Partie III: Synapse: la communication interneuronale!  
 

Objectifs:   

- Démontrer le fonctionnement de la synapse 
- Démontrer le fonctionnement de la dendrite 
- Démontrer le fonctionnement du corps cellulaire

> Les synapses

Le potentiel d’action, ayant été créé par le corps cellulaire d’un neurone et s’étant propagé sur son axone et ses terminaisons axonales, est maintenant rendu à l’extrémité du neurone, à ses synapses. C’est ici que ce potentiel d ’action sera transcodé en messages chimiques et envoyé à des milliers d’autres neurones! C’est cela qui fait la force et la grandeur du réseau de neurones que constitue le cerveau: chaque neurone est connecté, grâce à ses synapses, à plus de 10000 autres neurones! Un seul potentiel d’action créé par le corps cellulaire d’un seul neurone est donc envoyé à des milliers d ’autres! Nous verrons donc dans cette partie le potentiel d’action  se  faire   envoyer  par   les  synapses  d’un neurone à plusieurs autres neurones, se faire recevoir par les dendrites de ces neurones, pour finalement aboutir au corps cellulaire de ces neurones, pour peut-être y être régénéré... 

Comme nous l’avons vu précédemment, l’axone des neurones se subdivise en terminaisons axonales, et ces dernières portent chacune à leur extrémité une synapse. Nous avons vu aussi que les synapses transcodent le signal électrique (potentiel d ’action) en signaux chimiques. Finalement, le neurone qui envoie l’information est appelé neurone présynaptique, celui qui reçoit l’information est appelé neurone postsynaptique. Comme nous pouvons le constater sur l’image 3.3, un neurone peut être à la fois postsynaptique et présynaptique. En effet, un neurone peut au même moment recevoir des informations de ses dendrites connectées aux synapses de neurones présynaptiques, et envoyer des informations  grâce à ses synapses connectées aux dendrites des neurones postsynaptiques.Voyons donc maintenant les différentes composantes de la synapse, qui lui permettent de coder et d’envoyer le potentiel d’action en messages chimiques à d’autres neurones.

1- Il est très important de savoir premièrement que, entre la synapse du neurone présynaptique et la dendrite du neurone postsynaptique, se trouve un espace de 20 nm de largeur, appelé fente synaptique. Cela nous démontre donc enfin que les synapses  ne  communiquent  pas avec les autres neurones de façon électrique puisqu’elles en sont séparées par un espace, et de ce fait n’y  touchent pas. 2- Les synapses communiquent avec les autres neurones grâce à de petites particules qu’elles libèrent. Ces petites particules s’appellent en fait neurotransmetteurs ou neuromédiateurs. Ces particules sont stockées dans de petits sacs, les vésicules synaptiques, extrêmement nombreuses dans les synapses des neurones.

3- Lorsqu’un potentiel d’action arrive aux synapses, leurs vésicules synaptiques s’ouvrent, laissant sortir, par diffusion, les neurotransmetteurs. Ceux-ci passent donc à travers la membrane de la synapse et vont se fixer aux chémorécepteurs de la membrane de la dendrite du neurone postsynaptique. En se fixant à   ces  chémorécepteurs,  les   neuromédiateurs créent
un potentiel local sur la dendrite du neurone postsynaptique, qui ira finalement stimuler le corps cellulaire de ce neurone lui demandant d’envoyer un nouveau potentiel d’action.

4- Enfin, dans chacune des synapses se trouvent des  mitochondries, gros organismes servant à la respiration cellulaire.

Nous sommes maintenant rendus à élaborer un peu plus sur les neurotransmetteurs, ces particules si importantes pour les neurones, puisque ce sont elles qui codent les messages dans les connections synaptiques-dendritiques.

Jusqu’à maintenant, on a identifié plus de 30 neurotransmetteurs. L ’acétylcholine et la noradrénaline se trouvent dans des neurones pouvant être situés partout dans le corps, tandis que la sérotonine, la dopamine, l’acide glutamique et l’acide gamma-aminobutyrique ne se trouvent que dans des neurones situés dans le système nerveux central. Chaque neurotransmetteur se retrouve dans des groupes précis de neurones ayant chacun sa tâche spécifique. L’acétylcholine est connue pour son rôle dans les jonctions neuromusculaires, entre les motoneurones et les muscles squelettiques.  Aussi, la maladie d’Alzheimer serait entre autre dûe  à un manque d’acétylcholine dans le cerveau. La noradrénaline, pour sa part, joue un rôle important dans la réaction de l’organisme au stress. Enfin, la maladie du Parkinson est souvent traitée grâce à la dopamine, neurotransmetteur des neurones intervenant dans l’activité musculaire. En effet,  une personne atteinte du Parkinson, a un manque de dopamine.

Maintenant que nous connaissons un peu plus l’importance des neurotransmetteurs, voyons comment ils font pour exciter ou inhiber les dendrites des neurones postsynaptiques.
 


   
Le potentiel d’action, après avoir été créé par le corps cellulaire et conduit par l ’axone et les terminaisons axonales, se rend jusqu’aux synapses, pour être envoyé à des milliers et des milliers d’autres neurones. Les derniers électrorécepteurs sodium (sur   l ’image 1) feront entrer, comme à l’habitude lorsque le neurone est dépolarisé, des ions sodium à l’intérieur de la synapse, pour la dépolariser à son tour. En faisant cela, les électrorécepteurs calcium voisins (et oui, cela existe!), s’ouvriront et feront entrer des ions calcium à l’intérieur (ceux-ci plus nombreux à l’extérieur qu’à l’intérieur). Les ions calcium se fixeront aux vésicules synaptiques et celles-ci, déséquilibrées par la présence de ces ions, s’ouvriront, et laisseront sortir les molécules de neurotransmetteurs (image 2)!
 


Après que les vésicules synaptiques se soient ouvertes, les molécules de neurotransmetteurs diffusent à travers la membrane de la synapse jusqu’à une dendrite du neurone postsynaptique. Une molécule de neurotransmetteur réussit à se lier au chémorécepteur de cette dendrite. Le chémorécepteur la transforme donc (image 3) pour ensuite l’envoyer à l’électrorécepteur sodium voisin (image 4). Finalement, ce dernier crée un potentiel local en faisant entrer des ions sodium à l’intérieur de la dendrite et en ouvrant les électrorécepteurs voisins, qui dépolariseront la membrane à leur tour! Ce type d’électrorécepteur ne s’ouvre donc que lorsqu’une molécule de neurotransmetteur transformée par le chémorécepteur se lie à lui. Le chémorécepteur joue donc un rôle d’intermédiaire, pour faire accepter la molécule de neurotransmetteur par l’électrorécepteur sodium.


Enfin, après avoir fait ouvrir les vésicules synaptiques, les ions calcium se font sortir par la pompe à calcium (image 5). Les molécules de neurotransmetteurs quant à elles, peuvent être soient désintégrées par une enzyme ou réabsorbées par les vésicules synaptiques où elles pourront être encore utilisées. Dans les deux cas, il est extrêmement important d’enlever ces molécules de neurotransmetteurs de la fente synaptique, sinon, des potentiels locaux seraient constamment créés sur le neurone postsynaptique. Finalement, ce qui fait qu’un potentiel local est inhibiteur ou excitateur dépend du chémorécepteur de la membrane du neurone postsynaptique. En effet, ce chémorécepteur est configuré pour transformer la molécule de neurotransmetteur qui se fixe à lui, d’une telle façon pour que, lorsqu’elle est transformée, elle puisse ouvrir soit un électrorécepteur sodium ou soit un électrorécepteur potassium, en se fixant après (comme dans l ’image 6). Si elle ouvre un électrorécepteur sodium, celui-ci fait entrer des ions positifs et crée un potentiel local positif, tandis que si elle ouvre un électrorécepteur potassium, celui-ci fait sortir des ions positifs, et crée de ce fait un potentiel local négatif, donc inhibiteur.


L’opium est une drogue qui agit directement sur les chémorécepteurs des dendrites des neurones. En effet, cette drogue se lie aux chémorécepteurs des neurones d’une partie du cerveau -ayant comme rôle de contrôler la transmission des influx de la douleur- et empêche ainsi les neurotransmetteurs de s’y fixer. Cela bloque la transmission des influx de la douleur et le cerveau n’est ainsi plus informé de la douleur dans une partie du corps, et ne donne donc plus l’ordre à l’organisme de s’éloigner de la source qui provoque cette douleur… Évidemment, la consommation d’opium peut être extrêmement dangereuse…

Nous avons donc enfin compris les synapses et la transmission chimique des messages d’une synapse à une dendrite. Nous verrons donc maintenant le fonctionnement de la propagation des potentiels locaux dans les dendrites, et après, la sommation de ces potentiels locaux et peut être la dépolarisation complète du neurone, dans le corps cellulaire.


La synapse est donc la zone de contact entre le bouton synaptique d’un neurone présynaptique et une dendrite (ou corps cellulaire) d’un neurone postsynaptique. Les vésicules synaptiques stockent les molécules de neurotransmetteurs (éléments qui codent chimiquement les messages dans les synapses). Lorsque des ions calcium se lient aux vésicules, elles s’ouvrent et libèrent les neurotransmetteurs. Ceux-ci diffusent dans la fente synaptique (espace qui sépare le bouton synaptique de la dendrite). Une des molécules se lie à un chémorécepteur, situé sur une des dendrites du neurone postsynaptique. Le chémorécepteur la transforme et elle se lie, après sa transformation, à un électrorécepteur sodium ou potassium, cela dépendant  du chémorécepteur. Il se crée donc un potentiel local excitateur ou inhibiteur, selon le type d'ions entrés dans la membrane de la dendrite. 


David Laflamme, école secondaire Montcalm, expo-sciences Bell, tous droits réservés.