Principaux types selon le mode de transmission
Selon le mécanisme de transmission du signal, toutes les synapses peuvent être divisées en deux grands groupes :
- Synapses chimiques. C'est le type de contact dominant chez l'homme. Le signal est transmis à l'aide d'un agent chimique spécifique — le médiateur (neurotransmetteur). La caractéristique clé de ce contact est une conduction unidirectionnelle stricte. Les molécules diffusent à travers l'espace intercellulaire et se lient aux récepteurs de la cible, tandis que la transmission inverse est physiquement impossible.
- Synapses électriques. Elles sont assez rares dans le système nerveux (par exemple, dans la rétine). Les cellules sont physiquement reliées par des jonctions étanches ou des nexus. Des canaux ioniques traversent les membranes de part en part, unissant le cytoplasme des cellules voisines. Cela permet de transmettre directement une vague de dépolarisation. Des structures similaires existent dans le myocarde et les muscles lisses, mais elles relient les cellules musculaires entre elles et ne relèvent donc pas toujours de la définition stricte d'une synapse.
La triade structurelle de la synapse chimique
Une synapse chimique classique se compose toujours de trois composants obligatoires formant un complexe fonctionnel unifié :
- Terminaison présynaptique. En règle générale, il s'agit d'une terminaison axonale élargie. À l'intérieur de celle-ci, des vésicules remplies de médiateur sont fixées sur les éléments du cytosquelette. La plasmalemme de cette terminaison intègre des canaux calciques voltage-dépendants, qui sont hermétiquement fermés au repos.
- Fente synaptique. Un espace microscopique d'une largeur de 20 à 30 nm. Dans cette zone se trouvent des filaments particuliers qui traversent et unissent mécaniquement les deux membranes, empêchant la destruction du contact.
- Membrane postsynaptique. Il s'agit d'une zone spécialisée de la plasmalemme de la cellule réceptrice. Elle abrite un appareil protéique complexe : des récepteurs spécifiques au médiateur, des protéines du dispositif effecteur (mettant en œuvre la réponse) et des enzymes dont la tâche est de détruire rapidement le médiateur usagé afin de cesser la transmission du signal.
Mécanisme de libération du médiateur
La transmission du signal est déclenchée par l'arrivée d'un influx électrique à la terminaison de l'axone. Le processus se déroule en plusieurs étapes :
- La vague d'excitation atteint la membrane présynaptique.
- Les canaux $Ca^{2+}$ voltage-dépendants s'ouvrent et les ions calcium se précipitent à l'intérieur de la terminaison.
- Une augmentation soudaine de la concentration de $Ca^{2+}$ force les vésicules synaptiques à se détacher du cytosquelette qui les retient.
- La membrane de la vésicule fusionne avec la plasmalemme présynaptique (il se produit une exocytose).
- Une portion de médiateur est libérée dans la fente synaptique et commence à diffuser vers la cellule cible.
Récepteurs ionotropes et métabotropes
Lorsque le médiateur atteint la membrane postsynaptique, la réaction de la cellule peut suivre l'une de ces deux voies, selon le type de récepteur :
- Mécanisme ionotrope (rapide). Ici, la molécule de récepteur et le canal ionique forment un seul et même complexe protéique. Lors de la fixation du médiateur, le canal s'ouvre instantanément. S'il s'agit d'un canal cationique (comme dans les synapses nicotiniques), le $Na^+$ entre, provoquant une dépolarisation et une excitation. S'il s'agit d'un canal anionique (synapses GABAergiques ou glycinergiques), le $Cl^-$ entre, provoquant une hyperpolarisation et une inhibition.
- Mécanisme métabotrope (lent). Le récepteur n'est pas un canal. La fixation du médiateur active des messagers intracellulaires qui modifient l'activité des enzymes (généralement des protéine-kinases). Cela déclenche la phosphorylation de cibles dans le métabolisme intracellulaire. Dans les neurones, cela conduit finalement à l'ouverture ou à la fermeture de canaux, tandis que dans les cellules musculaires, cela peut modifier directement l'activité des protéines contractiles sans modifier le potentiel de la plasmalemme. C'est ainsi que fonctionnent les synapses adrénergiques (noradrénaline) et les récepteurs muscariniques.
Architectonique des réseaux et modulation
Les neurones forment des réseaux extrêmement complexes grâce aux phénomènes de divergence (dispersion du signal via les collatérales de l'axone vers de nombreuses cellules) et de convergence (confluence de centaines de contacts sur le corps d'un seul neurone). La cellule additionne tous les influx reçus et formule une réponse intégrative.
Outre les synapses classiques, il existe des contacts non synaptiques. Dans ce cas, les terminaisons axonales présentent des dilatations variqueuses à partir desquelles le médiateur (souvent des neuropeptides ou de la noradrénaline) est libéré directement dans le vaste espace intercellulaire. Ce processus est lent, mais exerce une action modulatrice généralisée sur tout un groupe de cellules voisines, ajustant finement leur activité.
En bref : réponses aux questions sur le sujet
Quels types de synapses distingue-t-on selon la classification morphologique (selon les parties du neurone en contact) ?
Selon la classification morphologique, basée sur les parties du neurone en contact, on distingue quatre types de synapses.
- Axo-dendritiques — contact d'un axone avec une dendrite.
- Axo-somatiques — contact d'un axone avec le corps cellulaire (soma).
- Axo-axoniques — contact d'un axone avec un autre axone.
- Somato-dendritiques — contact du corps d'un neurone avec une dendrite (plus rares).
Quelles protéines spécifiques assurent la fixation et la fusion de la vésicule synaptique avec la membrane présynaptique ?
Les protéines du complexe SNARE participent à la fusion de la vésicule synaptique avec la membrane présynaptique.
- La syntaxine et la SNAP-25 sont des protéines de la membrane présynaptique.
- Synaptobrévine — protéine de la membrane vésiculaire.
- La participation des protéines vésiculaires VAMPs et des protéines membranaires SNAPs est également signalée.
La triade de la synapse est comme un service postal : l'Expéditeur (le présynapse avec les vésicules-lettres) → La Route (la fente synaptique) → Le Destinataire (la membrane postsynaptique avec les récepteurs-boîtes aux lettres).
Questions des cours et des examens
Quelles synapses sont toujours inhibitrices ?
Selon la classification fonctionnelle, les synapses axo-axoniques n'exercent toujours qu'une fonction inhibitrice. Les synapses axo-dendritiques et axo-somatiques peuvent être soit excitatrices, soit inhibitrices.
Quel est le principe des co-médiateurs ?
Il s'agit d'un phénomène où la synapse utilise une combinaison de substances pour transmettre le signal. En règle générale, un médiateur non peptidique est libéré en même temps qu'un ou plusieurs neuropeptides.
À quoi servent les enzymes sur la membrane postsynaptique ?
Elles sont nécessaires à la destruction rapide des molécules de médiateur une fois le signal transmis. Cela évite une excitation ou une inhibition continue et incontrôlée de la cellule cible.
À étudier également sur le sujet
- Particularités de la phosphorylation des protéines cibles lors de la transmission métabotrope
- Différences d'effets de la noradrénaline sur les récepteurs adrénergiques alpha et bêta
- Ultracontructure des nexus dans les synapses électriques
- Morphologie des dilatations variqueuses lors de la transmission non synaptique
- Rôle des ions calcium dans le détachement des vésicules synaptiques du cytosquelette
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