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synapse

(grec sunapsis, union)

Synapse
Synapse

Zone située entre deux neurones (cellules nerveuses) et assurant la transmission des informations de l'une à l'autre.

Un neurone est dit présynaptique lorsqu'il est situé en amont de la synapse, postsynaptique dans le cas contraire.

C'est le neurone présynaptique qui agit sur le postsynaptique en sécrétant une substance appelée neurotransmetteur (noradrénaline, par exemple). Le neurone postsynaptique intègre les messages reçus par ses synapses, en fait la synthèse à chaque instant et en déduit le message qu'il envoie lui-même.

Découverte et étude des synapses

À la fin du xixe s., le physiologiste britannique Charles Scott Sherrington (1857-1952) donna le nom de synapse à la zone spécialisée qui fait la jonction entre deux neurones, préalablement décrite par Santiago Ramón y Cajal (1852-1934). Si le lieu de transfert de l'information entre neurones est connu, il reste à définir le mécanisme de transmission.

Au milieu des années 1920, Otto Loewi (1873-1961) démontra que l'acétylcholine est responsable du transfert de l'information entre la terminaison du nerf vague et le cœur. Il s'ensuivit un débat passionné sur le caractère électrique ou chimique de la transmission de l'information entre deux neurones, et entre un neurone et sa cible périphérique. En fait, les travaux de John C. Eccles (1903-1997), de Bernard Katz (1911-2003) et de bien d'autres démontrèrent que les deux types de synapses, électrique et chimique, existent. Plus tard, les images de microscopie électronique (→ microscope) montrèrent que ces deux types sont fort différents.

Fonctionnement des synapses

Les synapses chimiques

La plupart des synapses utilisent un neurotransmetteur (ou neuromédiateur) ; ce sont des synapses dites chimiques. Cette molécule chimique messager est accumulée dans la terminaison présynaptique (extrémité de l’axone du neurone présynaptique), à l’intérieur de vésicules. Lors de l'arrivée de l’influx nerveux (potentiel d'action), le neurotransmetteur est libéré dans l’espace synaptique sous forme de « paquets » de molécules.

Plus précisément, lors de l’arrivée du potentiel d’action, la dépolarisation de la terminaison présynaptique entraîne un influx massif de calcium par l'ouverture de canaux sensibles au voltage et perméables à cet ion. L'augmentation de la concentration en calcium de la terminaison induit à son tour une cascade de réactions, notamment de multiples phosphorylations de protéines, dont le résultat est la libération d'une quantité donnée de neurotransmetteur.

Les molécules de neurotransmetteurs traversent l'espace synaptique pour se lier à des récepteurs spécifiques situés sur le neurone (ou la cellule effectrice) postsynaptique.

La liaison du neurotransmetteur à son récepteur induit une hyper- ou une dépolarisation de la cellule postsynaptique. Si cette dernière est un neurone, il peut en résulter la genèse d'un potentiel d'action au niveau des dendrites (petits prolongements du corps cellulaire du neurone) qui portent le récepteur.

Dans une synapse chimique, la transmission de l'information est toujours orientée de l'élément présynaptique vers l'élément postsynaptique.

Les neurotransmetteurs

On connaît actuellement près d'une centaine de molécules chimiques ayant un rôle de neurotransmetteur : des plus petites, les monoamines (dopamine, adrénaline, sérotonine), jusqu'aux protéines de plusieurs dizaines d'acides aminés ; toutes ne sont pas présentes au sein d'une même synapse. Mais les travaux réalisés depuis les années 1980 ont montré la possibilité d'une «  co-localisation » de plusieurs neurotransmetteurs dans une même terminaison, ce qui est sans doute à l'origine d'une grande finesse de nuances dans les processus de communication cellulaire.

Les synapses électriques

Les synapses électriques sont généralement rassemblées en des zones – par exemple au sein de l'olive bulbaire, dans le tronc cérébral – permettant de coordonner de façon rythmique l'activité d'un groupe de neurones. Une jonction serrée de type gap met en communication le cytoplasme de deux neurones. Dans ce cas, la communication peut, en principe, se faire dans les deux sens.

Modes d'action

On distingue les synapses excitatrices, qui excitent le neurone postsynaptique, et les synapses inhibitrices, qui entraînent l'effet inverse.

Une synapse peut exercer son action entre un axone (prolongement du neurone) et un corps cellulaire (synapse axosomatique), entre une terminaison axonale et une dendrite, terminaison attachée au corps de la cellule nerveuse (synapse axodendritique), ou entre deux axones (synapse axoaxonique) ; un neurone postsynaptique intègre les messages de façon différente selon qu'ils arrivent sur ses dendrites, sur son corps cellulaire ou son axone.