Psychobiologie S4 Past Paper

Psychobiologie S4 I-LE TISSU NERVEUX A. Le liquide cérébro-spinal B. La barrière hémato-encéphalique C. Les cellules gliales D. Les cellules nerveuses E. La myéline F. La membrane plasmique II- LE SUPPORT DE L'INFORMATION NERVEUSE A. Le potentiel d'action B. La transmission synaptique III- LES NEURO...

Psychobiologie S4 I-LE TISSU NERVEUX A. Le liquide cérébro-spinal B. La barrière hémato-encéphalique C. Les cellules gliales D. Les cellules nerveuses E. La myéline F. La membrane plasmique II- LE SUPPORT DE L'INFORMATION NERVEUSE A. Le potentiel d'action B. La transmission synaptique III- LES NEUROTRANSMETTEURS A. Classi cation biochimique B. Synthèse, libération, dégradation C. Les acides aminés D. L'acétylcholine E. Les monoamines F. Les neuropeptides Neurophysiologie et psychopharmacologie CM1 Chapitre I : Le tissu nerveux On observe différents types tels que des cellules. Elle nous montre l'extrême densité du tissu nerveux. Il y a une énorme densité d'éléments, il n ‘y a aucun espace libre. On distingue 4 éléments : - Les cellules gliales/épendymaires - les cellules nerveuses - le liquide cérébro-spinale/encéphalo rachidien - la barrière hémato-encéphalique fi 1 A. Le liquide céphalo-rachidien: Qu’est-ce que c’est ? Le liquide cérébro-spinal est le liquide où se trimballe le système nerveux central, il se trouve aussi à l’intérieur comme les ventricules, le canal central de la moelle épinière. Le SNC est immergé dans ce liquide. Il est fabriqué par des cellules gliales dites Épendymaires. Localisation: Elles se trouvent dans la méninge pie-mère. La sécrétion est permanente a n de produire ce liquide. Il faut que ce liquide circule, il est forcé, il a des mouvements et cela se fait grâce aux ependyma. ce liquide ne doit surtout pas être stoppé. Les fonctions : Ce liquide va jouer un rôle d’amortisseur lors des chocs au niveau du crâne, colonne vertébrale pour protéger le SNC. Il va apporter les éléments nutritifs aux cellules nerveuses a n de maintenir la vie à ces cellules. Ce liquide est une voie de circulation où vont circuler des hormones, des médicaments à destination de cellules nerveuses. B. La barrière hémato-encéphalique : Qu’est-ce que c’est ? Elle va assurer une forme d’isolation assez partielle entre le milieu sanguin et le tissu nerveux. C’est pour éviter que certains éléments qui circulent dans le sang soient en contact avec le SN. Pourquoi doit-on éviter ça ? - Le liquide interstitiel se situe dans les espace libres où il n’y a pas de cellules L’espace vide = espace sans cellule mais il a du liquide ( le liquide interstitiel ) La présence de rami cation provenant des astrocytes ( cellule gliales ) La fonction : fi fi fi 2 Il isole les neurones de la circulation sanguine et ltre le passage des molécules entre le sang et le SN. Les parois qui constituent les parois des vaisseaux sanguins constituent l’isolement des cellules (jonctions serrées). On a aussi la présence de rami cations provenant des astrocytes (cellules gliales) qui vont aller se poser sur les parois des VS, appuyer sous forme des pressions a n de renforcer les jonctions serrées. Elle est partielle car dans le sang il y a des éléments où les neurones ont besoin de survivre (oxygène, glucides, acides aminés).Cette barrière va aussi faire passer des éléments nicotiniques tels que le tabac, l’alcool. Il y a aussi certaines structures qui doivent analyser la composition du sang (taux d’oxygène, température). C. Cellules gliales: Ce sont les cellules les plus nombreuses (2x fois plus nombreuses que les neurones) donc environ 2 milliards de cellules gliales. Ces cellules sont capables de se reproduire, de se diviser et de se renouveler. Cette capacité est liée à la fonction de maintenir l’architecture et le volume du cerveau. Le processus peut dégénérer et former des tumeurs (gliomes). La névroglie est l’ensemble des cellules gliales toute confondu. La névroglie: Maintenir l’architecture des cellules, il compense la perte cellulaire. Il va aussi isoler les cellules nerveuses car elles envoient un gros courant électrique. De plus , elle va maintenir des conditions de vie acceptables. Le tissu va être dans un bon environnement grâce au liquide où on trouve du potassium, d’acides aminés. Le rôles de la névroglie, il va supprimer tout ça pour avoir une bonne composition chimique et qu’il reste stable. A l’inverse elle doit apporter aux neurones bcp d’éléments vitaux (oxygène, glucose) car les cellules gliales vont faire les interfaces entre les cellules nerveuse et circulation sanguine. Le but est de maintenir les neurones en vie, de laisser l’environnement stable au niveau chimique. De plus il va participer à la transmission de l’information donc elles vont être capable d’agir entre les connexions des cellules nerveuses, de fabriquer des neurotransmetteurs qui vont participer à la circulation de l’information. fi fi fi 3 > Les astrocytes : Elles posent les rami cations contre les parois des vaisseaux sanguins pour renforcer la barrière hémato-encéphalique. Elles sont très nombreuses. Elles vont assurer le transfert entre les éléments des vaisseaux sanguins pour les fournir aux cellules nerveuses (assurer interfaces entre les 2 cellules). Elles vont ensuite absorber les molécules qui sont en excès dans le liquide interstitiel pour éviter par exemple la charge du potassium. Elles participent de plus à la communication entre les cellules nerveuses pour assurer la transmission de l’information. >Les cellules myélinisantes : Les oligodendrocytes (SNC) et cellules de schwann (SNP) Elles ont le même rôle mais ne se situent pas au même endroit. Les oligodendrocytes forment les gaines de myéline de plusieurs neurones lorsque les cellules de schwann produisent traitent qu’un neurone. >Les cellules microgliales: sont de petites tailles, représente 5% de la névroglie. Elles se déplacent très rapidement. se multiplie sur place. On les trouve à proximité, aux abords des vaisseaux sanguins, c’est pour celà qu’il y a un risque d’infection. > Les cellules épendymaires : Elles tappissent les ventricules et le canale de l'épendyme de la ME. On remarque qu'elles sont très ajustées les unes par rapport aux autres dans le but de former une barrière qui empêche de liquide céphalo-rachidien de rentrer en contact avec le liquide interstitiel pour éviter qu'elles se mélangent. vont être très serré pour éviter le mélange. D. Les cellules nerveuses (les neurones) : Il y a 80 milliards de neurones dans notre corps. Tout au long de la vie nous perdons et gagnons des neurones. A un certain âge, la production devient de plus en plus faible. fi 4 On a par conséquent une petite proportions de neurones et une variété de reproduction de neurones selon l’endroit du corps. Ils ont un métabolisme très élevé, 2 à 3% représente la masse corporelle du cerveau, mais celui-ci consomme 20% d’énergie alors qu’il a un tout petit gabarit. La durée de vie d’un neurone est de 3 minutes lorsqu’il est oxygéné et glucosé (il est intolérant à la carence). Morphologiquement, ils sont indépendants. Ils ont une unité (sont tous seuls) fonctionnelle (ils ont une seule fonction = générer et transmettre l’info grâce aux synapses) de base. Transmettre l’information, les neurones vont utiliser un support électrique (jusqu’à un certain point) et un support chimique (sous forme de molécules). Ce sont donc des cellules excitables et sécrétrices. > régionalisation des fonctions dans les neurones Les neurones ont une fonction pour chaque structures. La fonction réceptrice (info reçue de la voisine) assurée au niveau de l’arborisation dendritiques. Tandis que le corps cellulaire va avoir une fonction métabolique et va fabriquer des protéines, liquide,.. . La fonction émettrice qui va être assurée par l’axone et en n la fonction sécrétrice assurée par l’arborisation terminale (la rami cation de l’axone). réceptrice > métabolique > émettrice > sécrétrice On sait qu’un neurone a sa propre arborisation, sa propre forme. Hormis la structure est toujours la même : - un axone - dendrites - un corps cellulaire Il y a tout de même une diversité morphologique des neurones qui sont classés : - Multipolaire bipolaire, morphologie complexe avec des fonctions sensorielles, nb de dendrites > 2 unipolaire (un seul prolongement qui émerge du corps cellulaire), morphologie très simple, avec une fonction très basique qu’on retrouve dans le SN végétatif. Dans le corps cellulaire : - liquide intracellulaire - noyau : conserve le matériel génétique - Les mitochondries produisent l’énergie - réticulum endoplasmique fabrication des protéines et lipide - ribosomes - appareil de Golgi : ces vésicules sont importantes car il y a les molécules de neurotransmetteurs dans les terminaisons axonales. Les dendrites : Ne sont jamais myélinisées, elles ont des épines dendritiques (reçoivent l’info), si il y a une atrophie alors il va y avoir un retard mental. fi fi 5 L’axone: c’est une zone intermédiaire entre l’axone et le soma (cône d’implantation où né l’information électrique. Ils peuvent être variés par le diamètre, la longueur et la myélinisation. Ces différences in uencent la circulation et la vitesse de l’information. Il ne contient pas de mitochondrie donc n’ont pas d’énergie. Ils importent les neurotransmetteurs grâce au système antérograde (corps cellulaire vers terminaison axonale) ou rétrograde (inversement terminaison axonale vers corps cellulaire) où les déchets sont renvoyés pour que le corps cellulaire puisse les évacués (voies de feedback). (Schéma semestre 3) Les mitochondries viennent du corps cellulaire jusqu'à la terminaison axonale ou elles vont produire de l'énergie à l’endroit où on a besoin de plus d’énergie. cette énergie est puisée et est donc évacuée par le corps cellulaire. E. La Myéline F. La membrane plasmique Suite cours emma 4 pages fl 6 Chapitre II- LE SUPPORT DE L'INFORMATION NERVEUSE A. B. Le potentiel d'action La transmission synaptique A. Le potentiel d’action C’est le message électrique qui permet la communication entre neurones et aussi entre les neurones et autres cellules avec lesquelles elles doivent communiquer. C'est un phénomène électrique qui dure 2 à 3 ms. Il y a naissance au niveau du cône d’implantation qui est la zone de jonction entre le corps cellulaire et l’axone. Le cône d'implantation : C’est une zone de jonction entre axone et corps cellulaire. la naissance de la variation électrique. Cette variation électrique va ensuite circuler dans l’axone jusqu'à la terminaison axonale. Le potentiel d’action a un sens de circulation : corps cellulaire > terminaison axonal (et JAMAIS l’inverse). Ce phénomène électrique va se propager tout le long de l’axone. Le Potentiel d’action a été créé lorsqu’une inversion du potentiel membrane d’une amplitude d’environ 100 mV se produit faisant passer la polarité de cellule de –70 mv à + 30 mv. L'amplitude total de cette variation électrique est de 100mv en moyenne. Le PA se compose de 3 phases qui sont la dépolarisation, repolarisation et l’hyperpolarisation. Mv = millie-Volt Flux ionique du potentiel d’action : Phase ascendante (dépolarisation) polarité positive jusqu’au négatif à une phase descendante (repolarisation) avec une polarité des cellules très négative. Progressivement, la polarité va redevenir normale pour un retour normal (= -70 mV). La variation électrique de 100mV avec une phase la cellule avec polarité Une première de pré-phase de repos à -70mV. La dépolarisation est activée par l'ouverture massive des canaux sodium et l'arrivée de sodium K+. Le potentiel d’action passe progressivement d’une polarité positive vers une polarité négative. Vers -50mV se trouve le seuil de dépolarisation ou la polarité commence à changer, l’information ne peut alors plus disparaître même si la stimulation disparaît. Cela active l’ouverture d’encore plus de canaux potassium et faisant alors encore plus changer la polarité. Au cours de cette phase ascendante, il arrive un moment où y’a le franchissement d’une valeur critique qui 7 est aux alentours de –50/-60mv = le seuil de dépolarisation/excitation qui fait référence au moment de canaux sodium est ouvert, la dépolarisation peut continuer sans s’interrompre tout au long de la bre y compris si le stimulus qui a déclenché ce PA s’arrête. Le PA lui ne peut plus s’arrêter. Au terme de la dépolarisation, la polarité de la cellule est à son maximum soit +30, à partir de là le mouvement inverse va s’opérer. —> phase ascendante qui ne peut ni s’interrompre ni retourner en arrière , le potassium ne peut plus rentrer donc il y aura une diminution du potassium. Beaucoup de négativité car les ions + s’en vont, s’échappe de la cellule donc la cellule a une polarité très négative —> —90mV Sodium potassium ? Le potassium = ions + Repolarisation : la polarité à l’intérieur de la cellule s’inverse et redescend vers des valeurs négatives = phase descendante. Elle commence lorsque les canaux sodium sont refermés, l’intérieur de la cellule est suf samment positif pour résister à l’entrée de nouveaux ions + d’après la loi du gradient électrique. Durant cette phase, il va avoir une ouverture de canaux potassium (K+) qui vont donc laissez échapper des charges positives vers le milieu extracellulaire ce qui va donc entraîner la polarité de la cellule vers les valeurs négatives. Au cours de cette phase de repolarisation, aucun autre PA ne peut être déclencher tant que le Potentiel de membrane n’est pas suf samment négatif = période réfractaire absolu. La cellule devient alors plus négative que la polarité de repos. Hyperpolarisation : la polarité de la cellule est très négative, plus que la période du potentiel repos (-70mv). Lors de cette phase, la cellule a un potentiel de –90mv donc inférieur à celle du potentiel de repos car il y’a une latence avant que les canaux potassium se referment. Donc trop de charge négative se sont échappés de la cellule et donc la cellule est chargée négativement. Pendant cette phase, le seuil de dépolarisation est plus élevé, il n’est plus à - 55mv ce qui signi e qu’une stimulation devrait être plus forte pour pouvoir redéclencher un PA. Donc il n’est pas impossible comme précédemment de redéclenche un PA mais plus dif cile et la cellule se trouve en période réfractaire relative. L’hyperpolarisation intervient lorsque le potentiel d’action devient trop négatif a environ 90mV, plus négatif que le repos. Les pompes Na+ et K+ entrent alors en action faisant entrer les ions potassiums a n d’apporter des polarisations positives. La période réfractaire absolue: Une période qui se produit au cours de la repolarisation, cela signi e que la cellule ne sera pas capable de transmettre l’information. C’est aussi une phase où un nouveau potentiel ne peut être créé. la période réfractaire relative : La période ou la cellule a une polarité très négative, c’est l’hyperpolarisation. La transmission de l’information n’est pas impossible. Correspond une période ou un nouveau potentiel d’action peut être créé à condition qu’il soit d’une extrême intensité. ➔ Cela nous montre un phénomène d’inhibition car les cellules vivent ces 2 périodes. l’information doit avoir un certain nombre de ctq de faire passer l'info (ex: intensité élevé pour que l’info soit transmise, ) ➔ Cela va nous montrer si l’information est transmise. fi fi fi fi fi fi fi 8 • La situation va revenir à la normal avec un retour au potentiel de repos dès lors les pompes sodium et potassium seront activés. Des pompes qui vont agir par la force en consommant de l’énergie pour retrouver l’équilibre ionique entre l’intérieur et l’extérieur de la cellule = polarité de repos, en ramenant par la force du potassium à l’intérieur de la cellule puisque du potassium c’était échappés (phase hyperpolarisation). Le PA permet de coder l’intensité des stimulations et ce codage se fera par deux paramètres : • Fréquence d’émission du PA : plus le stimulus est fort plus le nombre de PA généré par unité de temps sera élevé. Donc on a une augmentation de la fréquence des PA proportionnelle à la force de la stimulation. • Nombre de bres stimulées : le nombre de bres dans lesquelles va circuler un PA à l’intérieur d’un nerf. Donc plus le nombre de bres stimulé est élevé plus la stimulation est forte. La variation électrique du potentiel d’action a une amplitude constante et invariable de 100mV, quelque soit les caractéristiques. L’amplitude (entre 30 et -70) ne varie jamais. est codé par 2 critères : • la fréquence des potentiels d’action (+ intensité du potentiel est élevée, + la fréquence est élevée). • le nombre de bres nerveuses qui transmettent un potentiel d’action. Propagation du PA : Fibres non myélinisées : l’ouverture d’un nombre suf sant de canaux sodium va entrainer l’ouverture des canaux qui leur sont adjacents. La polarité de la cellule est inversée de segment en segment latéralement tout au long de la bre nerveuse = loi de conduction de proche en proche. Après le passage du PA, les canaux sodium sont inactivés pendant un certain temps (même chose que période réfractaire absolu) et ce qui explique qu’un PA se déplace uni directionnellement dans une seule direction depuis le corps cellulaire vers l’axone et non inversement. Le mode de conduction est appelé mode de proche en proche et la polarité de la bre change de proche en proche. Fibres myélinisées : le PA se font uniquement aux endroits où la myéline est absente = nœud de Ranvier qui sont les endroits où sont concentrés le plus de canaux sodium/potassium et donc le PA se formant là-bas saute de nœud en nœud de Ranvier = mode de conduction saltatoire. Elle augmente la vitesse de déplacement de l’in ux nerveux, cette vitesse sera d’autant plus augmentée que l’espace séparant les nœuds de Ranvier sera élevé. La stimulation des canaux de sodium va entraîner l’ouverture des canaux. Les canaux restent ouvert pendant longtemps: une période réfractaire va être entraînée. l’information ne peut jamais faire marche arrière ce qui explique la circulation unique dans un sens (corps cellulaire > terminaison axonal). ➔ Plus la distance entre 2 nœuds de ranvier est élevée, plus la circulation est rapide. fi fi fi fi fi fi fi fl 9 ex: la tétrodotoxine est une toxine qui est surtout abondante dans le foie, les ovaires et la peau de certains poissons tétrodons. Elle agit aussi en bloquant les canaux à sodium. Quand on prends des médoc d'anesthésie, on inactive les canaux de sodium Potentiel post-synaptique : Les potentiels post-synaptiques sont des variations électriques mais différentes des PA car elles sont de faible intensité, locales (ne voyagent pas dans l’axone, se produisent essentiellement au niveau des dendrites et vont rester principalement dans le corps cellulaire) et transitoires (disparaissent avec le temps). Elles sont de faibles amplitudes => ne suf sent pas à elle seule pour entrainer la naissance d’un PA. Lorsqu’ils sont positifs ils sont appelés potentiels post-synaptique excitateurs et lorsqu’ils sont négatif ils sont appelés potentiels post synaptique inhibiteur. Le potentiel post-synaptique est un signal de faible amplitude. Il ne se déplace pas le long de la cellule (locale) et il s’éteint tout seul avec le temps et la distance (transitoire). Un seul ne suf t pas pour déclencher le potentiel d’action donc pour faire circuler une information. Potentiel post-synaptique sont des variations électriques de faible amplitude et sont locales (ne vont pas audelà des dendrites) et transitoires (vont disparaître et s’éteindre d'elles même). • - variations positive (avec ions sodium), post potentiel synaptiques excitateur PPSE • - variations negative, post potentiel synaptiques inhibiteur PPSI (éloignement de dépolarisation et évite que l’info soit transmise) Ces PPS sont quand même là pour entrainer la naissance du PA => Pour déclencher le potentiel d’action il va falloir qu’intervienne le principe de sommation. Dans le système nerveux les variations électriques ne sont représentées que par le potentiel d’action. Il existe également les potentiel post-synaptique trouvables au niveau de l’arborisation dendritique correspondant à l'information recel par les neurones proches. Ces transmission sont locales car elle ne se déplace pas et reste à l'endroit où elles sont créées. Elles sont également transitoires car elles vont disparaître avec le temps. On les différencie également par leur faible amplitude d’environ 20-30mV. Un seul potentiel synaptique ne suf t pas à donner naissance à un potentiel d’action. Leurs variations peuvent être positive appelé alors de potentiel excitateur (PPSE) qui rapproche alors la cellule de son seuil de repos augmente la probabilité de création d’un potentiel d’action . Ou négative appelé inhibiteur qui éloigne la cellule de son potentiel de repos et diminue la probabilité de création d’un potentiel d’action. fi fi fi 10 Principe de sommation : Le principe de somation est soit spatiale soit temporelle. Le principe de la somation suggère que les potentiels post-synaptiques vont s’accumuler, ce qui va permettre ou pas de déclencher le potentiel d’action. Pour la sommation spatiale, plusieurs potentiels post-synaptiques provenant de plusieurs synapses différentes vont s’accumuler sur une seule synapse (convergence), ils vont s’additionner ce qui va permettre de franchir le seuil de dépolarisation et de déclencher le potentiel d’action. > (Plusieurs PPSA provenant de synapses différentes se produisent au même moment). Si il n'y a pas de sommation, si il n'y avait pas de petite variations électriques il n'y aurait pas eu de potentiel d’action. Le processus de sommation permet le franchissement du seuil de dépolarisation et donc la création du potentiel d'action. Pour la somation temporelle plusieurs potentiels post-synaptiques provenant d’une seule synapse s’additionnent, nissent par franchir le seuil de dépolarisation et déclencher le potentiel d’action. Une seule cellule reçoit des micro radiations PSSE et PSSI qu'elles soient négatives (cellule qui ne transmet pas l'info) ou positives (cellule qui envoie l’information). Les calculs que font la somation pour franchir ou pas le seuil de dépolarisation est appelé l’intégration synaptiques. Un seul et même neurone reçoit des dizaines de milliers de PPS (positif ou négatif), et chaque neurone fait en permanence de l’intégration synaptique => calcul de ces dizaines de milliers de PPS dont le résultat sera soit supérieur à -55mV (PA générer) ou inférieur à -55mV (phénomène d’inhibition => PA non créé et l’information ne sera pas transmise). B. La transmission synaptique Les synapse ce sont les zones de contact entre les neurones, ou neurone et cellules gliales et etc. Chaque neurone est en contact avec d’autres milliers de neurones On estime 50 000 synapses pour chaque neurone. Il existe 3 types de synapses : 1. Synapse axosomatique 2. Synapse Axodentritiques 3. Synapse axoaxonales Il existe 2 grandes catégorie de synapse : chimique et électrique Les synapses électriques : au cours du développement embryonnaire, le nombre de synapse électrique est assez élevé car elles permettent de coordonner la croissance et la maturation de grandes population de neurone. Chez les mammifères adultes, ces synapses sont beaucoup moins nombreuses mais on les retrouve entre les cellules gliales et de la musculature lisse ( cellule qui se trouve dans des organes comme le foie, coeurs). Transmission très rapide car on les retrouve dans des populations de cellule dont l’activité doit être synchronisé, rythmique car elles ont très grande rapidité de transmission de l’information. La transmissions de l’information de fait par simple passage du courant électrique d’une cellule à la suivante, les deux cellules étant séparées par un espace, une fente synaptique particulièrement étroite de façon à réduire la déperdition de courant entre les deux cellules. Ces tunnels ou il y a la connexions est appelés des connexon seront soit ouvert ou soit fermés pour permettre ou pas le passage d’ions directement de la cellule pré-synaptique à la cellule post-synaptique. fi 11 La particularité des synapses électriques, c’est qu’elles permettent la circulation du courant dans les deux sens donc elle permettent la circulation de l’information pré et post-synaptique. Les synapses chimiques : elles sont la majorité des synapses. Le principe est que la synapse chimique fonctionne grâce à un neurotransmetteur stockés dans des vésicules synaptique, qui elles-mêmes se situent dans le bouton synaptique c’est-à-dire l’extrémité de la terminaison axonal. Le neurotransmetteur va se xer sur des récepteurs post- synaptiques qui se trouvent donc dans la membrane région réceptrice c’est-à-dire essentiellement dans les dendrites des neurones post-synaptique. Il y a l’évènement en domino, cet évènement électrique provoque l’ouverture de canaux calcium qui va donc entraîner une entrée massive des canaux calcium dans la cellule pré-synaptique. Cette élévation intra-cellulaire de calcium entraîne la fusion des vésicules synaptiques avec la membrane synaptique et ils vont migrer vers la membrane synaptique pour fusionner et libérer un certain nombre de neurotransmetteur ( exosytose = phénomène de la libération des neurotransmetteurs ). Le neurotransmetteur va se lier au récepteur post-synaptique ce qui déclenche l’ouverture des canaux ioniques associés à une entrée massives d’ions dans la cellule post-synaptique, ce qui va générer un potentiel post-synaptique excitateur si les ions sont positifs et post-synaptique inhibiteur si les ions sont négatifs. Puis le neurotransmetteur se détache du récepteur post-synaptique. Une fois que le récepteur est libéré de ces molécules neurotransmetteur, les canaux ioniques se referment et la cellule post-synaptique est prête à fonctionner à nouveau c’est-à- dire prête à transmettre une nouvelle information. Le neurotransmetteur retourne dans la phone synaptique. 3 types de récepteurs : Les récepteurs ionotropes qui se caractérisent par le faite que le canaux ionique est situés au centre du récepteur. Lorsque le neurotransmetteurs xe sur son site de liaison, les sous-unités (différentes parties du récepteur qui sont assemblés se déforme légèrement ouvrant ainsi le canal ionique situés au centre et donc permettant l’entrée d’ions dans la cellule post-synaptique. Si ce sont des ions positifs = potentiel post-synaptiques excitateur et si ions négatifs : potentiel postsynaptique inhibiteur. Les récepteurs ionotropes ont un fonctionnement simple ce qui va permettre une transmission rapide de l’information. Les recepteurs métabotropes : le canal ioniques est situés à proximité du récepteur et sont donc dissocié. Ces canaux ioniques vont être ouvert grâce à l’activation de messager intra-cellulaire qui peuvent être de deux sortes. Soit des protéines G (libre dans le cytoplasme et qui vont pouvoir se déplacer) ou ce qu’on appelle des seconds messagers = l'AMP cyclique qui vont donc se déplacer et aller activer le canal ionique c’est-à-dire déclencher son ouverture. Les récepteurs métabotropes ont la capacité à moduler le signal post-synaptique et en particulier à l’ampli er puisqu’ils peuvent déclencher un nombre variable de canaux ioniques. Ces récepteurs métabotropes assurent une transmission assez lente de l’information en raison de la complexité de leur fonctionnement du aux étapes qui sont nécessaires et notamment l’activation des seconds messagers. Les auto-récepteurs : sont des récepteurs pré-synaptique qui permette d’assurer les voies de feed-back qui permette de réguler a la hausse ou a la baisse les neurotransmetteurs fi fi fi 12 Chapitre 3 : les neurotransmetteurs Introductions : La majorité des synapses que nous possédons sont des synapses chimiques par conséquent la majorité des neurones vont retenir des neurotransmetteurs. A l’heure actuelle, des chercheurs ont identi é une centaine de neurotransmetteurs. Les neurotransmetteurs peuvent êtres classés selon 3 fonctions : excitateur ou inhibiteur (ou les deux). Les neurotransmetteurs excitateurs ont un effet dépolarisant mineur sur les neurones post- synaptiques. Les neurotransmetteurs inhibiteurs va enduire une polarisation négative il y a une hyper polarisation des neurones post- synaptiques, et elle augmente la probabilité que l’information ne soit pas transmise. Les neurotransmetteurs excitateurs et inhibiteurs => dépend du type de récepteurs sur lequel ils vont se lier. A. La classification biochimique 📍 On a la classi cation biochimique c’est un tableau qui classe par niveau de complexité📍 Les neurotransmetteurs peuvent être classé selon la taille de la molécule, allant du plus petit au plus grand (acides aminés jusqu’à neuropeptides). Les neurotransmetteurs à petite molécule contiennent : Les acides aminés, qui sont les plus petits et qui sont soit excitateur soit inhibiteur L’acétylcholine occupe une catégorie à lui tout seul parce qu’il est plus gros qu’un acide aminé mais plus petit qu’une monoamine. Il est soit excitateur soit inhibiteur selon le récepteur sur lequel il se xe. Il existe deux types de récepteur accueillant : les récepteurs nicotiniques (excitateur) et les récepteurs muscariniques (excitateur ou inhibiteur). La catégorie des monoamines qui est synthétisé à partir d’un seul acide aminé, elle est elle même composé de deux catégories :on a les catécholamines avec la dopamine, adrénaline, noradrénaline et les indolamines avec la sérotonine puis l’Histamine qui fait bande à part mais qui en fait parti. Les neuropeptides, composé de neuromodulateurs comme l’endorphine avec la morphine endogène, qu’on fabrique tout seul et l’enképhaline (opiacé, situation d’effort) ainsi que la substance P qui est le médiateur de la douleur, et il a un effet antagoniste entre les deux derniers. Les neuropeptides sont des neurotransmetteurs à grosse molécules, ils ont une duré d’action plus longue et ils sont plus complexe Les neurotransmetteurs ne sont pas seulement des substances chimiques, elles sont aussi des gaz solubles comme : • Le monoxyde d’azote (NO) • Le monoxyde de carbone (CO) Ces gaz sont libres dans la membrane, ils ont aucun récepteur, elles ne se restreignent pas à un seul neurone post-synaptique. La transmission peut se faire de manière rétrograde (dans les deux sens). fi fi fi 13 B. Synthèse, libération, dégradation Il y a 3 étapes de cycle de la vie d’un neurotransmetteur On a la synthèse, la libération et l’inactivation des neurotransmetteurs 1) Synthèse : neurotransmetteurs à petites molécules. Les neurotransmetteurs à petites molécules se synthétisent dans la terminaison synaptique, à proximité du lieu de libération. Pour que la synthèse se fasse dans la terminaison synaptique, il faut que les neurotransmetteurs se fournissent en enzymes ( lians? ) et en précurseurs ( matière première ). uniquement pour les récepteurs de petites taille. Les précurseurs sont présents in situ alors que les enzymes doivent être importés, ils sont présents dans le corps cellulaire, ils passent dans l’appareil de Golgi où ils sont placés dans les vésicules synaptiques, puis ils vont voyager le long de l’axone par transport axonal lent pour se rendre dans la terminaison synaptique ou ils sont enfermés dans les vésicules synaptiques et donc près à agir Neurotransmetteurs à grosses molécules. Les neuropeptides sont fabriqués à partir d’une synthèse d’ADN (donc dans le corps cellulaire) dans le réticulum endoplasmique rugueux situé dans le noyau du corps cellulaire. Au niveau de l’appareil de Golgi, ces molécules sont enfermées dans des vésicules synaptiques et vont voyager le long de l’axone dans des transports axonaux a n d’arriver à la terminaison synaptique (transport rétrograde rapide). Les grosses molécules seront utilisées dans des fonctions lentes (Douleur)Diapo Différences : petit Neurotransmetteurs => libération à partir d’un petit PA et gros Neurotransmetteurs => libération à partir d’un train de PA plutôt. 2) Libération : La libération des neurotransmetteurs se fait toujours par exocytose, peu importe la taille de la molécule, qui procède de la fusion des vésicules synaptiques avec la membrane synaptique, puis se vide dans la fente synaptique en quantité plus ou moins importante et une fois que la vésicule c’est vidée de sont continue elle est restituer, se reforme et est prête à être de nouveau remplie donc c’est un phénomène de recyclage. 3) Inactivation : L’inactivation procède par désolidarisation ( = brise les lien ) a n que la molécule du neurotransmetteur retourne dans la vésicule synaptique. Ces molécules peuvent être inactivées par trois moyens différents : - La recapture (c’est le plus courant) : Les protéines de transports contenues dans les membranes ont pour fonction de renvoyer le neurotransmetteur présent dans la fente synaptique dans le neurone présynaptique et une fois le neurotransmetteur re-capturés, ils peuvent être dégradé par des enzymes de dégradation pré synaptique ou réintégré/recyclé aux vésicules synaptiques et prête à être libérées. - La Dégradation : Dégradation enzymatique dans la fente synaptique directement qui consiste à casser les neurotransmetteurs en ces différents composants (enzyme, Précurseur) pour être soit renvoyé dans le neurone présynaptique (recyclage), ou soit dégradation des composants (non-recyclage). - Dissolution : Consiste à faire disparaitre une partie des neurotransmetteurs dans le liquide extracellulaire et une autre partie par le biais de l’intervention des astrocytes. fi fi 14 C. Les acides aminées : CM4 La synapse Glutamatergique : le glutamate est le principal neurotransmetteur excitateur du SNC. 50% des neurones sont glutamatergique donc 50% des synapses le sont également. ➜Le rôle du glutamate est important dans les fonctions cognitives supérieures, il est impliqué dans l’apprentissages, la mémoire… Synthèse : besoin d’un binôme (astrocyte) qui est nécessaire pour fabriquer le glutamine, fabriqué à partir d’acides aminés. À partir de l’acide aminé il y a une enzyme de synthèse, qui va créer le glutamate. Libération : du glutamate avec une exocytose, le glutamate va pouvoir se xer sur deux types récepteurs : inotropes (NMDA) (sodium, potassium et calcium) et métabotropes. Dégradation/élimination : le glutamate recapté par les cellules gliales va être gérer par les cellules et gérer les stocks de glutamine (précurseurs) ; elles vont (ou pas) les renvoyer vers les cellules pré-synaptiques si besoin de stock (cycle de recyclage fermé). L’excitotoxicité va entrainer la mort cellulaire par la stimulation des cellules et libère du glutamate (excitatrices) en trop grande quantité. Le Gaba : Il est le principal neurotransmetteur inhibiteur du SNC. Environ 1/3 des synapses sont gabaergiques et le gaba intervient dans les modèle d’inhibitions ainsi que dans les fonctions motrices et sensorielles. Synthèse : on part du glutamate (enzyme de synthèse ! acide glutamique) pour créer une synthèse de GABA. Libéra on : aux niveaux des récepteurs post-synap ques avec deux types : ionotropes (ions chlore ! hyperpolarisa on) et métabotropes (protéine G). Dégrada on : une par e retourne dans les cellules gliales (astrocytes) et une autre par e dans le neurone présynap que et elle sera dégrader pour être de nouveau synthé ser. fi ti ti ti ti ti ti ti ti 15 Cas pra que : - Agonistes : molécule qui a la même afinité que le neurotransmetteur (capable de se fixer sur le récépteur) et une fois fixer, elle va entraine une cativité plus importante du récépteur (activité améliorer et phénomènes avec plus d’ampleur) ! la quantité de chlore va être multiplier dans la cellule post-synaptique ! effet produit hyperpolarisation (inibition) plus important. - Alcool : lorsque l’on consomme de l’alcool (aiguë = parfois) ! effet aboniste de l’acool qui vont augmenter les effets inibiteurs et entrainer augmentation du flux de chlore (difficultés motrices, équilibre ! cervelet). Lorsque l’on concomme de l’acool (chronique = dépendance) ! diminution du flux de chlore ! les récepteurs se protègent contre cet état aigue de surstimulation (disparaissant ou en diminuant leur activité = homéostasie) ! moins d’effets inibiteurs. d. l’acétylcholine : Molécule un peu plus grosse qu’un acide aminé. On va trouver au niveau du SNC (grands processus cogni fs = mémoire/appren ssage) et SNP (synapse neuromusculaire (contrôle moteur) et SNV (voies parasympathiques). Synthèse : deux précurseurs (acétate et choline) Libéra on : se xe sur deux types de récepteurs : nico niques (ionotropes) et muscariniques (métabotropes) mais selon quel récepteur elle se xe dépend de ce qu’elle va faire ! nico nique (excitateurs) et muscariniques (soit excitateur soit inhibiteurs (voies végéta ves). Dégrada on : enzyme de dégrada on intervient dans la fente synap que pour casser les précurseurs ! acétate disparait dans l’espace extra-cellulaire et choline retourne vers l’acétylCoA. Il y a trois voies cholinergiques principales : la voie du cerveau antérieur basal (noyau basal de Meynert et septum médian) va di usément dans l’ensemble du cortex, la voie septohipocampique (désert l’hippocampe et impliqué dans des phénomènes de mémoire (soucis de mémoire) et la voie qui part du noyaux pédonculopon que et tegmental dorsolatéral (les voies descendantes concernent le cervelet et la moelle épinière. ti ti ti ti ti fi ti ti ff ti fi ti ti ti 16 Cas pra que : -Gaz militaire/insecticides : mode d’action des molécules qui vont bloquer l’activité de dégradation de l’enzyme acétylcholine et non évacuer de la fente synaptique ! stimulation du neurone post-synaptique qui va se protéger de cette surstimulation et va donc cesser son activité dans les voies polynergiques ! ordres physiologiques marchent plus ! cessation de l’activité cardiaque/respiratoire ! mort. -Curare (antagoniste) : utilisé dans les procédures chirurgicales pour supprimer l’activité motrice des patients ! se fixe sur le récepteur et bloque son activité ! ordre (moteur/ végétatif) pas donnés ! mort. -Nicotine (agoniste) : quand elles sont fixées le canal s’ouvre de façon plus importante que si il y avait le bon neurotransmetteur ! surstimulation et donc protection ! désensibilisation (effet moins important sur le récepteur) ! augmentation pour ressentir les effets ! ce récepteur va se désensibiliser de façon plus profonde (devient réfractaire) ! dépendance de la personne car augmentation de la consommation. e. les monoamines : Les catécholamines : Ces neurotransme eurs sont impliqués dans plusieurs maladies psychiatriques. Il y a trois catégories : adrénaline, noradrénaline et dopamine. Dans le SNC et dans le SNP, neurotransme eurs excitateurs (processus de vigilance/voies du stress physiologiques (adrénaline et noradrénaline), et la dopamine va intervenir dans les catégories des phénomènes d’addic ons et impliqué dans le contrôle moteur et impliqué dans les états émo onnels. Tous ces neurotransme eurs vont être créer à par r d’un acide aminé appelé : tyrosine (incapable de la fabriquer donc il faut la rer dans notre alimenta on). Synthèse : créa on de la dopamine puis à par r de ça ! créa on de la noradrénaline puis à par e de ça ! créa on de l’adrénaline. Libéra on : récepteurs métabotrope coupé à une protéine G. Dégrada on : cathéchol-O-Méthyl-Transférase (COMT) va dégrader une certaine propor on des neurotransme eurs (30%) car la majeur par e (70%) est recaptés/renvoyés dans les neurones présynap ques. L’enzyme Mono-Amine-Oxydase (MAO) va intervenir après recapture dans le neurone présynap que va dégrader les monoamines. ti ti tt ti ti ti ti ti ti ti tt tt ti ti tt ti ti ti ti ti ti 17 -Les voies dopaminergique centrales : Partent essen ellement de deux structures : substance noire et voies tegmentales ventrale. Des structures qui se trouvent dans le tronc cérébral et se trouvent : voie méso-striatal/négro striée (substance noire ! striatum) ! phénomène moteurs et mo va on motrice (hypo mo va on motrices), la voie mésolimbique (aires tegmentales ventrale ! système limbique) ! support neurobiologique pour les phénomènes d’addic on, et voie méso-cor cale (aire tegmentale ventrale ! lobe frontale) ! fonc ons exécu ves. Exemple - maladie de Parkinson ou Alzheimer : Dégrada on de capacités motrices et voie méso-striatal (substance noire ! striatum) pertes des neurones (80%) ! diagnos c posé uniquement quand la perte biologique est importante. ti ti ti ti ti ti ti ti ti ti ti 18 -Les voies noradrénergiques centrales : Le point de départ (réserve) c’est le locus coeruleus avec des voies très larges et di usion très large dans l’ensemble du cerveau ! si on agit sur la synapse dopaminergique les répercu ons (fonc onnelles) vont se faire dans tout le cerveau. -Les voies adrénergiques centrales : On part d’un ensemble de noyaux qui se situe dans l’ensemble du bulbe et part vers le thalamus puis projec on vers la moelle épinière. Les tryptamines : La sérotonine est impliquée dans les comportements fondamentaux (régula on de l’humeur, alimenta on, sommeil) ! neuromodulateur (va agir plus largement au niveau de la synapse = pas que le neurone postsynap que) il est colibérer avec d’autres neurotransme eur avec lequel il est libérer ! e ets modulés. Synthèse : à par r d’un acide aminé (tryptophane) prélevé dans l’alimenta on, enzyme de synthèse qui va nous perme re de fabriquer la sérotonine. Libéra on : récepteurs avec des e ets inhibiteurs. Dégrada on : recaptés et renvoyé dans le neurone pré-synap que et dégrader par l’enzyme Mono-AmineOxydase (MAO). ti ti ff ff ti ti ti ti tt ff ti tt ti ti ti ti 19