par conséquent, la compréhension de cette synapse amène à comprendre les autres. Par conséquent, nous allons d’abord discuter du processus de transmission synaptique à la jonction neuromusculaire squelettique.,

Les caractéristiques de la jonction synaptique à la jonction neuromusculaire sont présentés dans la figure à gauche. Les fibres musculaires squelettiques sont innervées par les motoneurones dont les corps cellulaires sont situés dans la corne ventrale de la moelle épinière. La région terminale de l’axone donne lieu à des processus très fins qui courent le long des cellules musculaires squelettiques. Le long de ces processus sont des structures spécialisées connues sous le nom de synapses. La synapse particulière faite entre un motoneurone spinal et une cellule musculaire squelettique est appelée plaque d’extrémité motrice en raison de sa structure spécifique.,

la synapse à la jonction neuromusculaire présente trois caractéristiques des synapses chimiques dans le système nerveux. Premièrement, il existe une séparation distincte entre la membrane présynaptique et la membrane postsynaptique. L’espace entre les deux est connu comme la fente synaptique. L’espace nous dit qu’il doit y avoir un mécanisme de signalisation intermédiaire entre le neurone présynaptique et le neurone postsynaptique afin d’avoir un flux d’informations à travers la fente synaptique. Deuxièmement, il existe une densité élevée caractéristique de petites vésicules sphériques., Ces vésicules synaptiques contiennent des substances neurotransmetteurs. Les Synapses sont également associées à une densité élevée de mitochondries. Troisièmement, dans la plupart des cas, il existe un épaississement caractéristique de la membrane postsynaptique, qui est dû au moins en partie au fait que la membrane postsynaptique a une densité élevée de récepteurs spécialisés qui se lient aux substances transmettrices chimiques libérées par le neurone présynaptique. Des détails supplémentaires sur les caractéristiques morphologiques des jonctions synaptiques sont fournis dans les chapitres 8 et 10.

4.,2 Physiologie de la Transmission Synaptique à la Jonction Neuromusculaire

La figure de droite illustre dans un très schématique manière comment il est possible d’étudier la physiologie de la transmission synaptique à la jonction neuromusculaire squelettique dans les moindres détails. Un morceau de muscle et son nerf attaché sont placés dans une petite chambre expérimentale remplie d’une solution de sonnerie appropriée. Le potentiel de repos de la cellule musculaire est enregistré avec une microélectrode. Des électrodes sont également placées à la surface de l’axone nerveux., De brèves décharges électriques provoquent l’initiation de potentiels d’action qui se propagent au terminal synaptique.

la figure ci-dessous illustre deux types de changements potentiels qui ont été enregistrés dans une telle préparation nerveuse-musculaire isolée. L’expérience illustre également les propriétés d’un médicament puissant, le curare, qui s’est avéré très utile pour étudier le processus de transmission synaptique à la jonction neuromusculaire squelettique. La partie A illustre la séquence des changements potentiels enregistrés dans la cellule musculaire à la suite de la stimulation de l’axone moteur., La flèche indique le moment où le choc est délivré à l’axone du moteur. Notez qu’il y a une période de repos après le choc. Le retard est dû au temps qu’il faut pour que le potentiel d’action dans l’axone moteur se propage à partir de son site d’initiation. Après le retard, il existe deux types de potentiels enregistrés dans la cellule musculaire. Premièrement, il y a un potentiel en évolution relativement lente qui sera au centre de la discussion suivante., Si c’initiale lente potentiel est suffisamment grand, tel qu’il est normalement dans les cellules musculaires squelettiques, un deuxième potentiel, un potentiel d’action, est induite dans les cellules musculaires.

des potentiels d’Action dans les cellules musculaires squelettiques sont dues à des mécanismes ioniques similaires à ceux décrits précédemment. Plus précisément, il y a un changement dépendant de la tension de la perméabilité Na+ suivi d’une augmentation retardée de la perméabilité K+. (Pour les cellules musculaires lisses et des cellules musculaires cardiaques les mécanismes ioniques sont toutefois différentes.,)

l’événement sous-jacent qui déclenche le potentiel d’action peut être révélé en profitant du curare, un poison de flèche utilisé par certains Indiens D’Amérique du Sud. Une faible dose de curare (Partie B) réduit l’événement sous-jacent, mais il n’est toujours pas suffisamment réduit pour tomber en dessous du seuil. Si une dose de curare un peu plus élevée est administrée (Partie C), l’événement sous-jacent lent devient sous-seuil. Le signal sous-jacent est connu sous le nom de potentiel de la plaque d’extrémité (EPP) car il s’agit d’un changement potentiel enregistré au niveau de la plaque d’extrémité du moteur. Généralement, il est connu comme un potentiel postsynaptique excitateur (PPSE).,

le Curare bloque le potentiel de la plaque d’extrémité car il s’agit d’un inhibiteur compétitif de l’acétylcholine (ACh), l’émetteur libéré au terminal présynaptique. Le Curare ne bloque pas la conductance Na + dépendante de la tension ou la conductance K+ dépendante de la tension qui sous-tend le potentiel d’action musculaire. Le Curare affecte le stimulus (L’EPSP) qui conduit normalement à l’initiation du potentiel d’action musculaire. Un animal empoisonné au curare s’asphyxie car le processus de transmission neuromusculaire aux muscles respiratoires est bloqué.,

normalement, L’amplitude du potentiel de la plaque d’extrémité est assez grande. En effet, l’amplitude de la flasque potentiel est d’environ 50 mV, mais seulement environ 30 mV est nécessaire pour atteindre le seuil. Les 20 mV supplémentaires s’appellent le facteur de sécurité. Par conséquent, même si le potentiel de la plaque d’extrémité devenait un peu plus petit (par exemple, 40 mV d’amplitude) en raison de la fatigue, le PPE atteindrait le seuil et la relation un à un entre un potentiel d’action dans l’axone moteur et un potentiel d’action dans la cellule musculaire serait préservée.

4.,3 Propagation de la PPE

quelles sont les propriétés de la PPE et comment se compare-t-elle aux propriétés du potentiel d’action?

le potentiel de la plaque d’extrémité est-il dû à un changement dépendant de la tension des perméabilités Na+ et K+ comme le potentiel d’action?

le potentiel de la plaque d’extrémité est-il propagé de manière tout ou rien comme le potentiel d’action?

la figure de gauche illustre une expérience qui examine la propagation du potentiel de la plaque d’extrémité. La fibre musculaire est empalée à plusieurs reprises avec des électrodes à des intervalles de 1 mm., (Notez que le flasque potentiel est minime, car cette expérience est faite en présence d’une faible concentration de curare de sorte que le flasque potentiel peut être enregistré sans les complications de déclenchement d’un potentiel d’action.) Le potentiel de la plaque d’extrémité n’est pas propagé de manière tout ou rien. Il se propage le long du muscle, mais il le fait avec Décrémentation., Ainsi, la propagation du potentiel de la plaque d’extrémité de son site d’initiation à d’autres sites le long de la cellule musculaire se produit passivement et avec Décrémentation, tout comme un changement de potentiel de seuil inférieur dans une partie de l’axone se propage le long de l’axone, ou tout simplement comme un changement de température en un

4.4 vue d’ensemble de la Séquence des Événements sous-jacents à la PPE

Quelles sont les autres étapes dans le processus chimique de la transmission synaptique? Figure 4.,5 fournit un aperçu. Un potentiel d’action nerveuse qui est initié dans le corps cellulaire d’un motoneurone spinal propage les racines ventrales et finit par envahir les terminaux synaptiques des motoneurones. En raison du potentiel d’action, le transmetteur chimique acétylcholine (ACh) est libéré dans la fente synaptique. ACh diffuse à travers la fente synaptique et se lie à des récepteurs spéciaux sur la membrane postsynaptique ou postjonctionnelle. La liaison de L’ACh à ses récepteurs produit un changement conformationnel dans un canal membranaire spécifiquement perméable à la fois au Na+ et au K+., À la suite d’une augmentation de la perméabilité Na+ et K+, il y a une dépolarisation de la membrane postsynaptique. Cette dépolarisation s’appelle le potentiel endplate ou plus généralement L’EPSP. Si l’EPSP est suffisamment grand, tel qu’il est normalement à la jonction neuromusculaire, il conduit à l’initiation d’un potentiel d’action dans la cellule musculaire. Le potentiel d’action initie le processus de couplage de contraction d’excitation et le développement de la tension. La durée du potentiel de la plaque d’extrémité est d’environ 10 msec.

deux facteurs contrôlent la durée de L’EPSP à la jonction neuromusculaire., Tout d’abord, ACh est supprimé par diffusion. Deuxièmement, une substance dans la fente synaptique, appelée acétylcholinestérase (AChE), hydrolyse ou décompose L’ACh. AChE est l’une des enzymes les plus efficaces connues. Une seule molécule D’AChE peut hydrolyser 600 000 molécules d’ACh par minute.

4.5 Rôle de l’AChE

Une importante famille de substances, dont l’une est la néostigmine, inhibe l’action de l’Acétylcholinestérase. La néostigmine bloque l’action de L’AChE, et rend ainsi le potentiel de la plaque d’extrémité plus grand et plus long en Durée., Cette figure illustre deux potentiels de plaque d’extrémité. L’un a été enregistré dans une solution saline et curare et un second enregistré après l’ajout de néostigmine à la solution. (Le Curare est ajouté pour que les propriétés de L’EPP puissent être étudiées sans déclencher un potentiel d’action dans la cellule musculaire.) Après l’application de neostigmine, le potentiel de la plaque d’extrémité est beaucoup plus grand et plus long.

4.6 une Myasthénie

myasthénie grave est associée à une faiblesse musculaire en raison d’une diminution du nombre de récepteurs de l’acétylcholine dans la cellule musculaire., Si le potentiel de la plaque d’extrémité est plus petit, le potentiel de la plaque d’extrémité n’atteindra pas le seuil. S’il n’atteint pas le seuil, il n’y aura aucun potentiel d’action dans la cellule musculaire et aucune contraction du muscle, ce qui provoque une faiblesse musculaire. La néostigmine et d’autres inhibiteurs de L’AChE sont utilisés pour traiter les patients atteints de myasthénie grave. Ces agents permettent à la quantité d’acétylcholine libérée d’atteindre plus efficacement les récepteurs restants de l’acétylcholine.

4.,Agents neurotoxiques 6b

bien que les inhibiteurs de L’AChE aient une valeur thérapeutique importante, certains inhibiteurs ont été et sont toujours utilisés comme poisons. Certains inhibiteurs de la douleur tels que le Soman et le Sarin forment un bloc de douleur assez irréversible. Ce bloc conduit à des niveaux extrêmes d’ACh dans la fente synaptique. Les personnes ainsi empoisonnées meurent de convulsions et de spasticité musculaire, y compris les muscles respiratoires.

4.,7 iontophorèse d’ACh

L’iontophorèse est une technique intéressante qui peut être utilisée pour tester davantage l’hypothèse selon laquelle ACh est la substance neurotransmetteur à la jonction neuromusculaire. Si ACh est l’émetteur qui est libéré par cette synapse, on pourrait prédire qu’il devrait être possible de substituer l’application artificielle de l’émetteur à la libération normale de l’émetteur. Puisque L’ACh est une molécule chargée positivement, il peut être forcé hors d’une microélectrode pour simuler la libération d’ach d’un terminal présynaptique.

En effet, des quantités infimes d’ACh peuvent être appliquées au voisinage de la jonction neuromusculaire. La Figure 4.8 compare une PPE produite par la stimulation de l’axone moteur et la réponse aux éjections d’ACh. Le changement potentiel semble presque identique au potentiel de la plaque d’extrémité produit par la libération normale d’ACh. Cette expérience fournit un support expérimental pour le concept selon lequel ACh est le transmetteur naturel de cette synapse.,

la réponse à l’éjection de L’ACh a d’autres propriétés intéressantes qui sont toutes compatibles avec la nature cholinergique de la synapse à la jonction neuromusculaire squelettique. La néostigmine rend la réponse à l’iontophorèse d’ACh plus longue et plus grande. Le Curare réduit la réponse car il est en concurrence avec la liaison normale de L’ACh. Si l’ACh est éjecté dans la cellule musculaire, rien ne se passe parce que les récepteurs de l’acétylcholine sont pas dans l’intérieur; ils sont à l’extérieur de la cellule musculaire., L’application d’acétylcholine à des régions du muscle éloignées de la plaque d’extrémité ne produit Aucune réponse car les récepteurs de L’ACh sont concentrés dans la région synaptique.

pour tester votre compréhension jusqu’à présent, considérez comment un agent tel que TTX affecterait la génération d’une PPE et la réponse d’une fibre musculaire à l’application iontophorétique d’ACh? TTX n’a aucun effet sur la réponse à ACh, mais il bloque le PPE. La raison pour laquelle la réponse à L’ACh n’est pas affectée est claire, mais beaucoup s’attendent à ce que s’il n’y a pas d’effet ici, il ne devrait pas y avoir d’effet sur le PPE non plus., La tétrodotoxine n’affecte pas la liaison de l’acétylcholine aux récepteurs et n’affectera donc pas la réponse à l’application directe d’ACh. Cependant, la tétrodotoxine affectera la capacité d’un potentiel d’action à être déclenché dans l’axone moteur. Si un potentiel d’action ne peut pas être déclenché dans l’axone moteur, il ne peut pas provoquer la libération de l’émetteur. Ainsi, la tétrodotoxine abolirait totalement la PPE. Le blocage ne serait pas dû à un blocage des récepteurs ACh, mais plutôt à un blocage d’une certaine étape avant la libération de l’émetteur.

4.,8 mécanismes ioniques de L’EPP

Bernard Katz et ses collègues ont été pionniers dans l’étude des mécanismes de transmission synaptique à la jonction neuromusculaire. Ils ont suggéré que le canal ouvert par ACh était un canal qui avait une perméabilité égale à Na+ et K+. Comme elle était également perméable à Na+ et K+, Katz a suggéré que, par suite de l’ouverture de ces canaux, le potentiel membranaire se déplacerait vers 0 mV. (Une valeur d’alpha dans L’équation GHK égale à un, qui lorsqu’elle est substituée dans l’équation, donne un potentiel d’environ 0 mV.,)

l’expérience montrée dans La figure, sur la gauche, tests de concept. La cellule musculaire a été pénétrée avec une électrode d’enregistrement ainsi qu’une autre électrode pouvant être connectée à une source de potentiel appropriée afin de modifier artificiellement le potentiel membranaire. Normalement, le potentiel membranaire est D’environ -80 mV encore une fois, une petite quantité de curare est ajoutée de sorte que le PPE est petit. Katz a remarqué dans ces expériences que la taille de L’EPP changeait radicalement en fonction du potentiel de la cellule musculaire., Si le potentiel membranaire est déplacé à 0 mV, aucun changement potentiel n’est enregistré. Si le potentiel de membrane est de + 30 mV, le PPE est inversé. Ainsi, trois stimuli différents produisent des potentiels de plaque d’extrémité très différents les uns des autres.

L’absence de réponse lorsque le potentiel est à 0 mV est particulièrement instructif. Considérez pourquoi aucun changement potentiel n’est enregistré. Vraisemblablement, l’émetteur est libéré et se lie aux récepteurs., L’explication simple de l’absence de changement potentiel est que le potentiel auquel l’ouverture des canaux ACh tente d’atteindre a déjà été atteint. Si le potentiel membranaire est rendu plus positif que 0 mV, alors le PPE est inversé. Quel que soit le potentiel, le changement de perméabilité tend à déplacer le potentiel membranaire vers 0 mV! Si le potentiel de repos est plus négatif que 0 mV, il y a une déviation vers le haut. Si c’est plus positif, il y a une déviation vers le bas. S’il est déjà à 0 mV, il n’y a pas de déviation.

ce potentiel est aussi appelé potentiel d’inversion, car c’est le potentiel auquel le signe du potentiel synaptique s’inverse. L’expérience indique que, à la suite de la liaison de L’ACh aux récepteurs, des canaux spécifiques deviennent également perméables à Na+ et K+. Ce changement de perméabilité tend à déplacer le potentiel membranaire de l’endroit où il se trouve initialement vers un nouveau potentiel de 0 mV.

pourquoi le potentiel normal de la plaque d’extrémité n’atteint-il jamais réellement 0 mV?, L’une des raisons est que la séquence des changements de perméabilité qui sous-tendent le potentiel d’action « engloutit » les changements produits par le PPE. Mais même si un potentiel d’action n’était pas déclenché, le PPE n’atteindrait toujours pas 0 mV. En effet, les canaux ACh ne sont qu’une petite fraction du nombre total de canaux dans les fibres musculaires. Les canaux K+ qui dotent une cellule musculaire de son potentiel de repos sont également présents. Leur travail est d’essayer de maintenir la cellule au potentiel de repos.,

le canal ouvert par ACh est un membre d’une classe générale de canaux appelés canaux ligand-gated ou récepteurs ionotropes. Comme illustré à la Figure 4.10, le site de liaison de l’émetteur fait partie du canal lui-même. En raison de la liaison de l’émetteur au récepteur (généralement deux molécules sont nécessaires), il y a un changement conformationnel dans la protéine permettant à une région de pores de s’ouvrir et aux ions de s’écouler vers le bas de leurs gradients électrochimiques. Des détails supplémentaires sur la chaîne sont présentés au chapitre 11.,

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