Fiche de révision : Transmission synaptique chimique

📋 Plan du Cours

1. Rôles et localisation du tissu nerveux
2. Divisions du système nerveux
3. Propriétés fonctionnelles des neurones
4. Compartiments et prolongements neuronaux
5. Substances grise et blanche
6. Morphologie des neurones centraux
7. Organites et cytosquelette neuronaux
8. Épines dendritiques et plasticité
9. Segments et excitabilité axonaux
10. Morphologie des corps neuronaux
11. Familles gliales et oligodendrocytes du système nerveux central
12. Nerfs périphériques et enveloppes
13. Synapses chimiques, transmission et activation synaptiques
14. Récepteurs et effets synaptiques
15. Principaux neurotransmetteurs

📖 1. Rôles et localisation du tissu nerveux

★ À maîtriser

• Le tissu nerveux est un tissu fondamental constitutif des organes, organisé en réseaux de communication, avec très peu de tissu conjonctif et sans chorion.

• Le tissu nerveux reçoit des signaux du milieu extérieur ou de l’organisme, notamment par la rétine, l’oreille interne et les terminaisons sensibles de la peau, qui les transforment en messages nerveux.

• Le système nerveux achemine les informations vers le système nerveux central, les analyse, puis adapte le fonctionnement de l’organisme aux stimulations.

Compléments

• Le tissu nerveux constitue principalement les organes du système nerveux central — cerveau, cervelet, tronc cérébral et moelle épinière — ainsi que les nerfs du système nerveux périphérique.

• Les informations nerveuses sont transmises aux organes effecteurs pour les fonctions végétatives, comme le fonctionnement des glandes et des viscères, et pour la motricité volontaire, comme la commande des muscles squelettiques.

• Les fonctions cognitives supérieures comprennent :

  • la mémorisation
  • la planification
  • l’attention
  • le comportement
  • le raisonnement

📖 2. Divisions du système nerveux

★ À maîtriser

📌 Le système nerveux se divise en système nerveux central, ou névraxe, et système nerveux périphérique.

• Le système nerveux central comprend l’encéphale, situé dans le crâne et composé du cerveau, du cervelet et du tronc cérébral, ainsi que la moelle spinale située dans le canal rachidien.

• Le système nerveux central assure la réception, l’intégration et l’émission des informations, tandis que le système nerveux périphérique achemine les informations entre les organes périphériques et le système nerveux central dans les deux sens.

• La classification histologique du tissu nerveux distingue les cellules gliales, qui soutiennent les neurones et sont indispensables à leur fonctionnement, des neurones, cellules nerveuses proprement dites.

📌 Le système somatique commande les actions volontaires, tandis que le système autonome, ou végétatif, contrôle les fonctions involontaires, comme les battements cardiaques, la respiration et les contractions du tube digestif.

Compléments

• Le système nerveux périphérique comprend les nerfs périphériques, qui innervent les membres, le tronc et la face, ainsi que les ganglions périphériques rachidiens servant de relais.

💡 Astuce mémo

Le somatique commande le volontaire, l’autonome le végétatif.

📖 3. Propriétés fonctionnelles des neurones

🔑 Notions clés & Définitions

• Excitabilité : Capacité d’un neurone à modifier le potentiel électrique de sa membrane plasmique en changeant la répartition des charges entre ses faces interne et externe grâce à des canaux et des pompes ioniques, notamment pour Na⁺, K⁺ et Cl⁻.
• Conductibilité : Capacité de propager le potentiel d’action le long de la membrane plasmique sur des distances relativement grandes, ce qui permet la transmission du message nerveux.

★ À maîtriser

• Le message nerveux est codé par la génération d’un potentiel d’action, correspondant à un petit courant électrique membranaire lié au déplacement d’ions de part et d’autre de la membrane neuronale.

Compléments

• Les synapses sont des zones de contact qui permettent de transmettre le message nerveux sous une autre forme à un autre neurone ou à une cellule effectrice, notamment musculaire ou glandulaire.

• Les neurones matures sont des cellules post-mitotiques qui ont perdu leur capacité de division, et la plupart vivent aussi longtemps que l’individu.

• Une neurogenèse en petite quantité est indiquée dans :

  • l’hippocampe
  • l’hypothalamus
  • la proximité du IIIᵉ ventricule
  • la muqueuse olfactive

📖 4. Compartiments et prolongements neuronaux

🔑 Notions clés & Définitions

• Corps cellulaire : Partie centrale du neurone qui contient un noyau unique et central.
• Axone : Prolongement cytoplasmique unique, connecté au corps cellulaire, qui achemine l’information vers une synapse.
• Dendrites : Prolongements cytoplasmiques multiples connectés au corps cellulaire, avec lequel ils forment le compartiment somatodendritique.
• Synapses : Les synapses sont des zones de communication entre cellules nerveuses, situées le plus souvent sur les prolongements dendritiques, mais aussi sur le corps cellulaire, les terminaisons axonales ou la portion initiale de l’axone.
• Gaine de myéline : Gaine isolante et protectrice établie périodiquement le long de l’axone, qui permet la propagation du potentiel d’action par sauts et forme, avec l’axone, la fibre nerveuse.

★ À maîtriser

• Le neurone comprend trois compartiments :
  • le corps cellulaire
  • l’axone
  • les dendrites

📌 L’axone est le pôle émetteur du neurone et conduit le potentiel d’action de façon centrifuge, en s’éloignant du corps cellulaire vers les terminaisons axonales.

📌 Les dendrites constituent le pôle récepteur et intégrateur du neurone et conduisent le potentiel d’action de façon centripète vers le corps cellulaire.

Compléments

📌 Les neurones somatochromes sont de grands neurones dotés d’un axone très long qui projette des informations à grande distance, tandis que les neurones caryochromes, ou grains, sont de petits neurones récepteurs qui analysent finement les informations reçues.

• Dans le système nerveux central, les dendrites ne sont pas myélinisées, tandis qu’elles peuvent l’être dans le système nerveux périphérique.

• Le corps cellulaire est la partie la plus volumineuse et métaboliquement active du neurone, car il contient le noyau et la majeure partie des organites intracellulaires indispensables à sa survie.

• Le cône d’émergence, ou cône d’implantation, assure la connexion entre le corps cellulaire et l’axone.

• Les ramifications terminales de l’axone forment des boutons terminaux qui participent aux synapses et diffusent l’information vers d’autres cellules.

• Certains axones de neurones moteurs dont le corps cellulaire se situe dans le bas de la moelle épinière peuvent dépasser 1 mètre et se terminer dans la masse musculaire.

• Les dendrites sont généralement courtes, larges et nombreuses, avec de multiples ramifications qui augmentent la surface de contact avec les autres cellules et forment un buisson autour du corps cellulaire.

• Les dendrites reçoivent et somment la majeure partie des informations provenant d’autres cellules nerveuses grâce à des synapses.

💡 Astuce mémo

Les dendrites reçoivent vers le soma, l’axone émet en s’en éloignant.

📖 5. Substances grise et blanche

★ À maîtriser

• La substance grise comprend les corps cellulaires des cellules nerveuses centrales, leurs prolongements dendritiques, les synapses et certaines cellules gliales.

• Dans le système nerveux central, la substance grise se trouve dans le cortex cérébral, les noyaux gris centraux et la région centrale de la moelle épinière, en forme de papillon.

• La substance blanche contient des trajets axonaux majoritairement myélinisés, ne contient pas de synapses et sa myéline lui donne une coloration blanchâtre.

Compléments

• La substance blanche se situe au centre du cerveau et relie les différentes régions de substance grise.

💡 Astuce mémo

La grise concentre les corps cellulaires et les synapses ; la blanche relie les régions grises par les axones myélinisés.

📖 6. Morphologie des neurones centraux

★ À maîtriser

📌 Les grands neurones somatochromes ont un grand corps cellulaire riche en cytoplasme, dont la coloration dépend du cytoplasme, tandis que les petits neurones caryochromes, ou neurones en grains, ont peu de cytoplasme et leur coloration dépend du noyau.

Compléments

• Chez les petits neurones caryochromes, le noyau occupe environ 90 % du corps cellulaire.

• Les grands neurones somatochromes projettent des informations à grande distance grâce à un axone très long et reçoivent une grande quantité d’informations qu’ils analysent finement.

• Les petits neurones caryochromes projettent des informations à courte distance par un axone court.

💡 Astuce mémo

Le somatochrome se colore par son cytoplasme ; le caryochrome, par son noyau.

📖 7. Organites et cytosquelette neuronaux

🔑 Notions clés & Définitions

• Corps de Nissl : Les corps de Nissl sont des granulations basophiles abondantes, riches en ARNm et constituées d’un réticulum endoplasmique granuleux organisé en citernes serrées et parallèles, où les ribosomes traduisent les ARNm en protéines.

★ À maîtriser

• Le cytosquelette neuronal comprend :
  • des filaments d’actine
  • des neurofilaments
  • des microtubules

Compléments

• Les corps de Nissl sont très dispersés dans les grands neurones somatochromes, absents du cône d’émergence de l’axone et présents à la base des dendrites.

• L’appareil de Golgi neuronal est volumineux, parfois multiple, et situé à proximité du noyau en disposition juxta-nucléaire.

• Les grains de lipofuscine sont des reliquats métaboliques de glucides et de lipides, de couleur brun-jaune, qui s’accumulent avec l’âge et sont normalement non pathologiques.

• Les mitochondries produisent l’ATP nécessaire au fonctionnement neuronal et se répartissent dans le corps cellulaire ainsi que dans les prolongements dendritiques et axonaux.

📖 8. Épines dendritiques et plasticité

🔑 Notions clés & Définitions

• Épines dendritiques : Les épines dendritiques sont de petites protrusions membranaires des dendrites qui collectent des informations à distance et concentrent les contacts synaptiques avec les terminaisons axonales d’autres cellules nerveuses.

★ À maîtriser

• 🔄 La plasticité des épines dendritiques repose sur :
  1. leur création
  2. leur stabilisation
  3. leur disparition permanentes

Compléments

• Chaque épine dendritique peut recevoir entre un et plusieurs dizaines de contacts synaptiques différents.

• L’apprentissage, notamment la répétition qui stimule les circuits de mémorisation, module la plasticité des épines dendritiques.

📖 9. Segments et excitabilité axonaux

★ À maîtriser

📌 Le cône d’émergence appartient au corps cellulaire et ancre l’axone, tandis que le segment initial est la zone gâchette où naît un nouveau potentiel d’action.

• Le segment initial mesure environ 20 à 35 μm et présente une membrane épaissie par des granulations sous-membranaires riches en canaux sodiques voltage-dépendants.

• 🔄 La génération du potentiel d’action suit ces étapes :

  1. La somme des informations dendritiques dépasse le seuil d’excitabilité.
  2. Les canaux sodiques du segment initial s’ouvrent de façon synchronisée.
  3. Le sodium entre dans la cellule.
  4. La dépolarisation se propage jusqu’aux terminaisons axonales et génère le potentiel d’action.

• Après l’infection des terminaisons nerveuses cutanées, les virus de l’herpès ou de la rage peuvent emprunter le transport centripète pour atteindre le système nerveux central et provoquer une encéphalite mortelle.

📌 Le transport orthograde, ou antérograde, est centrifuge et se dirige vers les terminaisons axonales, tandis que le transport rétrograde est centripète et se dirige vers le corps cellulaire.

• Le transport orthograde peut être lent ou rapide selon les protéines motrices et fait intervenir la kinésine.

Compléments

• Le cône d’émergence contient très peu d’organites et apparaît clair en microscopie optique et électronique.

• Le trajet axonal est généralement entouré d’un manchon discontinu de myéline et comporte souvent des collatérales permettant des contacts avec plusieurs cellules.

• Dans le trajet axonal, les neurofilaments périphériques sous-membranaires renforcent la membrane plasmique, tandis que les microtubules centraux servent de rails au transport axonal.

• Le transport axonal déplace le long des microtubules des vésicules transportant notamment des protéines de structure, des enzymes et des neurotransmetteurs, du cône d’émergence vers les terminaisons axonales.

• Le transport axonal peut acheminer des toxines, comme la toxine botulique, qui entraîne une paralysie.

• Le transport rétrograde est rapide et fait intervenir la dynéine.

• Les microtubules polymérisent ou dépolymérisent selon les besoins cellulaires ; l’augmentation de l’activité cellulaire s’accompagne d’une augmentation de leur polymérisation.

• La dynamique des microtubules dépend de leurs interactions avec les protéines associées aux microtubules (MAP), dont la protéine Tau est un exemple régulateur.

• Dans la maladie d’Alzheimer, un dysfonctionnement de Tau entraîne son accumulation dans le corps cellulaire et les dendrites, puis la mort du neurone.

💡 Astuce mémo

Cône d’émergence → segment initial déclencheur → trajet axonal.

📖 10. Morphologie des corps neuronaux

★ À maîtriser

• Les neurones pyramidaux ont un corps cellulaire triangulaire et peuvent être de grande ou de petite taille ; ils se trouvent notamment dans le cortex cérébral et l’hippocampe et sont impliqués dans la mémoire.

• Les neurones en grain sont petits et possèdent très peu de cytoplasme autour du noyau ; ils représentent la moitié des neurones du cervelet et, plus globalement, du système nerveux central.

Compléments

• Les neurones piriformes ont un corps cellulaire en forme de poire, renflé puis effilé, et une arborisation en bois de cerf ou en chandelier ; les cellules de Purkinje du cervelet en sont un exemple.

• Les neurones piriformes participent à l’équilibre et à la coordination des mouvements.

• Les neurones étoilés possèdent des prolongements orientés dans différentes directions de l’espace ; les neurones moteurs de la moelle spinale en sont un exemple.

• Les neurones en corbeille sont généralement inhibiteurs, modulent l’activité des grands neurones et sont nombreux dans les cortex cervical et cérébelleux.

📖 11. Familles gliales et oligodendrocytes du système nerveux central

🔑 Notions clés & Définitions

• Oligodendrocyte : Cellule gliale du système nerveux central, plus petite que le corps cellulaire d’un neurone, avec un noyau arrondi en bouton de chemise, peu de cytoplasme et des prolongements ramifiés en périphérie.
• Internode : Segment d’axone pris en charge par un seul oligodendrocyte et situé entre deux nœuds de Ranvier.

★ À maîtriser

• Dans le système nerveux central, les cellules gliales comprennent la macroglie, la microglie et la glie épithéliale.

• Dans le système nerveux périphérique, les cellules gliales comprennent les cellules de Schwann et les cellules satellites.

• Les oligodendrocytes isolent les axones du système nerveux central, notamment du nerf optique, mais pas ceux du nerf olfactif.

📌 Les oligodendrocytes interfasciculaires se trouvent uniquement dans la substance blanche, entre les faisceaux d’axones myélinisés, avec leurs noyaux alignés en file indienne ; les oligodendrocytes satellites se trouvent uniquement dans la substance grise, au contact étroit du corps cellulaire des neurones, notamment des neurones pyramidaux du cortex cérébral.

• Un oligodendrocyte interfasciculaire forme et régénère la gaine de myéline en enroulant en spirale autour d’un segment d’axone une expansion membranaire issue de l’aplatissement d’un prolongement cellulaire.

• L’isolement du trajet axonal repose sur l’alignement des cellules de Schwann et est interrompu aux nœuds de Ranvier, où la membrane axonale est au contact du milieu extracellulaire.

• Aux nœuds de Ranvier, des canaux sodiques voltage-dépendants concentrés sous la membrane permettent la propagation du potentiel d’action de nœud en nœud jusqu’à la terminaison axonale, par conduction saltatoire.

• 🔄 La myélinogenèse périphérique se déroule en trois étapes :
  1. Prise en charge de l’axone par des précurseurs de cellules de Schwann et formation du mésaxone.
  2. Aplatissement et enroulement de la cellule de Schwann autour de l’axone.
  3. Compaction de la myéline.

Compléments

• La macroglie comprend les oligodendrocytes et les astrocytes.

• La microglie assure les réactions de défense immunitaire ; ses cellules d’origine macrophagique, donc sanguine, s’installent dans le système nerveux central pendant la vie embryonnaire et fœtale.

• La glie épithéliale assure la sécrétion et les échanges de liquides ; les épendymocytes, de nature épithéliale, revêtent notamment les cavités ventriculaires du cerveau.

• Un oligodendrocyte interfasciculaire peut myéliniser plusieurs internodes sur plusieurs axones de proximité.

• Les oligodendrocytes interfasciculaires ont un rôle trophique et maintiennent la survie des axones.

📌 Les oligodendrocytes satellites protègent les neurones sans les isoler, ne fabriquent pas de myéline et échangent des métabolites avec les neurones.

💡 Astuce mémo

L’interfasciculaire myélinise ; le satellite accompagne sans isoler.

📖 12. Nerfs périphériques et enveloppes

🔑 Notions clés & Définitions

• Endonèvre : Enveloppe conjonctive très grêle située au pourtour immédiat de chaque fibre nerveuse, pouvant contenir des capillaires et étant très bien isolée de l’extérieur.
• Périnèvre : Enveloppe conjonctive située en périphérie d’un faisceau de fibres nerveuses.
• Épinèvre : Gaine conjonctive la plus superficielle du nerf périphérique, épaisse et assez solide, qui contient de gros vaisseaux.

📝 Points essentiels

• Les nerfs périphériques regroupent des fibres nerveuses myélinisées et amyéliniques en faisceaux, associés à du tissu conjonctif de protection.

💡 Astuce mémo

Des enveloppes emboîtées entourent la fibre, le faisceau, puis le nerf.

📖 13. Synapses chimiques, transmission et activation synaptiques

★ À maîtriser

📌 Une synapse interneuronale relie deux neurones, tandis qu’une synapse neuro-effectrice relie un neurone à une cellule effectrice d’une autre nature.

• Une synapse comprend un élément présynaptique correspondant à la terminaison axonale, une fente synaptique non virtuelle de 15 à 30 nm, puis un élément postsynaptique pouvant se trouver sur une dendrite, le corps cellulaire ou une portion d’axone.

📌 La synapse chimique, la plus fréquente, transforme un message électrique en message chimique porté par un neurotransmetteur, tandis que la synapse électrique permet un échange direct d’ions entre cellules par des jonctions communicantes.

• Une synapse électrique utilise des jonctions communicantes qui permettent des échanges directs d’ions entre les cellules.

• L’arrivée du potentiel d’action à la terminaison axonale active la synapse chimique pendant 2 à 20 ms.

• 🔄 L’activation synaptique conduit à la libération du neurotransmetteur selon cinq étapes :

  1. Ouverture des canaux calciques voltage-dépendants et entrée de calcium
  2. Mobilisation des vésicules vers la membrane présynaptique
  3. Fusion membranaire par exocytose
  4. Libération d’un quantum de neurotransmetteurs
  5. Fixation de certaines molécules sur les récepteurs post-synaptiques

• La fusion vésiculaire est préparée par l’afflux de calcium, le rapprochement des vésicules grâce aux protéines synaptobrévine, syntaxine et SNAP25, puis le changement de conformation de la synaptotagmine lié au calcium, qui rapproche les membranes et permet leur fusion.

Compléments

• La synapse entre l’axone d’un motoneurone et une cellule musculaire est une synapse neuro-effectrice appelée synapse neuromusculaire.

• Un neurone possède en moyenne environ 10 000 synapses, avec une grande variabilité allant de 1 à 100 000, et le cerveau compte environ 10¹⁵ synapses au total.

• 🔄 La transmission chimique suit trois étapes :

  1. Le neurotransmetteur est stocké dans des vésicules présynaptiques.
  2. Il est libéré dans la fente synaptique.
  3. Il se fixe à un récepteur spécifique de l’élément postsynaptique.

• Les synapses électriques ne sont pas spécifiques du tissu nerveux.

📌 Les synapses mixtes combinent les propriétés des synapses chimiques et électriques.

• Au repos, le neurotransmetteur est stocké dans des vésicules synaptiques de l’élément présynaptique.

• La transmission intermittente d’une synapse chimique permet de coder le message nerveux dans le temps.

• Un quantum est une quantité bien définie de neurotransmetteurs qui diffuse dans la fente synaptique.

• La synaptobrévine est une protéine transmembranaire de la vésicule synaptique dont un long domaine intracellulaire se déploie dans le cytoplasme présynaptique.

💡 Astuce mémo

Présynaptique → fente → postsynaptique.

📖 14. Récepteurs et effets synaptiques

★ À maîtriser

📌 Les récepteurs canaux ioniques, ou ionotropiques, s’ouvrent directement lorsque le neurotransmetteur s’y lie, tandis que les récepteurs couplés aux protéines G, ou métabotropiques, activent une cascade intracellulaire.

• L’entrée de sodium par un récepteur canal provoque une dépolarisation membranaire et une activation post-synaptique ; le glutamate et l’acétylcholine sont cités comme exemples.

• L’entrée de chlore par un récepteur canal provoque une hyperpolarisation et une inhibition post-synaptique ; le GABA est cité comme exemple.

• Une synapse excitatrice peut générer un nouveau potentiel d’action ; elle implique généralement une entrée de sodium couplée à une sortie de potassium et entraîne une dépolarisation post-synaptique.

Compléments

• 🔄 L’activation métabotropique suit trois étapes :

  1. Activation de la protéine G intracellulaire
  2. Liaison de la protéine G à une protéine effectrice telle que l’adénylate cyclase
  3. Production de seconds messagers comme l’AMP cyclique

• Les récepteurs métabotropiques produisent un effet plus prolongé et amplifient l’effet biologique, qu’il soit inhibiteur ou activateur.

• Une synapse inhibitrice utilise généralement un neurotransmetteur inhibiteur et une entrée de chlore qui hyperpolarise la membrane post-synaptique et empêche l’excitation.

• L’acétylcholinestérase présente dans la fente synaptique dégrade l’acétylcholine et lui fait perdre sa capacité à se lier à son récepteur.

• La recapture du neurotransmetteur par l’élément présynaptique permet son recyclage et la génération de nouvelles vésicules ; la sérotonine en est un exemple.

💡 Astuce mémo

Le sodium dépolarise ; le chlore hyperpolarise.

📖 15. Principaux neurotransmetteurs

★ À maîtriser

• L’acétylcholine participe à la transmission neuromusculaire nécessaire à la contraction musculaire et aux circuits de mémorisation ; elle peut être excitatrice ou inhibitrice selon le récepteur et agit sur des récepteurs nicotiniques, qui sont des canaux cationiques, et muscariniques, qui sont couplés aux protéines G.

• Le glutamate, ou acide glutamique, est le principal neurotransmetteur excitateur et agit sur des récepteurs canaux sodiques.

• Le GABA, ou acide gamma-aminobutyrique, est abondant dans le cortex cérébral, constitue le principal neurotransmetteur inhibiteur et agit sur des récepteurs canaux chlore.

• La sérotonine participe aux circuits de régulation de l’humeur, et un déficit en sérotonine est associé à la dépression.

• La dopamine participe à la régulation des mouvements précis, comme l’écriture, et une carence en dopamine est associée à la maladie de Parkinson, caractérisée notamment par des mouvements lents, un ralentissement et des troubles de l’équilibre.

Compléments

• Un déficit d’acétylcholine est impliqué dans la maladie d’Alzheimer.

📌 L’équilibre entre les réseaux activateurs liés au glutamate et les réseaux inhibiteurs liés au GABA est impliqué dans les maladies épileptiques, où certains réseaux neuronaux du système nerveux central s’activent anormalement et paradoxalement.

• L’alcool mime l’action du GABA et inhibe ainsi le système nerveux central.

• La glycine est un neurotransmetteur inhibiteur.

• La plupart des traitements antidépresseurs inhibent la recapture de la sérotonine afin de restaurer son action dans la fente des synapses sérotoninergiques.

• La maladie de Parkinson est traitée par des précurseurs de la dopamine visant à restaurer des niveaux normaux de dopamine.

• La dopamine participe aux circuits de récompense du système nerveux central et est libérée en quantité importante lors d’une bonne nouvelle, provoquant plaisir et excitation.

• Les neuropeptides régulent notamment :

  • Le comportement alimentaire
  • L’attachement mère-nouveau-né via l’ocytocine sécrétée par la mère
  • Le comportement sexuel ou reproductif et les émotions ou sentiments

• Les neurotransmetteurs sont associés aux types de vésicules suivants :

  • Acétylcholine : petites vésicules sphériques claires
  • Neurotransmetteurs de type acide aminé : grandes vésicules aplaties à cœur dense
  • Dopamine : petites vésicules sphériques à cœur dense
  • Neuropeptides : grandes vésicules sphériques à cœur dense

📊 Tableaux de synthèse

Grands et petits neurones centraux

Transports axonaux