par le calcium.
    2. Elle agit sur le PIP₂ et produit le DAG et l’IP₃.
    3. Le DAG reste dans la membrane et active la PKC.
    4. L’IP₃ diffuse dans le cytoplasme et se lie aux canaux calciques.

Compléments

  • Le calcium est un second messager fréquent, présent dans le cytoplasme, le réticulum et la mitochondrie ; il peut notamment activer la calmoduline, qui active des kinases.

  • Le calcium cytoplasmique peut augmenter par :

    • L’ouverture de canaux calciques
    • La libération de calcium du réticulum via les récepteurs à IP₃
    • La libération de calcium du réticulum via les récepteurs à ryanodine
  • L’AMPc active la protéine kinase dépendante de l’AMPc (PKA) et peut agir sur des canaux ioniques influençant la signalisation neuronale ; le GMPc est associé à la PKG.

  • Dans le mécanisme présenté pour le calcium, les enzymes sont activées en présence de calcium et désactivées lorsqu’il n’y en a plus.

15. Cotransmission neuronale

★ À maîtriser

📌 La cotransmission désigne la transmission impliquant plusieurs neurotransmetteurs, tandis que la colibération désigne leur libération simultanée.

  • Les classes de neurones à double neurotransmetteur comprennent :
    • Les neurones associant deux neurotransmetteurs rapides
    • Les neurones associant un neurotransmetteur rapide et une monoamine
    • Les neurones associant un neurotransmetteur rapide à un neurotransmetteur modulateur

Compléments

  • Le concept de Dale, formulé en 1935, posait l’hypothèse qu’un neurone ne libère qu’un seul neurotransmetteur, hypothèse remise en cause par la cotransmission.

  • Deux neurotransmetteurs différents peuvent être contenus dans la même vésicule ou libérés à des moments et à des endroits différents.

  • Selon l’intensité du signal, un neurone peut libérer un neurotransmetteur lors d’un signal faible, puis deux neurotransmetteurs lors d’un signal plus intense.

  • Le glutamate et le GABA sont des exemples de neurotransmetteurs rapides pouvant être associés dans des neurones à double neurotransmetteur ; cette association peut moduler l’amplitude des PPS.

  • Les monoamines citées sont :

    • La dopamine
    • La sérotonine
    • La noradrénaline
  • L’association d’un neurotransmetteur rapide et d’un neurotransmetteur modulateur peut produire une réponse plus complexe qui atteint le noyau et déclenche l’expression de certains gènes.

Astuce mémo

Cotransmission : plusieurs transmetteurs possibles ; colibération : libération simultanée.

Tableaux de synthèse

Récepteurs inhibiteurs du GABA

RécepteurTypeMécanisme décrit
GABA-AIonotropeCanal Cl⁻, généralement entrée de Cl⁻ et PPSI
GABA-BMétabotrope, couplé à une protéine GPeut ouvrir des canaux K⁺ ; sortie de K⁺ et PPSI

Teste tes connaissances

Teste tes connaissances sur dérégulation cellulaire avec 59 questions à choix multiples et corrections détaillées.

1. Dans une expérience inspirée de celle de Loewi, le nerf vague d’un premier cœur de grenouille est stimulé et ce cœur ralentit; un second cœur relié au premier par une solution saline ralentit ensuite sans stimulation directe. Quelle conclusion ce résultat appuie-t-il ?

2. Quel terme désigne le messager chimique libéré par un neurone au niveau d’une synapse et agissant sur une cellule cible ?

Faire le QCM →

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les concepts clés de dérégulation cellulaire avec 102 flashcards interactives.

Quel auteur a montré la transmission chimique dans l’expérience publiée en 1921 ?

Loewi, en 1921.

Que provoque la stimulation électrique du nerf vague sur le cœur de grenouille ?

Elle ralentit le cœur.

Quel est le rôle d’un neurotransmetteur à la synapse ?

Il agit comme messager chimique entre un neurone et une cellule cible.

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