Synapse électrique - Electrical synapse

Synapse électrique
Gap cellule jonction-en.svg
Schéma d'une jonction lacunaire
Identifiants
Engrener D054351
E H1.00.01.1.02024
FMA 67130
Terminologie anatomique

Une synapse électrique est un lien mécanique et électriquement conducteur entre deux neurones voisins qui se forme à un espace étroit entre les neurones pré- et postsynaptiques connu sous le nom de jonction lacunaire . Aux jonctions lacunaires, ces cellules s'approchent à environ 3,8 nm les unes des autres, une distance beaucoup plus courte que la distance de 20 à 40 nanomètres qui sépare les cellules au niveau de la synapse chimique . Chez de nombreux animaux , des systèmes électriques à base de synapses coexistent avec des synapses chimiques .

Par rapport aux synapses chimiques , les synapses électriques conduisent les impulsions nerveuses plus rapidement, mais, contrairement aux synapses chimiques, elles manquent de gain - le signal dans le neurone postsynaptique est le même ou plus petit que celui du neurone d'origine. Les bases fondamentales pour percevoir les synapses électriques se résument aux connexons situés dans la jonction lacunaire entre deux neurones. Les synapses électriques se trouvent souvent dans les systèmes neuronaux qui nécessitent la réponse la plus rapide possible, comme les réflexes défensifs. Une caractéristique importante des synapses électriques est qu'elles sont pour la plupart bidirectionnelles (permettent la transmission d'impulsions dans les deux sens).

Structure

Chaque jonction lacunaire (alias jonction nexus) contient de nombreux canaux de jonction lacunaire qui traversent les membranes plasmiques des deux cellules. Avec un diamètre de lumière d'environ 1,2 à 2,0 nm, le pore d'un canal de jonction lacunaire est suffisamment large pour permettre aux ions et même aux molécules de taille moyenne comme les molécules de signalisation de circuler d'une cellule à l'autre, reliant ainsi le cytoplasme des deux cellules . Ainsi, lorsque le potentiel membranaire d'une cellule change, les ions peuvent se déplacer d'une cellule à l'autre, emportant avec eux une charge positive et dépolarisant la cellule postsynaptique.

Les entonnoirs de jonction sont composés de deux hémi-canaux appelés connexons chez les vertébrés, un contribué par chaque cellule au niveau de la synapse . Les connexons sont formés de six sous - unités protéiques de 7,5 nm de long, à quatre passages couvrant la membrane, appelées connexines , qui peuvent être identiques ou légèrement différentes les unes des autres.

Une autapse est une synapse électrique (ou chimique) formée lorsque l'axone d'un neurone se synapse avec ses propres dendrites.

Effets

Il est très rare dans le système neuronal humain mais pourrait encore être trouvé dans certaines régions comme le cristallin. La simplicité des synapses électriques se traduit par des synapses rapides, mais ne pouvant produire que des comportements simples par rapport aux synapses chimiques plus complexes .

  • Sans que les récepteurs aient besoin de reconnaître les messagers chimiques, la transmission du signal au niveau des synapses électriques est plus rapide que celle qui se produit à travers les synapses chimiques, le type prédominant de jonctions entre les neurones. La transmission chimique présente un retard synaptique - les enregistrements des synapses de calmar et des jonctions neuromusculaires de la grenouille révèlent un retard de 0,5 à 4,0 millisecondes - alors que la transmission électrique a lieu presque sans retard. Cependant, la différence de vitesse entre les synapses chimiques et électriques n'est pas aussi marquée chez les mammifères que chez les animaux à sang froid.
  • Parce que les synapses électriques n'impliquent pas de neurotransmetteurs, la neurotransmission électrique est moins modifiable que la neurotransmission chimique.
  • La réponse est toujours du même signe que la source. Par exemple, la dépolarisation de la membrane pré-synaptique induira toujours une dépolarisation dans la membrane post-synaptique, et vice versa pour l' hyperpolarisation .
  • La réponse dans le neurone postsynaptique est en général plus petite en amplitude que la source. La quantité d'atténuation du signal est due à la résistance membranaire des neurones présynaptiques et postsynaptiques.
  • Des changements à long terme peuvent être observés dans les synapses électriques. Par exemple, des changements dans les synapses électriques de la rétine sont observés lors des adaptations à la lumière et à l'obscurité de la rétine.

La vitesse relative des synapses électriques permet également à de nombreux neurones de se déclencher de manière synchrone. En raison de la vitesse de transmission, des synapses électriques se trouvent dans les mécanismes d'évacuation et d'autres processus qui nécessitent des réponses rapides, telles que la réponse au danger du lièvre de mer Aplysia , qui libère rapidement de grandes quantités d'encre pour obscurcir la vision des ennemis.

Normalement, le courant transporté par les ions pourrait voyager dans les deux sens à travers ce type de synapse. Cependant, parfois, les jonctions rectifient les synapses , contenant des canaux ioniques voltage-dépendants qui s'ouvrent en réponse à la dépolarisation de la membrane plasmique d'un axone et empêchent le courant de circuler dans l'une des deux directions. Certains canaux peuvent également se fermer en réponse à une augmentation du calcium ( Ca2+
) ou hydrogène ( H+
) concentration ionique, afin de ne pas propager les dommages d'une cellule à l'autre.

Il existe également des preuves de « plasticité » au niveau de certaines de ces synapses, c'est-à-dire que la connexion électrique qu'elles établissent peut se renforcer ou s'affaiblir en raison de l'activité ou lors de modifications de la concentration intracellulaire de magnésium.

Synapses électriques sont présents dans le système nerveux central et ont été étudiés spécifiquement dans le néocortex , l' hippocampe , du thalamus noyau réticulaire , du locus coeruleus , noyau olivaire inférieur , le noyau mésencéphalique du trijumeau , bulbe olfactif , rétine , et la moelle épinière des vertébrés . D'autres exemples de jonctions communicantes fonctionnelles détectées in vivo se trouvent dans le striatum , le cervelet et le noyau suprachiasmatique .

Histoire

Le modèle d'un réseau réticulaire de cellules directement interconnectées a été l'une des premières hypothèses d'organisation du système nerveux au début du 20e siècle. Cette hypothèse réticulaire était considérée comme en conflit direct avec la doctrine désormais prédominante des neurones , un modèle dans lequel des neurones isolés et individuels se signalent chimiquement à travers les lacunes synaptiques. Ces deux modèles se sont fortement opposés lors de la cérémonie de remise du prix Nobel de physiologie ou médecine de 1906 , au cours de laquelle le prix a été décerné conjointement à Camillo Golgi , réticulaire et biologiste cellulaire largement reconnu, et Santiago Ramón y Cajal , le champion du neurone. doctrine et le père des neurosciences modernes. Golgi a d'abord prononcé sa conférence Nobel, détaillant en partie les preuves d'un modèle réticulaire du système nerveux. Ramón y Cajal est ensuite monté sur le podium et a réfuté les conclusions de Golgi dans sa conférence. Cependant, la compréhension moderne de la coexistence des synapses chimiques et électriques suggère que les deux modèles sont physiologiquement significatifs ; on pourrait dire que le comité Nobel a agi avec beaucoup de prévoyance en décernant le prix conjointement.

Il y a eu un débat important sur la question de savoir si la transmission d'informations entre les neurones était chimique ou électrique dans les premières décennies du XXe siècle, mais la transmission synaptique chimique était considérée comme la seule réponse après la démonstration d' Otto Loewi de la communication chimique entre les neurones et le muscle cardiaque. Ainsi, la découverte de la communication électrique était surprenante.

Les synapses électriques ont été démontrées pour la première fois entre les neurones géants liés à l'évasion chez les écrevisses à la fin des années 1950, et ont ensuite été trouvées chez les vertébrés.

Voir également

Les références

Lectures complémentaires