Neurophysiologie - Cours Bases Neurologiques - PDF

NEUROPHYSIOLOGIE Titulaire: Dr Carlyne ARNOULD INTRODUCTION  Introduction « Toute activation motrice est une réponse à une demande du milieu extérieur ou intérieur » Infos extéroceptives Fibres Récepteurs sensitive...

NEUROPHYSIOLOGIE Titulaire: Dr Carlyne ARNOULD INTRODUCTION  Introduction « Toute activation motrice est une réponse à une demande du milieu extérieur ou intérieur » Infos extéroceptives Fibres Récepteurs sensitives Infos proprioceptives Neurologie centrale SNC Neurologie périphérique Fibres Réponse motrice Effecteurs motrices Plan du cours Méthodes d’investigations en neurosciences Bases neurologiques Neuroanatomie Principaux systèmes sensoriels * Système somato-sensoriel (sensibilité somatique) * Système visuel (Vision) Contrôle moteur (Mouvement) * Réflexologie spinale (Réflexes médullaires) * Contrôles sous-corticaux (Tonus postural) * Commandes corticales * Fonction cérébelleuse * Fonction des NGC (ganglions de la base) Associations cérébrales Attention Émotions Apprentissage et mémoire Motivation Bibliographie du cours « Atlas d’anatomie humaine », Netter, Ed Maloine (Novartis), New Jersey, 1997. « Anatomie 3: Système nerveux », Khale et al., Flammarion Médecine-Sciences, Paris, 1995. « Neuroanatomie », Crossman & Neavy, Elsevier, Paris, 2004. « Anatomie et physiologie humaines », Marieb, DeBoeck Université, 1993. « Biologie humaine. Principes d’anatomie et de physiologie », Marieb, Pearson Education, Paris, 2008. « Neurophysiologie. Organisation et fonctionnement du système nerveux », Richard & Orsal, Dunod, Parsi, 2001. « Neuroanatomie », Crossman et al., Elsevier, Paris, 2004. « Neurophysiologie : de la physiologie à l’exploration fonctionnelle », Vibert et al., Elsevier, Paris, 2005. Bibliographie du cours « Neurophysiologie », Richard & Orsal, Dunod, Paris, 2001. « Physiologie humaine », Vander et al., Editions de la Chenelière/McGraw-Hill, Montréal, 1995. « Psychobiologie », Rosenzweig et al., Ed De Boeck Université, Bruxelles, 1998. « Neurosciences », Connors & Bears, Éditions Pradel, Rueil-Malmaison, 2002. « Neurosciences », Katzet al., Collection Neurosciences et cognition, Éditions De Boeck Université, Bruxelles, 2003 (cet ouvrage est livré avec un CDRom). « Neurosciences », Boisacq-Schepens & Crommelinck, Dunod, Paris, 2004. « Neurosciences », Purves, Collection Neurosciences et cognition, Éditions De Boeck Université, Bruxelles, 2005 (cet ouvrage est livré avec un CDRom).  I. BASES NEUROLOGIQUES 1. Neurone 1.1. Définition Cell excitable et sécrétrice responsable de l’émission et de la propagation des messages nerveux 1. Produire des signaux électriques 2. Propager les signaux électriques d’une partie de la cell à l’ô 3. Libérer des messagers chimiques (NT) pr communiquer avec les ô cell 1. Neurone 1.2. Description du neurone Arbre dendritique Soma Axone Terminaisons axonales 1. Neurone 1.2. Description du neurone Soma 1. Neurone 1.2. Description du neurone Soma Segment initial du neurone Contient organites cell Lieu de synthèse des macromolécules (protéines, vésicules synaptiques, NT) Surface de réception Rôles: Fct métabolique (+ réception des IN des ô cell) 1. Neurone 1.2. Description du neurone Arborisation dendritique Prolongements très ramifiés du soma Surface de réception du neurone Rôles: Réception des signaux électriques des autres neurones (augmente capac de communication avec ô cell) 1. Neurone 1.2. Description du neurone Axone (fibre nerv) et ses collatérales 1 seul axone par neurone Aspect lisse, diamètre uniforme Cône d’émergence/implantation (soma + 1ère partie de l’axone; genèse du PA) Branches collatérales Gaine de myéline Rôles: Transmission du PA du soma à la périphérie Axones afférents et efférents Cône d'implantation 1. Neurone 1.2. Description du neurone Terminaisons axonales Aux extr de l’axone et des collatérales Rôle: site de libération des messagers chimiques (NT) par l’axone pour faire le contact synaptique d’un neurone à l’ô 1. Neurone 1.2. Description du neurone Comparaison entre axones et dendrites Axones Dendrites Nb : Généralement 1 par neurone Nb : Généralement plusieurs par neurone Diamètre uniforme jusqu’au départ Diamètre se rétrécit progressivement des ramifications terminales jusqu’à son extr Généralement recouvert de myéline Pas de gaine de myéline Les longueurs varient de psq rien à Longueurs : Généralement + courts plusieurs mètres que les axones Aspect lisse Epines dendritiques 1. Neurone 1.2. Description du neurone 1. Neurone 1.3. Types de neurones (forme) 1. Neurone 1.3. Types de neurones (forme) 1. Neurone 1.4. Types de neurones (fonctionnel) Récepteurs 99% < Muscles Glandes 1. Neurone 1.4. Types de neurones (fonctionnel) - nbx 99% 2. Synapse chimique 2.1. Définition Connexion virtuelle entre 2 neurones sans qu’il y ait un contact direct entre éléments pré- et post-synaptiques. Synapse électrique où contact physique = rare Via NT Le + svt: terminaison axonale – dendrite/soma (mais aussi: entre 2 terminaisons, 2 dendrites, 1 dendrite et 1 soma) 3 zones: neurone présynaptique, fente synaptique (20 à 40nm), neurone postsynaptique 2. Synapse chimique 2.2. Mécanismes mis en jeu lors de la synapse chimique, lors de la transmission de l’IN 1. Un PA est généré au niv du cône d’émergence du soma 2. Le PA est acheminé du soma vers terminaisons axonales via axone 3. Au niveau du bouton synaptique terminal: 1. Augm de la [Ca++] grâce à des canaux ioniques sensibles au voltage 2. Fusion des vésicules synaptiques avec mbane plasmique du bouton syn 4. Exocytose des vésicules provoquent la libération des NT ds fente syn 5. Les NT se fixent à des récepteurs post-syn 6. Fixation des NT aux récepteurs provoquent ouverture ou fermeture de canaux ioniques de la mbane postsyn sensibles aux messagers chimiques Cf + loin (5.5) 2. Synapse chimique 2.2. Mécanismes mis en jeu lors de la synapse chimique, lors de la transmission de l’IN 3. Neurotransmetteurs 3.1. Définition Molécule chimique libérée par les neurones au niv de la fente synapt lors des synapses chimiques. 3.2. Types de NT Acétylcholine (act neuromusc) Acides aminés excitateurs (glutamate, aspartate) Acides aminés inhibiteurs (gaba, glycine) Monoamines (dopamine) Cf + loin (5.5) 4. Cellules gliales = neuroglie 4.1. Définition Cell du SNC non excitables, ne sécrétant pas de NT. + nbses que neurones (90% des cell du SNC) - de ramifications (50% du volume du SNC) Produites tt au lg de la vie 4.2. Types de cell gliales Astrocytes Oligodendrocytes (Microglie) 4. Cellules gliales = névroglie 4.2. Types de cell gliales Astrocytes Forme d’étoile avec de nbx prolongements Équilibre des ions (régulation de la composition du liquide extracell) Guide les neurones lors du dvpt neural Stimule la croissance des neurones Établissent des échanges nutritifs entre vaiss sanguins et neurones Support structural (dure-mère) 4. Cellules gliales = neuroglie 4.2. Types de cell gliales Oligodendrocytes + petites, - de ramifications Formation de la gaine de myéline 5. Potentiel de membrane 5.1. Principes fondamentaux d’électricité 5.1.1. Composition ionique différente intracell et extracell Milieu intracell Milieu extracell [Na+] = 15 [Na+] = 150 [K+] = 150 (ion le + concentré = 1 cation) [K+] = 5 [Ca++] = 0.001 [Ca++] = 1 [Cl-] = 10 [Cl-] = 110 Protéines- (anion) 5. Potentiel de membrane 5.1. Principes fondamentaux d’électricité 5.1.2. Principes de base de l’électricité Les charges semblables se repoussent; les charges ≠ s’attirent L’attraction de charges ≠ peut libérer de l’én; la séparation de charges ≠ nécessite de l’én. Pot électrique = én pot libérée lsq des partic de charges >< s’approchent (Volt) (ddp = diff de voltage /e/ 2 points) F électrique produit un courant (= mvt de charges électr) Loi d’Ohm : I = V/R Eau/liqu extracell/liqu intracell = conducteurs; lipides = isolants La séparation des charges électr de part et d’ô de la mbane plasmique assure une F électrique qui attire les ions + ds cell et repousse ions – hors de la cell. 5. Potentiel de membrane 5.2. Principes fondamentaux des mvts des molécules à travers les membranes cell 5.2.1. Diffusion DIFFUSION = mvt des molécules des régions de fortes [ ] vers les régions de faibles [ ] EQUILIBRE DE DIFFUSION = état ds lequel les flux de diffusion de sens >< sont = (flux net = 0) FLUX NET = quantité de matière transportée d’un endroit à l’ô = Cp * Sm * (Cext-Cint) Importance et sens des flux ioniques à travers mbane = gradient de [ ] + gradient électrique = gradient électrochimique 5. Potentiel de membrane 5.2. Principes fondamentaux des mvts des molécules à travers les membranes cell 5.2.2. Membrane plasmique Bicouche lipidique Imperméable aux ions, molécules Barrière sélective via protéines transmembranaires 5. Potentiel de membrane 5.2. Principes fondamentaux des mvts des molécules à travers les membranes cell 5.2.3. Protéines transmembranaires Protéines traversant tte l’épaisseur de la double couche lipidique de la mbane. Canaux Plusieurs prot s’associent pr former paroi du canal Canaux ouverts ou fermés Sélectivité des canaux % type d’ions  5. Potentiel de membrane 5.2. Principes fondamentaux des mvts des molécules à travers les membranes cell 5.2.4. Régulation de la diffusion à travers les membranes Flux net = Cp * Sm * (Cext – Cint) 1. Surface Sm 2. Gradient [ ] de la subst + gradient électrique (si ions) 3. Cp = perméabilité membranaire Pr chgmts rapides Suite à l’ouverture/fermeture canaux Dépend de la fréquence et de la durée d’ouverture des canaux Trois facteurs peuvent modifier la conformation des canaux protéiques: 1. Signal électrique (canaux sensibles au voltage) 2. Signal chimique (canaux sensibles aux NT) 3. Signal mécanique (canaux sensibles à l’étirement de la mbane) 5. Potentiel de membrane 5.2. Principes fondamentaux des mvts des molécules à travers les membranes cell 5.2.5. Système de transport actif Transport passif (selon gradient électrochim) Transport actif (contre gradient électrochim) Via transporteurs = protéines membranaires intrinsèques (pompes) Transport actif nécessite de l’énergie pour déplacer des ions contre le gradient électrochimique  5. Potentiel de membrane 5.2. Principes fondamentaux des mvts des molécules à travers les membranes cell 5.2.5. Système de transport actif Transport actif primaire ATP transfère directement l’én au transporteur protéique ATP Transporteur=ATPhase = enzyme dégradant ATP en ADP ADP + Pi Phosphorylation du transporteur modifie la conformation du transporteur Subst passe >< gradient [ ] ATPase Na+-K+ [K+] imp en intracell [Na+] imp en extracell 5. Potentiel de membrane 5.3. Potentiel membranaire de repos (Vm) 5.3.1. Définition Potentiel de repos lsq les neurones sont au repos Ddp électrique entre les surfaces int et ext de la mbane due à la séparation des ions -70mV 5. Potentiel de membrane 5.3. Potentiel membranaire de repos (Vm) 5.3.2. Explication de Vm = -70mV Diff de [ ] ionique entre int et ext cell Diff de perméabilité membranaire aux ≠ ions Diff de [ ] ionique entre les liquides intra- et extra-cell Milieu intracell Milieu extracell [Na+] = 15 [Na+] = 150 [K+] = 150 (ion le + concentré = 1 cation) [K+] = 5 [Ca++] = 0.001 [Ca++] = 1 [Cl-] = 10 [Cl-] = 110 Protéines- (anion)  5. Potentiel de membrane 5.3. Potentiel membranaire de repos (Vm) 5.3.2. Explication de Vm = -70mV Cas hypothétique Compartiment 1 Compartiment 2 [Na+] = [K+] Perméable uniquement [K+] Gradient de [ ] au K+ [Na+] [K+] + - Gradient de [ ] > [Na+] + - [K+] Gradient électrique ++ -- [K+] Gradient de [ ] = Potentiel [Na+] ++ [K+] -- Gradient électrique d’équilibre ddp  5. Potentiel de membrane 5.3. Potentiel membranaire de repos (Vm) 5.3.2. Explication de Vm = -70mV Potentiel d’équilibre Potentiel de membrane pour lequel les flux >< de [ ] et électrique sont = Dépend du gradient de [ ] Equation de Nernst Equation permettant de calculer le pot d’équ de tt ion [Na+] Pot d’équ = qqch * ln (Cext/Cint) -70mV [K+] -+ - - [Na+] -- -70mV Na+ + 0>ddp >-70mV + + [K+] + + [Na+] ++ K+ + ++ < -70mV Na+ ddp > 0 [K+] [Na+] Pot d’équ K+ = -90mV K+ Pot d’équ Na+ = Na+ -90mV + 60mV + 60 mV 5. Potentiel de membrane 5.3. Potentiel membranaire de repos (Vm) 5.3.2. Explication de Vm = -70mV Au repos, perméabilité membranaire est + imp pour K+ que Na+ (+ de canaux K+ ouverts)  5. Potentiel de membrane 5.3. Potentiel membranaire de repos (Vm) 5.3.2. Explication de Vm = -70mV Transport actif de l’ATPase Na+-K+ qui pompe 3 ions Na+ hors de la cell et 2 ions K+ à l’int de la cell Nb ions déplacés par pompe = nb ions qui diffusent en sens >< selon le gradient électrochim  5. Potentiel de membrane 5.3. Potentiel membranaire de repos (Vm) 5.3.2. Explication de Vm = -70mV [Cl-] - - - - [Cl-] Quid au niveau du Cl-? - Cl- -70mV < -70mV Pot d’équ Cl- = [Cl-] Pot d’équ Cl- = [Cl-] -70mV Cl- -80mV Cl- -70mV -80mV Grand nb de canaux Cl- Grand nb de canaux Cl- Pas de pompes Cl- Pompes Cl- Ne contribue pas/peu à la valeur du pot de mbane La plupart des charges – sont attribuables à des grosses molécules porteuses de charges – qui ne savent pas traverser facilement la membrane 5. Potentiel de membrane 5.4. Potentiels électrotoniques et Potentiels d’action 5.4.1. Introduction Moyen de communication /e/ neurones = chgmts de pot de mbane à partir de valeur de repos 2 formes: PE: transmission info sur courtes distances PA: transmission info sur longues distances Vocabulaire: Dépolarisation: Valeur du pot > Vm (+ positive) Hyperpolarisation: Valeur du pot < Vm (+ négative) Repolarisation: Valeur de pot revient à Vm Inversion de polarité du pot: Valeur du pot > 0 5. Potentiel de membrane 5.4. Potentiels électrotoniques et Potentiels d’action 5.4.2. Potentiels électrotoniques = pot locaux = pot gradués Définition Variations locales du potentiel de membrane, d’amplitude et de durée variables, qui est conduite de façon décrémentielle. Dépolarisation Hyperpolarisation Origine Stimulus qui agit sur une zone spécialisée de la membrane 5. Potentiel de membrane 5.4. Potentiels électrotoniques et Potentiels d’action 5.4.2. Potentiels électrotoniques = pot locaux = pot gradués Description Pour une dépolarisation: A l’int de la cell: ions + de zone dépolarisée vers zones au repos (+ négatives) A l’ext de la cell: ions + des zones au repos vers zone dépolarisée (+ négative) + - + Ext - + - Int Zone dépolarisée + changement de pot est gd, + courant des ions + est gd Ds zones voisines: courant enlève charges + le long de la surf ext de la mbane; ajoute charges + le long de la surf int = création d’une nouvelle dépolarisation (Pour une hyperpolarisation: cf. 5.5.2 (potentiels postsynaptiques inhibiteurs)) 5. Potentiel de membrane 5.4. Potentiels électrotoniques et Potentiels d’action 5.4.2. Potentiels électrotoniques = pot locaux = pot gradués Propriétés Valeur du chgmt de pot est variable et est réliée à l’I du stimulus Amplitude et durée du pot = variable Circulation décrémentielle Sommation temporelle et spatiale Pas de seuil, pas de période réfractaire (cf. PA) 5. Potentiel de membrane 5.4. Potentiels électrotoniques et Potentiels d’action 5.4.3. Potentiels d’action (PA) Définition Brève dépolarisation de la mbane qui va jusqu’à une inversion de polarité du potentiel selon un processus de tout ou rien Résulte d’un chmt transitoire de la perméabilité ionique de la mbane alors que les gradients de [ ] restent les mêmes Propriétés Valeur du chgmt de pot est cste et ne dépend pas de l’I du stimulus Amplitude et durée du pot = cste Circulation non décrémentielle Pas de sommation temporelle et spatiale Caractérisé par un seuil et une période réfractaire 5. Potentiel de membrane 5.4. Potentiels électrotoniques et Potentiels d’action 5.4.3. Potentiels d’action Description Repos: canaux ouverts = K+ Dépolarisation: ouverture canaux Na+; Na+ vers int cell > K+ hors cell (durée: 1ms) Repolarisation: fermeture des canaux Na+ et ouverture canaux K+ spécifiques Hyperpolarisation: canaux K+ spécifiques restent ouverts alors que fermetures canaux Na+ Repolarisation: fermeture des canaux K+ spécifiques 5. Potentiel de membrane 5.4. Potentiels électrotoniques et Potentiels d’action 5.4.3. Potentiels d’action Description  5. Potentiel de membrane 5.4. Potentiels électro- toniques et Potentiels d’action 5.4.3. Potentiels d’action Description  5. Potentiel de membrane 5.4. Potentiels électrotoniques et Potentiels d’action 5.4.3. Potentiels d’action (PA) Origine du chgmt de perméabilité provoquant la dépolarisation Courant local (PE) Cycle de rétroaction Dépolarisation positive Augmentation du flux d’ions Ouverture des canaux Na+ Na+ dans cellule sensibles au voltage Augmentation de la perméabilité membranaire au Na+ Ouverture + lente des canaux K+ sensibles au voltage 5. Potentiel de membrane 5.4. Potentiels électrotoniques et Potentiels d’action 5.4.3. Potentiels d’action (PA) Seuil (Processus du tout ou rien) Toute dépolarisation ne produit pas toujours un PA PA lsq mbane suffisamment dépolarisée; Na+ in > K+ out Seuil = pot de mbane pour lequel le flux net des ions + à travers les canaux ioniques change de sens et s’effectue vers l’int Potentiel de seuil = -55mV (dépolarisation de 15mV % à Vm) Stimuli liminaux = stimuli juste assez puissants pr dépolariser la mbane jusqu’au seuil Stimuli subliminaires = stimuli pas assez puissants pr dépolariser la mbane jusqu’au seuil (Na+ in < K+ out) Stimuli supraliminaires = stimuli d’une valeur > seuil (PA de même amplitude que si stimuli liminaux) Règle de tout ou rien = une fois le seuil atteint, le PA a lieu mais son amplitude n’est pas liée à l’intensité de la stimulation Cmt faire la différence entre un vacarme et un chuchotement? 5. Potentiel de membrane 5.4. Potentiels électrotoniques et Potentiels d’action 5.4.3. Potentiels d’action (PA) Périodes réfractaires Période réfractaire absolue = période pdt laquelle la mbane excitable ne peut pas produire un PA, et ce, quelle que soit l’I du stimulus Il faut du temps pour que les canaux Na+ inactivés reprennent leur configuration d’origine de repos Période réfractaire relative = période pdt laquelle la mbane excitable ne produit un PA qu’en réponse à un stimulus supraliminaire La perméabilité accrue des canaux K+ supplémentaires nécessite qu’un + gd nb de canaux Na+ soient ouverts (pr que Na+ in > K+ out) par un stimulus de + grande intensité 5. Potentiel de membrane 5.4. Potentiels électrotoniques et Potentiels d’action 5.4.3. Potentiels d’action (PA) Propagation des PA Le courant local d’ions produit par le PA est suffisant pour servir de stimulus qui dépolarise la mbane voisine jusqu’au pot de seuil PA pas décrémentiel (car sa genèse dépend de la boucle de rétroaction + du Na+) Seul sens de propagation poss = >< zone mbane qui vient d’être stimulée Période Direction réfractaire propagation Site PA d’origine - ++++ Ext + - ++ Ext + ---- Int - + -- Int 5. Potentiel de membrane 5.4. Potentiels électrotoniques et Potentiels d’action 5.4.3. Potentiels d’action (PA) Propagation des PA Vitesse de conduction dépend de: diamètre de la fibre + myélinisation + diamètre fibre est gd, + vitesse gde (car - de R) Myéline augmente vitesse car = isolant ayant peu de canaux Na+ 5. Potentiel de membrane 5.4. Potentiels électrotoniques et Potentiels d’action 5.4.3. Potentiels d’action (PA) Déclenchement des PA Dans neurones aff: PE engendré ds récepteurs aux extr périph des neurones Dans ô neurones: PE engendré par input synaptique d’un ô neurone (synapse chimique) Potentiel entraîneur = pot pacemaker = PE se produisant de façon spontanée ds cert cell spécialisées (cell musc lisses) (pas de Vm stable à cause de la variation continuelle de la perméabilité membranaire) Forte densité de canaux Na+ dans cône d’émergence et nœud de Ranvier 5. Potentiel de membrane 5.4. Potentiels électrotoniques et Potentiels d’action 5.4.3. Potentiels d’action (PA) Comparaison PE et PA PE PA Déclenché par : Déclenché par une dépolarisation de la mbane un stimulus environnemental au niveau d’un récepteur un NT à la synapse de façon spontanée Dépend de l’activité des canaux commandés par les Dépend de l’activité des canaux sensibles au récepteurs, canaux sensibles aux messagers chimiques voltage. Dépolarisation ou Hyperpolarisation Dépolarisation (avec inversion de polarité) Réponse graduelle (amplitude varie avec intensité du Réponse tout ou rien (une fois que la stimulus) dépolarisation de la mbane atteint le seuil, l’amplitude est indépendante de l’intensité du stimulus) Pas de seuil Seuil (15mV par rapport à Vm) Pas de période réfractaire Période réfractaire Réponses peuvent s’additionner Réponses ne peuvent pas s’additionner Conduit de façon décrémentielle (amplitude diminue avec Conduit sans décrément (amplitude est cst avec la distance) la distance) Durée varie (avec les conditions déclenchantes) Durée cste (pr 1 type cell donné et des conditions cstes) 5. Potentiel de membrane 5.5. Synapses et Potentiels post-synaptiques 5.5.1. Introduction Deux types de synapses: Synapses excitatrices (Type I): augmente activité neurone postsyn en y produisant un PE; le pot de mbane du neurone postsyn s’approche de la valeur du seuil Synapses inhibitrices (Type II): diminue activité neurone postsyn en y produisant un PE; le pot de mbane du neurone postsyn s’éloigne de la valeur du seuil ou est stabilisé à sa valeur présente Phénomènes de convergence et de divergence Niv d’excitabilité cell = nb de synapses actives + % synapses excit et inhib Neurone = intégrateur Si mbane du neurone postsyn atteint le seuil: PA 5. Potentiel de membrane 5.5. Synapses et Potentiels post-synaptiques 5.5.2. Anatomie fonctionnelle des synapses Deux types de synapses Synapses électriques Rares Jonctions communicantes Courant local généré par PA passe directement d’1 cell à l’ô; dépolarise la mbane postsyn jusqu’au seuil; génère un PA ds cell postsyn Cf. propagation du PA Synapses chimiques Bcp + fréquentes Fente synaptique empêche propagation directe du courant Utilisation des NT  5. Potentiel de membrane 5.5. Synapses et Potentiels post-synaptiques 5.5.2. Anatomie fonctionnelle des synapses Synapses chimiques Terminaisons axonales: vésicules synaptiques + NT Lsq PA ds terminaisons axonales: ouverture canaux Ca++ sensibles au voltage Flux de Ca++ à l’int de la cell Exocytose des vésicules synaptiques + libération des NT Liaison d’une partie des NT aux récepteurs de mbane plasmique du neurone postsyn  5. Potentiel de membrane 5.5. Synapses et Potentiels post-synaptiques 5.5.2. Anatomie fonctionnelle des synapses Synapses chimiques (récepteurs postsyn) Lié à une prot G Canal ionique (récepteurs métabotropes couplés à (récepteurs ionotropes): des prot transductrices): Réponses brèves et rapides Réponses + lentes Liaison NT au récepteur provoque dissociation prot G du récepteur: 1. prot G agit directement sur canaux ioniques 2. prot G agit indirectement sur canaux ioniques * via enzymes qui synthétisent des sec messagers * sec messagers responsables de réactions en chaîne  5. Potentiel de membrane 5.5. Synapses et Potentiels post-synaptiques 5.5.2. Anatomie fonctionnelle des synapses Synapses chimiques (récepteurs postsyn) Lié à une prot G Canal ionique (récepteurs métabotropes couplés à (récepteurs ionotropes): des prot transductrices):  5. Potentiel de membrane 5.5. Synapses et Potentiels post-synaptiques 5.5.2. Anatomie fonctionnelle des synapses Synapses chimiques Terminaisons axonales: vésicules synaptiques + NT Lsq PA ds terminaisons axonales: ouverture canaux Ca++ sensibles au voltage Flux de Ca++ à l’int de la cell Exocytose des vésicules synaptiques + libération des NT Liaison d’une partie des NT aux récepteurs de mbane plasmique du neurone postsyn Ouverture ou fermeture des canaux ioniques sensibles aux messagers chimiques dans neurone postsyn Effet excitateur ou inhibiteur sur neurone postsyn Enlèvement du NT au récepteur permettant le retour à l’état de repos des canaux ioniques du neurone postsyn: 1. Transfo chimique en un produit inactif 2. Diffusion loin du site récepteur 3. Transport actif ds la terminaison axonale présyn (ou ds cell gliales)  5. Potentiel de membrane 5.5. Synapses et Potentiels post- synaptiques Synapses chimiques PA provoque la libération des NT ds fente synaptique Liaison NT aux récepteurs postsyn; effet excitateur ou inhibteur Action des NT est stoppée 5. Potentiel de membrane 5.5. Synapses et Potentiels post-synaptiques  5. Potentiel de membrane 5.5. Synapses et Potentiels post-synaptiques 5.5.2. Anatomie fonctionnelle des synapses Synapses chimiques excitatrices (PPSE = Potentiel postsynaptique excitateur) Liaison NT aux récepteurs provoque ouverture des canaux Na+ (sensibles aux NT) Flux net des ions + vers l’int cell Dépolarisation cell PPSE = PE dépolarisant produit ds le neurone postsyn en réponse à la libération du NT par le neurone présyn. PE conduit de façon décrémentielle But: rapprocher le pot de mbane du neurone postsyn le + poss du seuil  5. Potentiel de membrane 5.5. Synapses et Potentiels post-synaptiques 5.5.2. Anatomie fonctionnelle des synapses Synapses chimiques inhibitrices (PPSI = Potentiel postsynaptique inhibiteur) PPSI = PE hyperpolarisant produit ds le neurone postsyn en réponse à la libération du NT par le neurone présyn OU Stabilisation du pot de mbane à sa valeur présente But: diminuer la Pb de la production d’un PA en diminuant la Pb de dépolarisation de la cell jusqu’au seuil Liaison NT aux récepteurs provoque ouverture des canaux Cl-, K+ (sensibles aux NT) Cl-: 1. Cell où pot d’équ = Vm: Augmentation perméabilité Cl- augmente influence Cl- sur pot de mbane Stabilisation du pot de mbane à sa valeur de repos 2. Cell où pot d’équ = -80mV (transport actif des Cl- à l’ext de cell) Flux net des ions - vers l’int de la cell Hyperpolarisation (PPSI)  5. Potentiel de membrane 5.5. Synapses et Potentiels post-synaptiques 5.5.2. Anatomie fonctionnelle des synapses Synapses chimiques inhibitrices (PPSI = Potentiel postsynaptique inhibiteur) PPSI = PE hyperpolarisant produit ds le neurone postsyn en réponse à la libération du NT par le neurone présyn OU Stabilisation du pot de mbane à sa valeur présente But: diminuer la Pb de la production d’un PA en diminuant la Pb de dépolarisation de la cell jusqu’au seuil Liaison NT aux récepteurs provoque ouverture des canaux Cl-, K+ (sensibles aux NT) K+: Augmentation perméabilité K+ Flux net des ions + hors de la cell Hyperpolarisation (K+)  5. Potentiel de membrane 5.5. Synapses et Potentiels post-synaptiques 5.5.3. Sommation des signaux ds cell postsyn Un seul PPSE ne suffit pas à déclencher un PA Chaque neurone reçoit de nbx PPSE et PPSI; c’est le % entre les 2 qui détermine si oui ou non il y aura PA Sommation temporelle et spatiale Cône d’implantation a un seuil + faible; le 1er endroit du neurone à atteindre le seuil Lieu de genèse du PA Importance de la localisation des synapses sur cell postsynapt (++ si proche du cône d’implantation) Bouffées de PA (tant que PPSE >> PPSI; dépolarisation; ô PA après période réfractaire) 5. Potentiel de membrane 5.5. Synapses et Potentiels post-synaptiques 5.5.4. Exemples de NT Acétylcholine Précurseurs: acétylcoenzyme A + choline (grâce à acétyltransférase (CAT)) Dégradration: acétylcholinestérase (recapture) ou diffusion loin du site Fréquence: 5 à 10% des synapses centrales Effet: excitateur Lieu: corps cell ds nb restreint de régions mais axones très répandus NGC vers ensemble du cortex cérébral; TC vers thalamus et FR du TC circuits locaux du striatum NT du neurone pré-ganglionnaire du SNV (ortho)sympathique et des neurones pré- et post-ganglionnaires du SNV parasympathique Rôle: activité neuromusc (périph); cycle veille-sommeil; apprentissage et mémoire Troubles: Maladie d’Alzheimer 5. Potentiel de membrane 5.5. Synapses et Potentiels post-synaptiques 5.5.4. Exemples de NT Dopamine = catécholamines (précurseur = aa) Précurseurs: tyrosine en dihydroxyphénylalanine (DOPA), puis en dopamine (DA) Dégradration: monoamine oxydase ou recapture Fréquence: 1 à 2% des synapses centrales Lieu: corps cell ds TC (peu nbx) mais axones très ramifiés innervant psq ttes les parties de l’encéphale et de la me Mésencéphale (TC) vers striatum (voie nigrostriée) = NGC (ctl moteur) Mésencéphale vers structures limbiques et cortex préfrontal Hypothalamus Rôle: régulation de la motricité; coordination des processus émotionnels et cognitifs; régulation neuro-endocrinienne Troubles: Maladie de Parkinson  5. Potentiel de membrane 5.5. Synapses et Potentiels post-synaptiques 5.5.4. Exemples de NT Noradrénaline (et adrénaline) = catécholamines (précurseur = aa) Précurseurs: tyrosine en dihydroxyphénylalanine (DOPA), puis en dopamine (DA); puis noradrénaline, puis adrénaline Dégradration: monoamine oxydase ou recapture Fréquence: NA = cô dopamine; A = très faible Lieu: corps cell ds TC (peu nbx) mais axones très ramifiés innervant psq ttes les parties de l’encéphale et de la me TC vers cervelet, cortex cérébral, hypothalamus, structures limbiques, me, hippocampe … (NA) NT du neurone post-ganglionnaire du SNV (ortho)sympathique Rôle: régulation de l’act neuronale sous-tendant les ≠ états de cptmts (régulations neurovégétatives/TM/attention/ cptmts) (NA) = motivation Troubles: Désordres affectifs (maniaco-dépressifs) 5. Potentiel de membrane 5.5. Synapses et Potentiels post-synaptiques 5.5.4. Exemples de NT Sérotonine Précurseurs: tryptophane (aa) Dégradration: monoamine oxydase Fréquence: < 1% des synapses centrales Lieu: Bulbe rachidien (TC) vers hypothalamus/circonvolution cingulaire/cortex/me Rôle: régulation thermique; ctl transmission douleur; humeur; effet excitateur sur voies de la régulation musc; effet inhibiteur sur voies sensorielles Emotions et motivation 5. Potentiel de membrane 5.5. Synapses et Potentiels post-synaptiques 5.5.4. Exemples de NT Acides aminés excitateurs Exemples: glutamate, aspartate Effet: principaux excitateurs du SNC Fréquence: 1 à 2% des synapses centrales Lieu: voies sensorielles fibres thalamo-corticales fibres corticifuges connexions cérébelleuses connexions limbiques Rôle: apprentissage; mémoire; développement neuronal; NGC (interneurones excitateurs) Troubles: Épilepsie; Parkinson; Alzheimer; AVC 5. Potentiel de membrane 5.5. Synapses et Potentiels post-synaptiques 5.5.4. Exemples de NT Acides aminés inhibiteurs Exemples: glycine, GABA (acide gamma-aminobutyrique) Effet: principaux inhibiteurs du SNC Fréquence: 40% des synapses cérébrales (GABA) Lieu: circuits locaux (rétine, cervelet, hippocampe, cortex) striatum hypothalamus vers cortex Rôle: interneurones inhibiteurs (NGC) dans des circuits locaux Troubles: Chorée (excitation motrice incontrôlée) 5. Potentiel de membrane 5.5. Synapses et Potentiels post-synaptiques 5.5.4. Exemples de NT Neuropeptides Exemples: substance P, opioïdes endogènes Pas synthétisés en qlqs étapes enzymatiques Précurseurs: grosses molécules pré-hormones = hormones Substance P Lieu: fibres aff prim conduisant infos nociceptifs périph Rôle: tranmission douloureuse Troubles: arthrite Opioïdes endogènes = neuropeptides opiacés (endorphines) Lieu: structures limbiques (régulations émotionnelles); corne dorsale me (ctl de la douleur); hypothalamus Rôle: puissants analgésiques; régulation douleur/app cardio-vasc/humeur/émotions  5. Potentiel de membrane 5.5. Synapses et Potentiels post-synaptiques 5.5.5. Communication entre neurone et effecteur De nb neurones du SNP se terminent sur des cell musc ou glandulaires = Jonctions neuro-effectrices Idem que synapse chimique classique: PA ds terminaisons axonales Libération des NT par exocytose ds fente syn Liaison NT aux récepteurs de mbane plasmique de cell effectrice Récepteurs ionotropes ou métabotropes Effets excitateurs et inhibteurs NT principaux: acétylcholineet noradrénaline 5. Potentiel de membrane 5.5. Synapses et Potentiels post-synaptiques 5.5.5. Communication entre neurone et effecteur