TD Neurobiologie Libération des Neurotransmetteurs Lynda El Hassar6 decembre 2004

TD Neurobiologie

Libération des

Neurotransmetteurs

Lynda El Hassar6 decembre 2004

Libération des Neurotransmetteurs

Différents types de Synapses

Comment estimer la libération des NT dans les synapses du SNC

Les différentes étapes de libération des NT:Etape 1: Augmentation de [Ca2+]i induite par un pA presynaptiqueEtape 2: Fusion des vésicules synaptiques induite par l’entrée de Ca2+Etape 3 : Exocytose

Diffusion du NT libéré dans la fente synaptique

La liberation des NT est de nature probabiliste

Pharmacologie de la libération des NT

Le neurone

ArborisationDendritique

La synapse

Epines Dendritique

Soma

Axone

Neurone postsynaptique

Interneuronal synapses and neuromuscular junction. Example of synapses between a motoneuron (Golgi type I neuron that innervates striated muscle fibres) and a Renshaw cell (a Golgi type II neuron in the spinal cord) and between a motoneuron and a striated muscle cell.

Type de cellules connecteés par des synapses chimiques

Parts (a)-(d) from Bodian D (1972) Neuronal junctions: a revolutionary decade, Anat. Rec, 174, 73-82, with permission. Drawing (e) from Steiger U (1967) Uber den Feinbau des Neuropils im Corpus pedunculatum des Waldaneise, Z. Zelforsch. 81, 511-536, with permission.

Types des synapses

Synapses symétriques et asymétriques

type 1 (asymmetric) type 2 (symmetric)

Gray 1959.

Epines dendritiquesOu

Dendrites distales

Surfaces dendritiquesOu

Soma

SynapsesExcitatrices

SynapsesInhibitrices

synapses between terminal boutons and a dendritic spine

Synapse between an axon terminal and a terminal axon collateral

From Hamlyn LH (1972) The fine structure of the mossy fiber endings in the hippocampus of the rabbit, J. Anat. 96, 112-120, with permission.

Terminal boutons formingAxo-somatique synapses

Synapses between terminal boutons and a smooth dendritic branch

Différent types de synapses inter neuronales

Electron photomicrographs of transverse sections at the level of synaptic complexes. Left: A figure of exocytosis (long arrow) between two dense presynaptic projections. A coated vesicle (crossed arrow) characteristic of the recycling of the membrane is also seen (inhibitory synapse afferent to the Mauthner cell in the fish). Right: Postsynaptic localization of the glycine receptors, visualized with gold particles associated to a specific monoclonal antibody (single arrow). These are lined up at distance from the membrane; this space originates mainly from the aggregation of the antibodies used to label indirectly the receptors (inhibitory synapse afferent to a motoneuron in the spinal cord of the rat). Part (b, left) from Triller A, Korn H (1985) Activity-dependent deformations of pre-synaptic grids at central synapses. J. Neurocytol. 14, 177-192, with permission. Part (b, right) from Triller A, Cluzeaud F, Pfeiffer F, Korn H (1986) Distribution and transmembrane organization of glycine receptor at central synapses: an immunocytochemical touch. In Levi-Montalcini R et al. (eds) Molecular Aspects of Neurobiology, Berlin: Spinger Verlag, with permission.

Une synapse en Microscopie Electronique

Schematic of the synaptic transmission

Liberation des NT:Etapes 2,3 et 4


Différents types de Synapses






Terminaison presynaptique et zones actives


Mesure de la réponse postsynaptique qu ’il évoque Mesure de la capacitance en technique de patch clamp

Les différentes étapes de libération des NT:

Etape 1: Augmentation de [Ca2+]i induite par un pA presynaptique

Etape 2: Fusion des vésicules synaptiques induite par l’entrée de Ca2+

Etape 3 : Exocytose

Liberation des Neurotransmetteurs

Origine de l’augmantation de la [CA2+]i :Milieu extracellulaire RE

Origine de l’ouverture des canaux Ca2+ presynaptiques:Depolarisation de la membrane presynaptiqueCanaux Ca2+ sensibles au voltage : N et P/Q-types

Augmentation de [Ca2+]i induite par un pA presynaptique

Le Canal Ca2+ voltage dependant

Caterall WA (1994) Auxiliary subunits of voltage-gated ion channels, Neuron 12, 1183-1194, with permission

Campbell KP, Harpold MM et al. (2000) Nomenclature of voltage-gated calcium channels, Neuron 25, 533-535, with permission.

L’augmentation de la [Ca2+]i dans la terminaison présynaptiqueest localisée en microdomaine

Technique : Fura2

Stimulation presynaptique0.5 s à 80 Hz

Localisation dans les zones actives




Etape 3 : Exocytose


Cycle vésiculaire et leur Fusion induite par l’entrée de Ca2+

Complexe vSNARE-tSNARE

Docking Fusion

Machinerie de la libération




Etape 3 : Exocytose


Fusion et exocytose du NT

Différents types de Synapses Chimiques







L’extrusion du Ca2+par l’élément presynaptique








Probabilistic nature of Neurotransmitter release

KornH (1988),Méd. Sci. 8, 476-483

m = n. P. q








Pharmacologie de libération des NT

Tous les bloquants des canaux K+ potentialisent la liberation des NT : TEA, (tetramethyamonium)

DAP (3,4 Aminopyridine )

Adapted from Katz B, Miledi R (1979) Estimates of quantal content during chemical potentialization of transmitter release, Proc. R. Soc. Lond. B 205, 369-378, with permission.

1 mM


Toxine Botulique

Organisme clostridium BotulinumProteine Neurotoxine Chaine lourde 100 KD

Chaine légère : 50 KDA

Bloque la transmission synaptique

Comment ?


L’entrée du Ca2+ est maintenue même en présence de la toxine botulique

Prification des vesicules du cortex cerebral chez le rat

Incubation de la toxine avec les vésicules induit une altération des bandes d’électrophorèse des protéines suivantes:

VAMP/SynaptobrevinSyntaxinSNAP 25


Recapitulatif

pA presynaptique Ouverture cnx Ca2+Sensible au voltage

Augmentation locale De [Ca2+]i

Vesicules dockee + 3/4 Ca2+ = Activation de prot. sensors de Ca2+Synaptotagmine

Fusion vesiculaire et liberation de NT

Détachement de v-SNARE et t-SNARE

Cellular and Melecular NEUROBIOLOGY

SECOND EDITION

C.Hammond

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