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Travaux Dirigés - LV 3432007-2008
TD3: LA SYNAPSE CHIMIQUE
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1. ELEMENTS FONCTIONNELS DE LA SYNAPSE
2. LIBERATION DES NEUROTRANSMETTEURS
3. PLASTICITE MORPHOLOGIQUE DE LA SYNAPSE
a. Régulation au niveau de la synapseb. Régulation par d’autres synapses
c. La synapse au sein d’un circuit
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1. ELEMENTS FONCTIONNELS DE LA SYNAPSE
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Les éléments de la synapse
fusion
Récepteurionotropique
Vésicule de stockage
Elément pré-synaptique
Elément post-synaptique
Canal Ca2+Voltage-dépendant
Ca2+ hétérorécepteur
hydrolyse
Récepteurmétabotropique
AutorécepteurRecapture
diffusion
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La synapse excitatrice
PA
Na+Ca2+
Na+Ca2+
1. Arrivée du PA
Ca2+
2. Entrée de Ca2+ parles canaux voltage-
dépendants3. Fusion des vésiculesavec la membrane- Exocytose duneurotransmetteur- Diffusion
4. Ouverture des canauxpost-synaptiques
Sommation PPSE PA post-synaptiquePPSE
Seuil
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La synapse inhibitrice
PA
Ca2+
1. Arrivée du PA
2. Entrée de Ca2+ parles canaux voltage-
dépendants3. Fusion des vésicules- Exocytose duneurotransmetteur- Diffusion
4. Ouverture des canauxpost-synaptiquesCl-
K+Cl-K+
Seuil
PPSISommation des PPSI
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2. LIBERATION DES NEUROTRANSMETTEURS
a. Régulation au niveau de la synapseb. Régulation par d’autres synapses
c. La synapse au sein d’un circuit
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Synapse géante de calmar
Injectionde courant
enregistrement
enregistrement
TTX dans le bain TTX + TEA dans la pipette
PrePost
courant
Courant Pre
Post
courant
TTX + TEA dans la pipette
Qu’est-ce qui déclenche la libération des Neurotransmetteurs?
Pas le flux de Na+ Pas le flux de K+ C’est l’influx de Ca2+
1. Légendez les tracés en indiquant Courant / potentiel ou courant pre / potentiel ou courant post
2. Interprétez
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La transmission synaptique - Séquence des évènements
Potentiel de membrane (mV)
1. PAprésynaptique
PApostsynaptique
Courant Ca2+
PPSE
-70 mV
0 mV
1. PAprésynaptique
Ouverture de Canaux Ca2+ voltage-dépendants
En pre
Influx de Ca2+En pre
Libération de NTmFente synaptique
PPSE ± PApostsynaptique
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Mécanismes de l’homéostasie calcique
pompes calcium à ATP
Tampons calciquesendogènes
échangeur Na /Ca
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1. Quelle technique moderne peut être utilisée pour démontrer l’implicationdu calcium?Imagerie calcique de l’élément présynaptique
2. Déduisez de cette image le protocole expérimental chargement de la sonde calcique avec pipette de patch dans soma. Une fois qu’une terminaison est marquée, stim répétée (5X) du soma au travers de la même pipette et scan d’une ligne à haute résolution temporelle.Patch du neurone postsynaptique.
3. Quelle est la principale observation réalisée avec ce protocole?Augmentation du calcium résiduel. La stim suivante provoque une entrée calcique plus grande et une réponsepostsynaptique proportionnellement plus importante = Facilitation.
Pre
PostScott, J. Anat, 2007
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Homéostasie calcique et facilitation – tampons calciques
+ EGTA intra
En contrôle, il existe une facilitation due au fait que le calcium ne retourne pas à une conc. basale entre les 2 stimulations.
saturation des tampons calcique endogènes Stimuli au niveau du soma de la cellule présynaptique
Écrivez les légendes pour chaque élément du schéma
Réponse postsynaptique (EPSCs)
Vésicules contenant le NTm
Schéma de la terminaison présynaptique
Clélateurs endogènes et exogènes du calcium
Variations du Calcium libre présynaptique
Ca2+ Pre
courant Post
Terminaisonpre
StimSoma pre
contrôle
Description du contrôle:
But de l’expérience: La saturation des systèmes de tampons endogènes du calcium peut-elle expliquerce phénomène? ajout d’EGTA qui est un chélateur exogène du calcium
Dans cette synapse, le phénomène de facilitation pourrait être entièrement sous-tendu par la saturation des systèmes tampons.
Résultat: L’ajout d’EDTA permet au calcium de revenir rapidement à un niveau de repos aprèsla première stimulation et la facilitation disparaît
Interpétation:
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Mobilisation des stocks calciques du RE
Homéostasie calcique et facilitation - RE
Bloquant des RyR
Ca2+ Pre
courant Post
Terminaisonpre
StimSoma pre
contrôle
En contrôle, il existe une facilitation progressive due au fait que le calcium ne retourne pas a un conc basale au bout de quelques stimulations.
Description du contrôle:
But de l’expérience: La mobilisation des stocks calciques du RE peut-elle expliquerce phénomène? Ajout de ryanodine (inhibiteur des Cx Ca du RE à fortes doses)
Dans cette synapse, le phénomène de facilitation est partiellement sous-tendupar la mobilisation des stocks de Calcium du RE.
Résultat: En présence de bloquants du système de sortie du calcium du RE, l’augmentation du calcium cytosolique est moindre ce qui diminue la facilitation.
Interpétation:
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Si on supprime les mito, la facilitation va être beaucoup plus importantecar absence des systèmes de stockage du Ca dans la mito qui normalement assurent l’homéostasie calciquedans ce type de stim de longue durée à haute fréquence.
stockage du calciumdans les mitochondries
En contrôle, il existe une facilitation progressivedue au fait que le calcium ne retourne pas à uneconc basale au bout de quelques stimulations. Mais cette facilitation n’augmente pas de façon exponentielle.
Description du contrôle:
But de l’expérience: Le stockage du calcium dans la mito peut-il expliquer ce phénomène?Suppression des mitos (type cellulaire ou patho ou drogue).
Résultat:
Interpétation:
Homéostasie calcique et facilitation - mitochondries
Dans cette synapse, la limitation du phénomène de facilitation est permise par le recrutement du système de stockage mitochondrial
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a. Régulation au niveau de la synapseb. Régulation par d’autres synapses
c. La synapse au sein d’un circuit
2. LIBERATION DES NEUROTRANSMETTEURS
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Synapses excitatrices et inhibitrices
TemporalSummation
Spatial Summation
EPSP-IPSPCancellation
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Facilitation et inhibition présynaptique
Inhibition présynaptique
Facilitation présynaptique
Pre
Pre
Post
Post
Courant Ca2+
PA pre Pot post
Courant Ca2+
PA pre Pot post
contrôle
inhibé
contrôle
inhibé
contrôlefacilité
facilité
facilité
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Exemple d’inhibition présynaptique
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2. LIBERATION DES NEUROTRANSMETTEURS
a. Régulation au niveau de la synapseb. Régulation par d’autres synapses
c. La synapse au sein d’un circuit
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Modulation d’un circuit réflexe spinal
Activation directe du muscle fléchisseurafférences Mn Fl
Inhibition réciproque du muscle extenseur afférences In inhibiteur Mn Ex
Afférences Ia
Interneurone Ia
Motoneurones
Facilitation de l’interneurone Ia
Inhibition de l’interneurone Ia
Réflexe renforcé Co-contraction
Contrôle par les voies descendantes
++
Fuseaumusculaire
Musclefléchisseur
Muscleextenseur
Réflexe d’étirement
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Modulation pharmacologique du réflexe d’étirement
Le réflexe d’étirement est exacerbé lorsque les influences supraspinales sont levées. On parle de spasticité. Quel recourt pharmacologique peut-on avoir pour la diminuer?
Mn FlMn Ex
In Ia
Aff Fl Ia
On mime l’effet inhibiteur des In Iasur les motoneuronesavec des agonistes glycinergiques
Cl-
Glycine(interneuron Ia)
Mn Ex
Hyperpolarisation directe du Mn Ex
On mime l’inhibition présynaptiquedes fibres afférentes avec des agonistes GABAergiques
Na+Mn Fl
Glu(aff Fl Ia)
GABA(Voies
descendantes)
Hyperpolarisation de la terminaison afférenteCe qui diminue ou court-circuite le PAMoins de libération de Glu et d’excitation des Mn Fl
glycineGABA
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Extrapolation au circuit locomoteur spinal
Générateurs spinaux de rythme extenseur fléchisseur Fl gauche
Ex droit
Contrôle
Fl droitEx gauche
Fl gaucheEx droit
Fl droitEx gauche
Strychnine et/ou Bicuculline
Rythme alterné
Rythme synchrone
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3. PLASTICITE MORPHOLOGIQUE DE LA SYNAPSE
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Shi et al. Nature Neuroscience 1999
Adressage de nouveaux récepteurs AMPA
20 min before tetanus 30 min after tetanus
A
B
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Modifications morphologiques suite à une Long Term Potentiation
A
B
-10 min +30 min +60 min
-10 min +30 min +60 min
epsp
Engert and Bonhoeffert Nature 1999
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Electrophysiologie des nouveaux récepteurs AMPA