La synapse chimique
Le point de contact entre deux neurones - et pourquoi presque tous les médicaments psychoactifs agissent ici
§1.La discontinuité du signal nerveux
Un signal nerveux se propage le long d'un axone sous forme de potentiel d'action électrique. Mais entre deux neurones, il y a un espace physique - la fente synaptique - d'environ 20 nm. Le signal électrique ne peut pas sauter directement cet espace. La synapse chimique est le mécanisme qui convertit le signal électrique en signal chimique (libération de molécules), lequel traverse la fente et est reconverti en signal électrique par le neurone suivant.
Cette discontinuité n'est pas un défaut de conception : elle permet une régulation fine de la transmission. On peut amplifier, atténuer, bloquer ou modifier le signal chimiquement. C'est pour ça que presque tous les médicaments agissant sur le système nerveux - antidépresseurs, anesthésiques, antalgiques, anxiolytiques - ciblent des étapes précises de la transmission synaptique.
§2.Les 5 étapes de la transmission synaptique
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1. Arrivée du potentiel d'action
L'onde de dépolarisation atteint le bouton terminal (bouton synaptique) du neurone pré-synaptique. La membrane se dépolarise localement jusqu'à ~+40 mV.
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2. Ouverture des canaux calciques voltage-dépendants
La dépolarisation de la membrane pré-synaptique ouvre des canaux Ca²⁺ sensibles au voltage. Les ions calcium (Ca²⁺) entrent massivement depuis le milieu extracellulaire (concentration extérieure >> concentration intérieure).
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3. Fusion des vésicules synaptiques
Le Ca²⁺ intracellulaire se lie à des protéines (synaptotagmine, complexe SNARE) qui déclenchent la fusion des vésicules synaptiques avec la membrane pré-synaptique. Les neurotransmetteurs sont libérés dans la fente synaptique par exocytose.
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4. Diffusion des neurotransmetteurs
Les molécules de neurotransmetteur diffusent à travers la fente synaptique (20 nm) en quelques microsecondes. Ce processus est purement physique (diffusion passive).
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5. Fixation sur les récepteurs et réponse post-synaptique
Les neurotransmetteurs se lient aux récepteurs spécifiques de la membrane post-synaptique. Selon le type de récepteur, cela ouvre des canaux ioniques (PPSE ou PPSI) ou active des cascades de signalisation intracellulaire.
§3.Potentiels post-synaptiques
- PPSE - Potentiel Post-Synaptique Excitateur
- Le neurotransmetteur ouvre des canaux Na⁺ ou ferme des canaux K⁺ sur le neurone post-synaptique. La membrane se dépolarise légèrement. Si la somme des PPSE dépasse le seuil (-55 mV), un potentiel d'action se déclenche.
- Exemple. Glutamate → PPSE (principal neurotransmetteur excitateur du SNC). La dépolarisation est de quelques mV par synapse - il faut souvent des dizaines de PPSE simultanés pour déclencher un PA.
- PPSI - Potentiel Post-Synaptique Inhibiteur
- Le neurotransmetteur ouvre des canaux Cl⁻ ou K⁺. La membrane se hyperpolarise (devient plus négative que -70 mV). Cela s'oppose au déclenchement d'un potentiel d'action.
- Exemple. GABA → PPSI (principal neurotransmetteur inhibiteur). Les benzodiazépines (anxiolytiques) amplifient l'effet du GABA → sédation, anxiolyse.
- Sommation temporelle et spatiale
- Sommation temporelle : plusieurs PA successifs sur la même synapse s'accumulent si leur fréquence est suffisante. Sommation spatiale : plusieurs synapses actives simultanément sur un même neurone contribuent ensemble.
- Exemple. Un neurone moteur de la moelle reçoit des milliers de synapses de différents neurones. La décision de « tirer » ou non est la somme algébrique de tous les PPSE et PPSI reçus à chaque instant.
§4.Principaux neurotransmetteurs
- Acétylcholine (ACh)
- Synapse neuromusculaire, cortex, mémoire. Dégradée par l'acétylcholinestérase dans la fente synaptique. Déficit → Alzheimer.
- Exemple. Le curare (poison des flèches d'Amazonie) bloque les récepteurs ACh de la plaque motrice → paralysie totale sans perte de conscience.
- Dopamine
- Circuits de récompense, motivation, contrôle moteur. Recapturée par des transporteurs. Déficit → Parkinson.
- Exemple. Cocaïne et amphétamines bloquent la recapture de la dopamine → accumulation dans la fente → euphorie intense. Les antipsychotiques bloquent les récepteurs → traitement de schizophrénie.
- Sérotonine
- Humeur, sommeil, appétit. Synthétisée à 95% dans l'intestin (!). Recapturée par SERT.
- Exemple. Les ISRS (Inhibiteurs Sélectifs de la Recapture de la Sérotonine) comme la fluoxétine (Prozac) bloquent SERT → plus de sérotonine disponible → effet antidépresseur.
- Glutamate et GABA
- Glutamate : principal excitateur du SNC. GABA : principal inhibiteur. L'équilibre entre les deux régule l'état d'éveil, l'épilepsie, l'anxiété.
- Exemple. L'alcool potentialise le GABA (sédation) et inhibe le glutamate. La caféine bloque les récepteurs de l'adénosine (neurotransmetteur qui ralentit l'activité neuronale) → éveil.
§5.Élimination des neurotransmetteurs - fin du signal
- Recapture
- Des protéines transporteuses (DAT pour la dopamine, SERT pour la sérotonine, NET pour la noradrénaline) pomponent les neurotransmetteurs de la fente vers le neurone pré-synaptique pour recyclage. C'est la voie la plus rapide.
- Exemple. La cocaïne bloque le DAT (transporteur de la dopamine) → la dopamine reste dans la fente et continue à stimuler les récepteurs → effet euphorisant et addictif.
- Dégradation enzymatique
- Des enzymes dans la fente synaptique dégradent les neurotransmetteurs en molécules inactives. AChE (acétylcholinestérase) dégrade l'acétylcholine en ~1 ms.
- Exemple. Les agents neurotoxiques (sarin, novichok) inhibent l'AChE → l'acétylcholine s'accumule → convulsions, mort par paralysie des muscles respiratoires.
- Diffusion hors de la fente
- Certains neurotransmetteurs (notamment les neuropeptides) diffusent hors de la fente et sont dilués dans le milieu extracellulaire. Mécanisme plus lent.
- Exemple. Les endorphines libérées lors d'un exercice intense diffusent et agissent sur des récepteurs opioïdes distants → 'runner's high', euphorie du sportif.
À retenir
- La synapse chimique convertit le signal électrique (AP) en signal chimique (neurotransmetteurs), puis de nouveau en signal électrique (PPSE/PPSI).
- 5 étapes : AP → Ca²⁺ → fusion vésicules → diffusion NTs → fixation récepteurs.
- PPSE (dépolarisation → excitation) vs PPSI (hyperpolarisation → inhibition). Soma neurone = somme algébrique.
- Principaux NTs : ACh (moteur, mémoire), Dopamine (récompense), Sérotonine (humeur), Glutamate (excitation), GABA (inhibition).
- Élimination : recapture (transporteurs), dégradation enzymatique, diffusion.
- Presque tous les médicaments psychoactifs ciblent la synthèse, la recapture ou les récepteurs des neurotransmetteurs.