# Transmission synaptique et plasticité LTP/LTD Neurosciences cliniques · Bachelor 3 > Synapse chimique, récepteurs AMPA et NMDA, potentialisation et dépression à long terme. ## Introduction La synapse chimique transmet l'information d'un neurone à l'autre grâce à un neurotransmetteur. L'arrivée d'un potentiel d'action dans la terminaison présynaptique ouvre des canaux calciques voltage-dépendants; l'entrée de calcium déclenche la fusion des vésicules synaptiques avec la membrane, via le complexe SNARE, et la libération du neurotransmetteur dans la fente. Celui-ci se fixe sur des récepteurs postsynaptiques ionotropes ou métabotropes et produit un potentiel postsynaptique excitateur ou inhibiteur. Le neurone postsynaptique intègre des milliers d'entrées par sommation spatiale et temporelle. Au niveau des synapses glutamatergiques, deux récepteurs ionotropes jouent un rôle central: le récepteur AMPA, qui assure la transmission rapide de base, et le récepteur NMDA, qui est bloqué par le magnésium au potentiel de repos et ne s'ouvre que si la dépolarisation et la liaison du glutamate coïncident. Il agit donc comme un détecteur de coïncidence. Cette propriété fonde la plasticité synaptique. Une activation forte et répétée entraîne une entrée de calcium importante, l'activation de la kinase CaMKII et l'insertion de récepteurs AMPA: c'est la potentialisation à long terme. Une activation faible et prolongée produit une dépression à long terme par retrait de récepteurs AMPA. Ces mécanismes sont étudiés comme substrats de la mémoire, notamment dans l'hippocampe, et sont altérés dans plusieurs maladies neurologiques. ## Objectifs d'apprentissage - Décrire les étapes de la transmission synaptique chimique, de l'entrée du calcium à la réponse postsynaptique - Distinguer potentiels postsynaptiques excitateurs et inhibiteurs et expliquer la sommation - Expliquer le rôle de détecteur de coïncidence du récepteur NMDA - Comparer les mécanismes de la LTP et de la LTD ## Concepts clés - **Libération du neurotransmetteur** : L'entrée de calcium dans la terminaison présynaptique déclenche l'exocytose des vésicules synaptiques grâce aux protéines SNARE et à la synaptotagmine. La toxine botulique clive des protéines SNARE et bloque la libération d'acétylcholine. - **Potentiels postsynaptiques** : Un potentiel postsynaptique excitateur dépolarise la membrane, un potentiel inhibiteur l'hyperpolarise ou la stabilise. Le neurone additionne ces signaux dans l'espace et dans le temps pour décider de l'émission d'un potentiel d'action au cône d'implantation. - **Récepteurs AMPA et NMDA** : Le récepteur AMPA laisse passer le sodium lors de la transmission rapide. Le récepteur NMDA est perméable au calcium et nécessite à la fois la liaison du glutamate et une dépolarisation qui chasse le magnésium. - **Potentialisation à long terme** : Une stimulation à haute fréquence provoque un fort influx calcique via les récepteurs NMDA, active CaMKII et augmente le nombre et la conductance des récepteurs AMPA. L'efficacité synaptique reste accrue pendant des heures ou davantage. - **Dépression à long terme** : Une stimulation basse fréquence et prolongée entraîne une entrée modeste de calcium, active des phosphatases et provoque l'internalisation des récepteurs AMPA, ce qui diminue la force de la synapse. ## Conclusion La synapse chimique n'est pas un simple relais: sa force varie selon l'activité passée, grâce à des mécanismes tels que la LTP et la LTD qui modifient le nombre de récepteurs AMPA. Le récepteur NMDA, par sa dépendance au voltage, est la clé de cette plasticité. Ces notions éclairent les bases cellulaires de la mémoire, ainsi que les mécanismes de l'excitotoxicité et de plusieurs cibles pharmacologiques, de la mémantine aux antagonistes glutamatergiques étudiés en recherche. ## Cartes ### Quel événement présynaptique déclenche la libération du neurotransmetteur ? L'entrée de calcium par les canaux calciques voltage-dépendants lors de l'arrivée du potentiel d'action. ### Quelles protéines permettent la fusion des vésicules synaptiques ? Le complexe SNARE, régulé par la synaptotagmine qui sent le calcium. ### Quel est l'effet de la toxine botulique ? Elle clive des protéines SNARE, bloque la libération d'acétylcholine à la jonction neuromusculaire et provoque une paralysie flasque. ### Quelle est la différence entre PPSE et PPSI ? Le PPSE dépolarise le neurone postsynaptique et rapproche du seuil, le PPSI l'hyperpolarise ou le stabilise et l'en éloigne. ### Qu'est-ce que la sommation temporelle ? L'addition de potentiels postsynaptiques successifs reçus au même endroit en un court intervalle. ### Pourquoi le récepteur NMDA est-il un détecteur de coïncidence ? Il s'ouvre uniquement si le glutamate est lié et que la membrane est assez dépolarisée pour chasser le magnésium qui bloque le canal. ### Quel ion entre massivement par le récepteur NMDA et déclenche la plasticité ? Le calcium. ### Quel récepteur assure la transmission glutamatergique rapide de base ? Le récepteur AMPA, perméable principalement au sodium. ### Quelle kinase est essentielle à l'induction de la LTP ? La CaMKII, activée par le calcium, qui phosphoryle les récepteurs AMPA et favorise leur insertion. ### Quelle structure est le modèle classique d'étude de la LTP ? L'hippocampe, en particulier la synapse entre collatérales de Schaffer et neurones de CA1. ### Quel type de stimulation favorise la LTD ? Une stimulation de basse fréquence et prolongée, produisant un faible influx calcique. ### Quel est l'effet de la mémantine, antagoniste NMDA, dans la maladie d'Alzheimer ? Elle réduit l'activation excessive tonique des récepteurs NMDA, impliquée dans l'excitotoxicité, tout en préservant la transmission physiologique. ### Qu'est-ce que l'excitotoxicité ? Une mort neuronale causée par une stimulation excessive des récepteurs glutamatergiques et un influx calcique toxique, par exemple lors d'une ischémie. ## Glossaire - **Vésicule synaptique** : Organite présynaptique rempli de neurotransmetteur qui fusionne avec la membrane lors de l'exocytose. - **Potentiel postsynaptique excitateur** : Dépolarisation locale de la membrane postsynaptique induite par l'ouverture de canaux cationiques. - **Récepteur NMDA** : Récepteur-canal du glutamate perméable au calcium, bloqué par le magnésium au repos. - **Récepteur AMPA** : Récepteur-canal du glutamate responsable de la transmission excitatrice rapide. - **Potentialisation à long terme** : Renforcement durable de l'efficacité synaptique après une activation à haute fréquence. - **Dépression à long terme** : Affaiblissement durable de l'efficacité synaptique, induit par une activation basse fréquence prolongée. - **Sommation spatiale** : Addition de potentiels postsynaptiques provenant de différentes synapses simultanément actives. - **Excitotoxicité** : Lésion neuronale par stimulation excessive des récepteurs glutamatergiques et surcharge calcique. https://ruvy.ch/decks/-P5CPpjFEjXvWaH2MEP5