Où se forme le PPSE ?
La génération du potentiel se produit dans la synapse chimique, qui se compose de plusieurs éléments structurels :
- Membrane présynaptique — caractérisée par la présence d'épaississements treillissés et d'espaces hexagonaux entre eux.
- Zone d'exocytose — site de fusion de la vésicule synaptique avec la membrane présynaptique, par lequel le neurotransmetteur est libéré dans la fente synaptique.
- Fente synaptique — espace intercellulaire à travers lequel les molécules de neurotransmetteur se déplacent par diffusion passive.
- Membrane postsynaptique — partie réceptrice de la synapse, contenant des récepteurs spécifiques. C'est ici que les courants ioniques provoquent une modification du potentiel membranaire et la formation du PPSE.
- Vésicules synaptiques — stockent les molécules de neurotransmetteurs dans la terminaison présynaptique.
Étapes et mécanisme d'apparition
Le processus de transmission synaptique dans une synapse excitatrice comprend une séquence stricte d'événements :
- Arrivée de l'excitation : Le potentiel d'action (PA) atteint la terminaison présynaptique.
- Entrée de calcium : Les canaux calciques s'ouvrent et les ions $Ca^{2+}$ pénètrent à l'intérieur de la terminaison.
- Exocytose : Sous l'influence du $Ca^{2+}$, les vésicule synaptiques fusionnent avec la membrane présynaptique, libérant des portions (quanta) de neurotransmetteur excitateur dans la fente synaptique.
- Réception : Le neurotransmetteur se lie aux récepteurs protéino-lipidiques de la membrane postsynaptique.
- Dépolarisation : Les pores des canaux ioniques sodium ($Na^+$) s'ouvrent. L'entrée de $Na^+$ (et dans certains cas de $Ca^{2+}$) à l'intérieur de la cellule provoque une dépolarisation locale — il en résulte un PPSE.
Le mécanisme d'excitation dépend largement de la spécificité des réactions chimiques postsynaptiques, qui peuvent s'étendre jusqu'à l'appareil génétique du noyau des neurones (expression génique).
Types de récepteurs et vitesse de transmission
La vitesse de développement du PPSE dépend du mécanisme d'action des récepteurs impliqués :
- Canaux ioniques activés par un ligand (récepteurs ionotropes) — assurent une action rapide. Le canal s'ouvre immédiatement lors de la liaison au ligand. Exemple : PPSE rapide lors de l'action de l'acétylcholine sur les récepteurs nicotiniques (N-cholinergiques).
- Récepteurs couplés aux protéines G (récepteurs métabotropes) — agissent beaucoup plus lentement, en déclenchant une cascade de signalisation intracellulaire. Exemple : PPSE lent dans les ganglions sympathiques, qui peut durer des minutes.
Un mécanisme particulier est observé au niveau des récepteurs NMDA dans les synapses glutamatergiques : ils sont soumis à un blocage par le magnésium. La dépolarisation membranaire induite lève ce blocage, rendant les récepteurs perméables.
Rôle physiologiques et effets
Le principal résultat de l'activité de la synapse excitateur est la propagation du signal le long du réseau neuronal. Les courants locaux issus des PPSE se somment et, lorsqu'ils atteignent le niveau seuil, déclenchent un potentiel d'action dans les zones adjacentes de la membrane.
De plus, la génération de PPSE est à la base de fonctions fondamentales du système nerveux central :
- Mémoire à court terme : Fondée sur la circulation (réverbération) de l'excitation dans un circuit neuronal fermé, entretenue par la génération de PPSE dans les neurones du circuit.
- Postaction : La persistance d'une réponse réflexe après l'arrêt du stimulus peut être assurée par des PPSE polysynaptiques de grande amplitude.
- Processus électriques dans les ganglions : Dans les ganglions sympathiques du système nerveux végétatif, on enregistre une succession caractéristique de potentiels : un PPSE rapide est suivi d'un PPSI lent, lui-même suivi d'un PPSE lent prolongé.
Questions des cours et des examens
De quoi dépend l'amplitude du PPSE ?
L'amplitude du potentiel varie de 1 à 50 mV et dépend de la quantité de neurotransmetteur libéré. Une vésicule (quantum de neurotransmetteur) modifie le potentiel de la membrane de 0,1 mV.
Quelle est la différence entre le PPSE et le PPSI ?
Le PPSE provoque une dépolarisation de la membrane et favorise la conduction de l'excitation (génération d'un potentiel d'action). Le PPSI (potentiel postsynaptique inhibiteur) provoque une hyperpolarisation, empêche l'atteinte du seuil et bloque la conduction du signal.
Quels neurotransmetteurs provoquent un PPSE ?
Les principaux neurotransmetteurs excitateurs sont le glutamate, l'acétylcholine et la noradrénaline. Leur action sur la membrane postsynaptique provoque une dépolarisation et la formation d'un PPSE.
À étudier également sur le sujet
- Potentiel postsynaptique inhibiteur (PPSI)
- Potentiel d'action (PA)
- Transmission synaptique
- Réverbération de l'excitation
- Récepteurs NMDA
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