Structure générale de la synapse
Une synapse chimique comporte trois éléments structuraux obligatoires :
- La membrane présynaptique est la membrane de la terminaison axonale de la cellule émettrice. À l'intérieur de cette terminaison se trouvent des vésicules contenant une substance chimique spécifique : le médiateur. L'approvisionnement en vésicules et en composants nécessaires du médiateur au niveau de la terminaison axonale est assuré par un mécanisme de transport spécial — le flux axoplasmique.
- La fente synaptique est l'espace microscopique qui sépare physiquement les neurones en contact ou un neurone et son organe cible.
- La membrane postsynaptique est la portion de membrane de la cellule réceptrice. Elle porte des récepteurs spécialisés prêts à reconnaître et à lier le médiateur libéré dans la fente.
Synapses électriques (éphapses)
Les synapses électriques, également appelées éphapses ou nexus, sont des jonctions communicantes (gap junctions). La largeur de la fente synaptique y est 10 fois plus petite que dans les synapses chimiques.
La transmission de l'excitation s'y fait sans libération de médiateur, par voie électrique grâce à des flux ioniques locaux entre la membrane présynaptique excitée et la membrane postsynaptique non excitée. Sur le plan fondamental, ce mécanisme diffère peu de la conduction de l'excitation entre les nœuds de Ranvier dans une fibre myélinisée.
Ces contacts se localisent dans le myocarde, les muscles lisses et partiellement dans le système nerveux central. Leur principale caractéristique fonctionnelle est la conduction bidirectionnelle, ce qui signifie que l'excitation peut passer librement dans les deux sens.
Synapses chimiques
Dans les contacts chimiques, la conduction de l'excitation s'effectue exclusivement à l'aide de médiateurs. C'est le principal mode de transmission du signal entre les neurones du SNC, dans les ganglions du système nerveux, ainsi que dans les jonctions neuro-organiques et neuromusculaires.
Les synapses à distance constituent un mode de transmission particulier. Dans ce cas, le médiateur, libéré par une cellule, excite par diffusion simultanément les membranes postsynaptiques de plusieurs cibles. Ce schéma est caractéristique des ganglions du système nerveux sympathique (où une fibre pré-ganglionnaire est capable d'exciter environ 20 neurones ganglionnaires) et de certaines synapses neuro-organiques du système nerveux végétatif.
Classification morphologique et pharmacologique
Selon leur structure (morphologie), les synapses se divisent en deux grands groupes :
- Synapses neuronales (centrales et ganglionnaires) : axo-somatiques, axo-dendritiques, axo-axonales et dendro-dendritiques.
- Synapses neuro-organiques : neuromusculaires et neuro-glandulaires.
Selon le type de médiateur libéré (classification pharmacologique), on distingue :
- Adrénergiques ;
- GABAergiques ;
- Sérotoninergiques ;
- Dopaminergiques ;
- Glutamatergiques ;
- Cholinergiques (transmettent l'excitation à l'aide de l'acétylcholine). Elles se subdivisent en nicotiniques (N-cholinergiques) et muscariniques (M-cholinergiques).
Mécanismes d'excitation et d'inhibition
La classification physiologique divise les synapses en excitatrices et inhibitrices, selon les canaux ioniques qui s'ouvrent sur la membrane postsynaptique :
- Synapse excitatrice : Le médiateur se lie aux récepteurs et ouvre les canaux sodiques (Na⁺). L'entrée de sodium chargé positivement dans la cellule provoque une dépolarisation locale. Il en résulte la formation d'un PPSE — Potentiel PostSynaptique Excitateur.
- Synapse inhibitrice : Le médiateur se lie aux récepteurs et ouvre les canaux chloriques (Cl⁻). L'entrée de chlore chargé négativement entraîne une hyperpolarisation de la membrane cellulaire. Il se forme un PPSI — Potentiel PostSynaptique Inhibiteur, ce qui conduit à l'inhibition de l'excitation.
En bref : réponses aux questions sur le sujet
Par quels mécanismes le médiateur est-il éliminé de la fente synaptique ?
L'élimination du médiateur de la fente synaptique s'effectue par deux voies principales.
- Destruction moléculaire — clivage enzymatique du médiateur. L'acétylcholine est dégradée par la cholinestérase / acétylcholinestérase, la noradrénaline par la COMT et la MAO. Les produits de dégradation peuvent être absorbés dans le sang ou faire l'objet d'une recapture pour synthétiser de nouvelles portions de médiateur.
- Recapture (reuptake) — le médiateur est recapturé de la fente synaptique vers la terminaison présynaptique et réutilisé pour remplir à nouveau les vésicules.
Quelles protéines spécifiques assurent la fusion de la vésicule synaptique avec la membrane présynaptique ?
La fusion de la vésicule synaptique avec la membrane présynaptique est assurée par les protéines de la machinerie de sécrétion formant le complexe SNARE, ainsi que par les capteurs calciques.
- SNAP-25 — protéine de la membrane présynaptique.
- Syntaxine — protéine de la membrane présynaptique.
- Synaptobrévine — protéine de la membrane vésiculaire.
- Synaptotagmine — capteur calcique situé sur la vésicule, qui, lors de la liaison avec les ions calcium, provoque un changement de conformation des protéines de sécrétion et déclenche l'exocytose.
Pour ne pas confondre les ions : le Natrium (sodium) Nait l'excitation (forme le PPSE), tandis que le Clhor (chlore) gèle (refroidit / provoque l'inhibition, PPSI).
À étudier également sur le sujet
- Mécanismes d'exocytose et libération du médiateur dans la fente synaptique
- Devenir du médiateur : destruction enzymatique et recapture
- Sommation spatiale et temporelle des PPSE et PPSI sur la membrane neuronale
- Propriétés des synapses : délai synaptique, conduction unidirectionnelle et fatigabilité
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