intégration post-synaptique

CHAPITRE 2: L ’ ACTIVITE REFLEXE

THEME I: NEUROPHYSIOLOGIE

LA TRANSMISSION SYNAPTIQUE

Jeudi 08/01/2009 au lycée Okba Ibn Nafaa

Mais qu’est-ce que je lui ai fait ?

AIE !!!

Les milliards de neurones qui constituent notre système nerveux sont capables de communiquer les uns avec les autres au niveau de régions spécialisées que l'on nomme des synapses. La synapse (du grec. syn = ensemble; haptein = toucher, saisir; c'est-à-dire connexion) désigne une zone de contact fonctionnelle qui s'établit entre deux neurones, ou entre un neurone et une autre cellule (cellules musculaires, récepteurs sensoriels...). 1 mm3 de substance grise du cortex peut contenir 5 milliards de synapses.

Comment se fait le passage des messages nerveux (potentiels d'action) au niveau de la synapse ?

Synapse et transmission du message nerveux

Activité N°1: Observez attentivement l’animation suivante et répondez aux questions de l’activité N°1.

Lancer l’animation 1

Lancer l’animation : synapse

a b

f

c e d

g h i

Les étapes du fonctionnement d’une synapse

j k

Q2: Comment expliquer l'entrée des ions calcium à l'intérieur du neurone présynptique? Précisez la nature du canal mis en jeu. (complétez ce phénomène sur le document 1) R2: L’arrivée du message nerveux dans l’élément présynaptique entraîne la dépolarisation de la membrane présynaptique et l’ouverture des canaux calciques voltage dépendants permettant l’entrée des ions calcium qui activent la libération du neurotransmetteur par exocytose. Q3: Dégager les étapes successives du fonctionnement d'une synapse.

Ouvrez le livre scolaire à la page 46 et dégager les différentes étapes du fonctionnement d’une synapse. Etape 1: arrivée du message nerveux au niveau du neurone présynaptique. Etape 2: ouverture des canaux calcique voltage dépendants et entrée des ions calcium Etape 3: fusion des vésicules synaptiques avec la membrane présynaptique Etape 4: exocytose du neurotransmetteur dans la fente synaptique. Etape 5: fixation du neurotransmetteur sur la membrane postsynaptique et ouverture des canaux ioniques chimiodépendants Etape 6: Mouvements ioniques à travers ces canaux entraînant une modification du potentiel de la membrane postsynaptique appelé PPS (Potentiel PostSynaptique) Etape 7: l’inactivation du neurotransmetteur dans la fente synaptique et sa recapture.

Activité N°2: Enregistrement des Potentiels postsynaptiques PPS La variation du potentiel postsynaptique (PPS), suite à une transmission synaptique, peut être mise en évidence par l’enregistrement dans le neurone postsynaptique, comme le montre l’animation 2 Lancer SYNAPSE.EXE

Observez attentivement cette application pour répondre aux questions de l’activité N°2:

Activité N ° 2 : Enregistrement des Potentiels postsynaptiques PPS La variation du potentiel postsynaptique, suite à une transmission synaptique, peut être mise en évidence par l'enregistrement dans le neurone postsynaptique. Le document distribué montre un schéma simplifié de cette animation En se basant sur les résultats obtenus lors de l'exécution de l'animation, répondez aux questions suivantes: 1/ On porte une stimulation électrique efficace sur les neurones N1 et N5. (seuil: 48 mV) a- Schématisez sur le document ci-contre les enregistrements obtenus. b- Comparez les variations de PPS obtenus dans les deux synapses. c- Les physiologistes appellent l'enregistrement E1 un potentiel postsynaptique inhibiteur (PPSI) et l'enregistrement E5 un potentiel postsynaptique excitateur (PPSE). Justifiez ces appellations. d- En observant le document 16 de la page 36 du livre scolaire, citez les caractéristiques de ces PPS. Sachant que le PPSE et le PPSI sont dus à des

Correction de l’activité N°2:

PPSE

Dépolarisation de la membrane

PPSI

Hyperpolarisation de la membrane: l'intérieur devient encore plus négatif et l'extérieur plus positif Un neurone hyperpolarisé est plus difficile à dépolariser jusqu’au seuil.Tant qu’il est hyperpolarisé, il est moins sensible.

La réponse postsynaptique dépend du type de canal ionique ouvert par le neurotransmetteur

Synapse excitatrice

acétylcholin e

PPSE

Synapse inhibitrice

GABA

PPSI

Arrivée d’un message nerveux

Elément présynaptique

Une Synapse inhibitrice

Recapture

2 : Entrée Du Ca++ par des canaux voltagedépendants

Ca++

3: Fusion des vésicules avec la membrane et libération du neuromédiateur Diffusion

4: Ouverture de Canaux chimiodépendants postsynaptiques

Cl-

Elément postsynaptique

Seuil Hyperpolarisation du corps cellulaire PPSI

Arrivée d’un message nerveux

Elément présynaptique

Une synapse excitatrice

Recapture

2 : Entrée Du Ca++ par des canaux voltagedépendants

Ca++

3: Fusion des vésicules avec la membrane et libération du neuromédiateur Diffusion

4: Ouverture de Canaux chimiodépendants postsynaptiques

K+

Na+

Seuil dépolarisation du corps cellulaire PPSE

Elément postsynaptique

Propriétés des synapses À

sens unique À la base des « décisions » du neurone Créer un délai (0.5 msec) dans la transmission de l’influx. Très sensible aux changements du milieu (Ex: manque d’O2 ou drogues) Quelques

neurotransmetteurs: GABA, Acétylcholine,

Adrénaline et noradrénaline….. Plusieurs maladies mentales sont peut-être dues à des disfonctionnements synaptiques. C’est pourquoi on développe des médicaments dont l’action est similaire à celle des NT. 

Exercice d’application: Relevez dans les items suivants, la ou les réponse(s) correcte(s) 1- L'arrivée du potentiel d'action au niveau de l'élément présynaptique permet :

a

Une sortie de sodium.

b

Une entrée de calcium.

c

Ouverture des canaux calciques chimiodépendants.

d

Ouverture des canaux chimiodépendants.

2- Le neurotransmetteur : a

est libéré en permanence au niveau de la synapse.

b

se fixe à des récepteurs situés sur la membrane postsynaptique

c

n’est pas indispensable au fonctionnement d’une synapse.

d

reste dans la fente synaptique après la stimulation.

3- dans une synapse excitatrice: a

il ya entrée de Cl- et sortie de K+.

b

il ya entrée de Na+ et sortie de K+.

c

le neurotransmetteur est l’acétylcholine.

d

le neurotransmetteurest le GABA.

4- dans une synapse inhibitrice: a

il ya entrée de Cl- et sortie de K+.

b

il ya entrée de Na+ et sortie de K+.

c

le neurotransmetteur est l’acétylcholine.

d

le neurotransmetteur est le GABA.

5- Le tracé ci-contre : a

est une hyperpolarisation.

b

est un PPSE.

c

d

est un PPSI.

est une dépolarisation.

6- Le tracé ci-contre : a

est une hyperpolarisation.

b

est un PPSE.

c

d

est un PPSI.

est une dépolarisation.

Activité N°3:

1/ Observez attentivement cette animation et tirez une conclusion de ce qui se passe au niveau du neurone postsynaptique lorsqu’on porte plusieurs stimulations efficaces successives séparément ou simultanément.

Lancer SYNAPSE.EXE

Le message nerveux arrivant au bouton synaptique est rarement constitué d’un seul PA. C’est en général un train de PA. Comment le neurone postsynaptique gère-t-il cette arrivée successive de PA en un même point du neurone c’est à dire au niveau d’une synapse ? On dit que le corps ¢aire du neurone postsynaptique a intégré l’ensemble des informations en sommant les différents PPS qui l’atteignent. Cette sommation permet le déclenchement d’un PA si le seuil de potentiel est atteint.

Un motoneurone est connecté à de très nombreuses afférences excitatrices et inhibitrices. Il reçoit donc de très nombreuses informations en même temps. De nombreux PPS sont générés en divers points de la membrane du motoneurone. Comment sont traitées ces différents PPS ? A partir du dispositif expérimental précédent, on peut enregistrer les phénomènes suivants :

la sommation spatiale

Enregistrements au niveau synaptique et au niveau du segment initial lors de la stimulation des 3 fibres afférentes A, B et C

Les 3 PPS sont des dépolarisations les 3 synapses sont excitatrices • Le PPS a une amplitude qui diminue de la synapse au segment initial le PPS est un potentiel électrique qui est conduit très vite de façon électrique mais il s’amortit, le neurone présentant une certaine résistance. De ce fait, le PPS est qualifié de phénomène local. • Le PPSE au niveau du segment initial a une amplitude inférieure au seuil de dépolarisation pas de PA Confirme le fait que les synapses neuroniques ne fonctionnent pas au coup par coup.

la sommation temporelle

La sommation temporelle est due à une libération de neurotransmetteur dans la fente synaptique proportionnelle à la fréquence de PA. Au niveau d’une synapse le message présynaptique codé en fréquence de PA est transformé en message chimique codé en quantité de neurotransmetteur.

Activité N°3: N°3

Les données théoriques ci-dessous sont tirées de multiples données expérimentales. 3 axones A, B et C (terminaisons = boutons synaptiques) de 3 neurones différents, font synapses avec le neurone D. A l’aide de microélectrodes réceptrices, on peut enregistrer séparément ou simultanément les messages nerveux des axones présynaptiques. Une microélectrode réceptrice est implantée dans le segment initial de l’axone de D, une autre est implantée dans l’axone un peu plus loin ; des oscilloscopes (O1 et O2) permettent d’enregistrer l’activité du neurone D à ces 2 niveaux.

La fréquence des PA dans l’élément A1et trop faible. La dépolarisation obtenue dans le neurone postsynaptique est inférieure au potentiel seuil

La fréquence élevée des PA dans A2 permet au niveau de l’élément postsynaptique d’atteindre le potentiel seuil donc la genèse de PA. Il s’agit ici d’une sommation temporelle des différentes dépolarisations engendrées par les PA

La dépolarisation obtenue dans le neurone postsynaptique est inférieure au potentiel seuil L’addition des dépolarisations engendrées par les PA provenant au même moment de A2 et B permet au niveau de l’élément postsynaptique de dépasser le potentiel seuil et donc de générer des PA. Il s’agit ici d’une sommation spatiale Hyperpolarisation obtenue dans le neurone postsynaptique. Il s’agit d’une synapse inhibitrice qui éloigne le potentiel de l’élément postsynaptique du potentiel seuil, nécessaire à la naissance des PA Il y a ici une sommation spatiale. Les synapses B et C ont un effet inverse qui s’annule et la fréquence élevée de la synapse A2 par sommation temporelle permet au neurone postsynaptique d’atteindre le potentiel seuil nécessaire à la genèse des PA

LES TYPES DE SOMMATION 

Sommation temporelle Un

même neurone provoque plusieurs PPSE successifs permettant d’atteindre le seuil

Sommation

spatiale

Différents

neurones provoquent plusieurs PPSE permettant d’atteindre le seuil

MERCI POUR VOTRE ATTENTION Travail réalisé par Mr. Kharrat Faycel