Concept clé : la diffusion latérale des récepteurs AMPA
La transmission entre neurone s’effectue par l’intermédiaire d’une synapse, composé d’un neurone pré-synaptique et d’un neurone post-synaptique. L’espace entre ces éléments, où sont libérés les neurotransmetteurs, indispensable à la transmission synaptique, se nomme la fente synaptique.
La transmission synaptique excitatrice est assurée par des récepteurs au Glutamate, un neurotransmetteur majoritaire du système nerveux central. Dans le cadre de cet article, nous nous intéressons plus particulièrement aux récepteurs ionotropiques du glutamate : les récepteurs AMPA, nommés ainsi en raison de leur affinité avec l'acide aminométhylphosphonique, produit de dégradation du glyphosate. Dans les neurones post-synaptiques les récepteurs AMPA peuvent être soit mobile individuellement, ils représentent une fraction de récepteurs libres de mouvements ; soit immobile, ils représentent la fraction de récepteurs principalement ancrés dans les densités post-synaptique (PSD, Post-Synaptic Density) de la membrane.
La PSD est un réseau de plusieurs centaines de protéines situées à l’intérieur et à proximité de la membrane post-synaptique. Elle est constituée par des molécules d'ancrage et d'échafaudage, d'enzymes de signalisation et de composants cytosquelettiques qui organisent spatialement et fonctionnellement les récepteurs des neurotransmetteurs, dans le but de maximiser l’efficacité de la transmission synaptique.
Pour cela les récepteurs AMPA sont organisés en nano-domaines localisés au niveau du site de libération pré-synaptique du glutamate. Cependant une partie de ces récepteurs sont également présents hors de la synapse dans la membrane extra-synaptique et dans les réserves intra-cellulaires. Un échange constant des récepteurs entre ces différents pools ajuste en permanence le nombre de récepteurs aux synapses, afin de réguler l’éfficacité de la transmission synaptique. Cet échange se produit par 2 types de mécanismes : par diffusion latérale des récepteurs et par leurs recyclages (par des mécanismes d’endo et d’exocytose).
La diffusion latérale a pu être mis en évidence par l’avancé des techniques microscopiques, en particulier grâce à la “single-particle tracking technique”. La diffusion latérale des récepteurs AMPA désigne leur capacité à se déplacer à la surface des membranes synaptiques et extra-synaptiques afin de remplacer les récepteurs désensibilisés suite à la fixation du glutamate. Le déplacement de ces récepteurs peut être de plusieurs microns par seconde grâce à la propriété de mosaïque fluide de la membrane plasmique. Les nano-domaines sont donc dynamiques dans leur forme et leur position au niveau des synapses, ils peuvent se former ou disparaitre en quelques minutes, bien qu'une stabilité d’une heure soit fréquemment observée. Cette stabilité est flexible puisque ces récepteurs peuvent également diffuser librement en dehors des nano-domaines.
Des protéines permettent d’orienter les récepteurs AMPA vers le lieu approprié et donc de mettre en place le phénomène de diffusion latérale. Ces protéines sont connues pour interagir initialement avec les AMPAR : GRIP, PICK1, PSD95 …
Le phénomène de diffusion latéral serait donc indispensable pour renouveler les récepteurs désensibilisés et rafraîchir la sensibilité au glutamate de la PSD, en interaction avec le recyclage interne des récepteurs et leurs ancrages au niveau de la PSD. Cette diffusion est si rapide (quelques millisecondes) qu’elle permet de contrôler la transmission de l’influx nerveux. Lorsque ce mouvement des récepteurs n’est pas assuré et que les récepteurs désensibilisés sont maintenus immobiles, la transmission synaptique est inefficace au-delà d’un certain seuil de stimulation (10Hz).
La diffusion latérale peut être modulée par différents facteurs, dont par exemple l’augmentation de la concentration intra-cellulaire de calcium. Or, les mécanismes de plasticité à court (short term plasticity - STP) et long terme (Long term plasticity - LTP) en réponse à l’activité neuronale mettent souvent en jeu des variations de calcium intracellulaire. De cette façon, il apparaît que le mécanisme de diffusion latérale des récepteurs AMPA est impliqué dans la plasticité des synapses excitatrices.
Dans cet article, les auteurs pointent le fait que la troncation de NLG1 n'affecte pas l’organisation intrinsèque des nano-domaines de récepteurs dans la PSD, ni l'équilibre entre les AMPAR piégés et mobiles. Cependant, la partie C-ter de NLG1 est indispensable pour assurer une transmission synaptique efficace car il permet de maintenir les AMPAR ancrés dans les nano-domaines, alignés face aux sites actif de libération durant un temps spécifique. Il n’affecte donc pas directement le mécanisme de diffusion latérale, mais il est nécessaire pour que la plasticité de la synapse excitatrice puisse être efficace.
Figure 2 : représentation des mécanismes de diffusion latérale et de recyclage des récepteurs à la membrane post-synaptique
La transmission entre neurone s’effectue par l’intermédiaire d’une synapse, composé d’un neurone pré-synaptique et d’un neurone post-synaptique. L’espace entre ces éléments, où sont libérés les neurotransmetteurs, indispensable à la transmission synaptique, se nomme la fente synaptique.
La transmission synaptique excitatrice est assurée par des récepteurs au Glutamate, un neurotransmetteur majoritaire du système nerveux central. Dans le cadre de cet article, nous nous intéressons plus particulièrement aux récepteurs ionotropiques du glutamate : les récepteurs AMPA, nommés ainsi en raison de leur affinité avec l'acide aminométhylphosphonique, produit de dégradation du glyphosate. Dans les neurones post-synaptiques les récepteurs AMPA peuvent être soit mobile individuellement, ils représentent une fraction de récepteurs libres de mouvements ; soit immobile, ils représentent la fraction de récepteurs principalement ancrés dans les densités post-synaptique (PSD, Post-Synaptic Density) de la membrane.
La PSD est un réseau de plusieurs centaines de protéines situées à l’intérieur et à proximité de la membrane post-synaptique. Elle est constituée par des molécules d'ancrage et d'échafaudage, d'enzymes de signalisation et de composants cytosquelettiques qui organisent spatialement et fonctionnellement les récepteurs des neurotransmetteurs, dans le but de maximiser l’efficacité de la transmission synaptique.
Pour cela les récepteurs AMPA sont organisés en nano-domaines localisés au niveau du site de libération pré-synaptique du glutamate. Cependant une partie de ces récepteurs sont également présents hors de la synapse dans la membrane extra-synaptique et dans les réserves intra-cellulaires. Un échange constant des récepteurs entre ces différents pools ajuste en permanence le nombre de récepteurs aux synapses, afin de réguler l’éfficacité de la transmission synaptique. Cet échange se produit par 2 types de mécanismes : par diffusion latérale des récepteurs et par leurs recyclages (par des mécanismes d’endo et d’exocytose).
La diffusion latérale a pu être mis en évidence par l’avancé des techniques microscopiques, en particulier grâce à la “single-particle tracking technique”. La diffusion latérale des récepteurs AMPA désigne leur capacité à se déplacer à la surface des membranes synaptiques et extra-synaptiques afin de remplacer les récepteurs désensibilisés suite à la fixation du glutamate. Le déplacement de ces récepteurs peut être de plusieurs microns par seconde grâce à la propriété de mosaïque fluide de la membrane plasmique. Les nano-domaines sont donc dynamiques dans leur forme et leur position au niveau des synapses, ils peuvent se former ou disparaitre en quelques minutes, bien qu'une stabilité d’une heure soit fréquemment observée. Cette stabilité est flexible puisque ces récepteurs peuvent également diffuser librement en dehors des nano-domaines.
Des protéines permettent d’orienter les récepteurs AMPA vers le lieu approprié et donc de mettre en place le phénomène de diffusion latérale. Ces protéines sont connues pour interagir initialement avec les AMPAR : GRIP, PICK1, PSD95 …
Le phénomène de diffusion latéral serait donc indispensable pour renouveler les récepteurs désensibilisés et rafraîchir la sensibilité au glutamate de la PSD, en interaction avec le recyclage interne des récepteurs et leurs ancrages au niveau de la PSD. Cette diffusion est si rapide (quelques millisecondes) qu’elle permet de contrôler la transmission de l’influx nerveux. Lorsque ce mouvement des récepteurs n’est pas assuré et que les récepteurs désensibilisés sont maintenus immobiles, la transmission synaptique est inefficace au-delà d’un certain seuil de stimulation (10Hz).
La diffusion latérale peut être modulée par différents facteurs, dont par exemple l’augmentation de la concentration intra-cellulaire de calcium. Or, les mécanismes de plasticité à court (short term plasticity - STP) et long terme (Long term plasticity - LTP) en réponse à l’activité neuronale mettent souvent en jeu des variations de calcium intracellulaire. De cette façon, il apparaît que le mécanisme de diffusion latérale des récepteurs AMPA est impliqué dans la plasticité des synapses excitatrices.
Dans cet article, les auteurs pointent le fait que la troncation de NLG1 n'affecte pas l’organisation intrinsèque des nano-domaines de récepteurs dans la PSD, ni l'équilibre entre les AMPAR piégés et mobiles. Cependant, la partie C-ter de NLG1 est indispensable pour assurer une transmission synaptique efficace car il permet de maintenir les AMPAR ancrés dans les nano-domaines, alignés face aux sites actif de libération durant un temps spécifique. Il n’affecte donc pas directement le mécanisme de diffusion latérale, mais il est nécessaire pour que la plasticité de la synapse excitatrice puisse être efficace.
 |
| Figure 2 : représentation des mécanismes de diffusion latérale et de recyclage des récepteurs à la membrane post-synaptique |
Comments
Post a Comment