Structure des cellules nerveuses

STRUCTURE DES CELLULES NERVEUSES

Le cerveau est composé de différents types cellulaires dont les neurones et les cellules gliales. Les neurones sont des cellules ultra-spécialisées pour la communication et très fortement polarisées. Pour communiquer, les neurones transmettent des informations par influx nerveux (ou potentiel d’action) ou par des messagers chimiques (les neurotransmetteurs). Le neurone est formé d’un corps cellulaire (ou soma) et plusieurs prolongements qui s’arborisent plus ou moins abondamment. Ces structures spécialisées sont de deux types : les dendrites et l’axone.

Il existe un très grand nombre de morphotype neuronaux : les neurones en étoile, en corbeille, en chandelier, granulaires, pyramidaux ou ovoïdes etc … Le nombre de prolongations axonales et dendritiques est un élément de classement des neurones. Les neurones présentent une (unipolaires, pseudo-unipolaires) ou deux (bipolaires) ou plusieurs (multipolaires) prolongations (ou neurites). Il existe deux types de neurones :
– Les neurones dits de projection (neurones de Golgi type I), dont les axones projettent vers une ou plusieurs autres structures du système nerveux central situées elles-mêmes à des distances plus ou moins éloignées de leurs somas (exemple : les cellules pyramidales du cortex, les cellules de Purkinje du cervelet).
– Les neurones des circuits locaux (neurones de Golgi type II), dont l’axone est très court, ne quittent pas les limites de la structure où se trouvent leurs somas (exemple: les cellules à panier du cortex de l’hippocampe ou du cervelet).

Les dendrites et le soma neuronaux reçoivent de très nombreux contacts synaptiques venant d’autres neurones et constituent la principale surface de réception du neurone. Les dendrites reçoivent des messages afférents. En réponse à ces messages, le neurone récepteur génère à son tour des potentiels d’action qui se propagent le long de l’axone. Le message électrique ne circule pas d’un neurone à l’autre. Au niveau de l’espace synaptique, qui sépare deux neurones (20-50nm), l’information se propage grâce à une transmission chimique. Quand l’influx nerveux atteint la terminaison synaptique, il y provoque l’entrée d’ions calciques et induit le déplacement vers les terminaisons nerveuses de petites vésicules synaptiques contenant les neurotransmetteurs. La membrane de ces vésicules fusionne alors avec la membrane présynaptique permettant la libération du neurotransmetteur par exocytose dans l’espace synaptique. Une fois libérés, les neurotransmetteurs se fixent sur des récepteurs spécifiques et engendrent la réponse postsynaptique. Le cycle se termine par l’arrêt du message selon 3 modes : 1) diffusion hors de l’espace synaptique, 2) dégradation enzymatique en produits inactifs et/ou 3) recapture par des transporteurs plasmiques.

LES NEUROTRANSMETTEURS

Une molécule peut être qualifiée comme neurotransmetteur à condition qu’elle remplisse différents critères (Schwartz 2000). Elle doit :
➤ Être synthétisée dans certains neurones car aucun des neurotransmetteurs classiques ne passe la barrière hémato-encéphalique d’où la nécessité de la présence de ses précurseurs et de ses enzymes de biosynthèse.
➤ Être présente et stockée au niveau des terminaisons présynaptiques.
➤ Être libérée dans l’espace synaptique : 1) en réponse à un potentiel d’action présynaptique, 2) de façon dépendante des ions calcium, et 3) en quantité suffisante pour induire une réponse de l’élément pré – et/ou postsynaptique.
➤ Posséder des récepteurs spécifiques postsynaptiques (le contact direct de la molécule sur la membrane postsynaptique doit pouvoir reproduire l’effet d’une stimulation présynaptique).
➤ Être inactivée rapidement.

Cependant, cette définition est remise en cause par l’existence de substances endogènes qui ne sont pas synthétisées par les neurones ou qui ne sont pas stockées dans les vésicules synaptiques tels que le monoxyde d’azote, le monoxyde de carbone, l’anandamide (Boehning & Snyder 2003). On distingue trois principales classes de neurotransmetteurs : les neurotransmetteurs classiques, les neuropeptides et les neurotransmetteurs atypiques.

Les catécholamines:
♦ La dopamine (DA), la noradrénaline (NA), l’adrénaline (A) Les autres monoamines biogènes :
♦ La sérotonine (5-HT), l’histamine (HIS) L’acétylcholine (ACh) Les acides aminés
♦ Excitateurs : glutamate (Glu), l’aspartate (Asp)
♦ Inhibiteurs : l’acide gamma aminobutyrique (GABA) et la glycine (Gly).

LES TRANSPORTEURS

Il existe deux types de transporteurs : vésiculaires et plasmatiques. Ces transporteurs appartiennent à la grande famille des « SoLute Carriers » ou SLC. Cette famille regroupent des transporteurs aux propriétés structurales et fonctionnelles similaires. Les neurotransmetteurs classiques, après synthèse, sont accumulés dans des vésicules synaptiques par des transporteurs vésiculaires. À l’arrivée d’un potentiel d’action, les vésicules libèrent leur contenu dans la fente synaptique par exocytose. Une fois libérés, les neurotransmetteurs se fixent sur des récepteurs qui leur sont spécifiques et induisent une réponse postsynaptique. La réaction se termine par l’arrêt du message de trois façons différentes : 1) diffusion hors de l’espace synaptique, 2) dégradation enzymatique en produits inactifs et/ou 3) recapture par des transporteurs plasmiques.

Les transporteurs vésiculaires

Le dynamisme de ces transporteurs dépend du gradient de protons (H+ ) généré par l’ATPase vacuolaire (V-ATPase) présente sur les vésicules synaptiques (Beyenbach & Wieczorek 2006, Gasnier 2000, Ozkan & Ueda 1998). La V-ATPase utilise l’énergie de l’hydrolyse de l’ATP en ADP pour accumuler les ions H+ dans les vésicules synaptiques, créant un fort gradient transmembranaire (∆µH+). Ce gradient de protons entre le cytoplasme et la lumière vésiculaire peut être divisé en deux composantes : 1) le gradient de pH (ou ∆pH), dû à l’acidité importante de l’intérieur de la vésicule, et 2) le gradient électrique (ou ∆ψ) rattaché aux charges positives dans la vésicule. Ces deux composantes sont également modulées par la perméabilité aux ions chlore de la vésicule. Pour un (∆µH+ ) constant, plus la perméabilité au Cl- est élevée, plus la composante ∆pH sera importante. L’amoncellement de charges négatives dans la lumière vésiculaire réduit le ∆ψ sans nuancer le gradient de pH et détermine donc les proportions de ∆ψ et de ∆pH (Figure 3b) (Reimer et al. 2001).

Trois familles de transporteurs vésiculaires des neurotransmetteurs classiques ont été identifiées biochimiquement dans le cerveau puis caractérisées d’un point de vue moléculaire.

1) Une famille comprend les transporteurs vésiculaires des amines dont ceux des monoamines (VMAT1 et VMAT2) et celui de l’acétylcholine (VAChT). Ces neurotransmetteurs se présentent sous forme cationique au pH cytoplasmique. L’activité de ces transporteurs dépend principalement de la composante ∆pH. Elle permet l’échange d’une molécule de neurotransmetteur contre deux protons (Eiden 2000, Parsons 2000).

2) La deuxième famille est constituée d’un seul membre, le transporteur vésiculaire des acides aminés inhibiteurs (VIAAT ou VGAT) qui a pour substrats le GABA et la glycine (Sagne et al. 1997). Au pH cytoplasmique, le GABA et la glycine sont neutres. L’activité de VIAAT ou VGAT dépend à la fois du ∆ψ et du ∆pH et permet l’échange d’une molécule de neurotransmetteur contre un proton (Gasnier 2000, Hell et al. 1990).

3) La dernière famille regroupe les trois transporteurs vésiculaires du glutamate (VGLUT1-3). Le glutamate est sous forme anionique au pH cytoplasmique. L’activité des VGLUTs dépend principalement du ∆ψ ((Maycox et al. 1988). Cependant, on ignore si les VGLUTs transportent seulement le glutamate dans la vésicule ou s’il y a un échange du glutamate avec un proton (Maycox & Jahn 1990, Tabb et al. 1992).

Le rapport de stage ou le pfe est un document d’analyse, de synthèse et d’évaluation de votre apprentissage, c’est pour cela rapport-gratuit.com propose le téléchargement des modèles complet de projet de fin d’étude, rapport de stage, mémoire, pfe, thèse, pour connaître la méthodologie à avoir et savoir comment construire les parties d’un projet de fin d’étude.

Table des matières

INTRODUCTION
-I- Structure des cellules nerveuses
-II- Les neurotransmetteurs
-III- Les transporteurs
-III-1- Les transporteurs vésiculaires
-III-2 Les transporteurs plasmiques
-IV- La neurotransmission glutamatergique
-IV-1 Rappels historiques
-IV-2 Voies anatomiques glutamatergiques
-IV-3 Description histologique des structures d’intéret
-IV-4 Métabolisme du glutamate
-V- Les transporteurs vésiculaires du glutamate
-V-1 Le transport vésiculaire du glutamate et ses inhibiteurs
-V-2 Découverte des transporteurs vésiculaires du glutamate
-V-3 Structure tridimensionnelle des VGLUTs
-V-4 Localisation anatomique des VGLUTs
-V-5 Expression de VGLUT3 dans des neurones hétérologues
-VI- Deux pathologies liées au glutamate
-VI-1 La maladie d’Alzheimer
-VI-2 L’autisme
CONCLUSION
Bibliographie