Potentiel postsynaptique

Les potentiels postsynaptiques correspondent à des variations du potentiel membranaire de la terminaison postsynaptique d'une synapse chimique . Ce sont des potentiels gradués , à ne pas confondre avec les potentiels d'action, bien que leur fonction soit d'initier ou d'inhiber ces derniers. Les potentiels postsynaptiques surviennent lorsque le neurone présynaptique libère des neurotransmetteurs dans la fente synaptique . Ces neurotransmetteurs se lient à des récepteurs situés sur la terminaison postsynaptique, qui peut être un neurone ou une cellule musculaire dans le cas d'une jonction neuromusculaire . Ces récepteurs sont collectivement appelés récepteurs postsynaptiques, car ils sont situés sur la membrane de la cellule postsynaptique. Les potentiels postsynaptiques constituent un mécanisme important de communication entre les neurones, permettant le traitement de l'information, l'apprentissage, la formation de la mémoire et des comportements complexes au sein du système nerveux.

Les neurones ont un potentiel de repos d'environ -70 mV. Lorsqu'un neurotransmetteur se lie à un récepteur postsynaptique, cela peut entraîner l'ouverture ou la fermeture de canaux ioniques, permettant ainsi aux ions de circuler à l'intérieur ou à l'extérieur de la cellule et modifiant le potentiel membranaire. L'ouverture d'un canal ionique, avec un gain net d'ions chargés positivement, comme le sodium (Na ⁺ ) et le calcium (Ca2 ⁺ ), génère des potentiels postsynaptiques excitateurs (PPSE) qui dépolarisent la membrane cellulaire, augmentant ainsi la probabilité d'un potentiel d'action en rapprochant le potentiel du neurone de son seuil de déclenchement (environ -55 mV).des potentiels postsynaptiques inhibiteurs (PPSI) qui hyperpolarisent la membrane cellulaire, diminuant la probabilité d'un potentiel d'action en éloignant davantage le potentiel du neurone de son seuil de déclenchement.

Les neurotransmetteurs ne sont pas intrinsèquement excitateurs ou inhibiteurs. Un seul neurotransmetteur peut se lier à différents types de récepteurs sur le neurone postsynaptique, ouvrant ou fermant des canaux ioniques spécifiques couplés au récepteur.

Les PPSE et les PPSI sont des variations transitoires du potentiel membranaire. Ces variations se produisent au niveau de la membrane postsynaptique, située sur les dendrites ou le corps cellulaire d'un neurone, plus précisément à la synapse où il reçoit les signaux d'un neurone présynaptique. Les PPSE résultant de la libération de neurotransmetteurs au niveau d'une synapse unique sont généralement trop faibles pour déclencher un potentiel d'action dans le neurone postsynaptique. Cependant, un neurone peut recevoir des entrées synaptiques de centaines, voire de milliers, d'autres neurones, avec des niveaux d'entrée simultanés variables. L'activité combinée des neurones afférents peut donc provoquer d'importantes fluctuations du potentiel membranaire, ou des oscillations de potentiel membranaire sous le seuil . Si la cellule postsynaptique est suffisamment dépolarisée, un potentiel d'action se produit. Par exemple, dans les potentiels d'action à seuil bas, les dépolarisations par le canal calcique de type T se produisent lors de faibles dépolarisations membranaires négatives, permettant ainsi au neurone d'atteindre le seuil. Les potentiels d'action ne sont pas gradués ; il s'agit d'une réponse de type « tout ou rien ».des potentiels gradués , ce qui signifie que les signaux ne se propagent pas entièrement le long du neurone et que leur amplitude diminue à mesure qu'ils se propagent le long de la membrane. Les potentiels gradués peuvent se sommer spatialement ou temporellement pour générer une réponse suffisamment importante pour atteindre le seuil du potentiel d'action. Les potentiels postsynaptiques subissent une sommation spatiale et temporelle en raison de leur nature graduelle.

Sommation spatiale : Lorsque des entrées sont reçues simultanément au niveau de synapses voisines, leurs potentiels postsynaptiques se combinent. Plusieurs entrées excitatrices se combinent, entraînant une dépolarisation membranaire plus importante (potentiel plus positif). Plusieurs entrées inhibitrices se combinent et accentuent l’hyperpolarisation membranaire (potentiel plus négatif). Si la cellule reçoit à la fois des potentiels postsynaptiques inhibiteurs et excitateurs, ceux-ci peuvent s’annuler mutuellement, ou l’un peut être plus fort que l’autre ; le potentiel membranaire variera alors de la différence entre ces deux potentiels.Sommation temporelle : Lorsqu’une synapse reçoit des entrées proches dans le temps, leurs potentiels s’additionnent. Ainsi, si un neurone reçoit un potentiel postsynaptique excitateur (PPSE), puis que le neurone présynaptique génère un autre PPSE, la membrane du neurone postsynaptique est dépolarisée par la somme totale des PPSE émis, ce qui peut la rapprocher du seuil de déclenchement d’un potentiel d’action.

La terminaison des potentiels postsynaptiques débute lorsque le neurotransmetteur se détache de son récepteur, permettant à ce dernier de retrouver son état de repos. Après ce détachement, les neurotransmetteurs présents dans la fente synaptique peuvent être dégradés par des enzymes (par exemple, l'acétylcholinestérase pour l'acétylcholine) ou recaptés par le neurone présynaptique via des mécanismes de recapture (par exemple, les transporteurs de glutamate EEAT). Une fois le neurotransmetteur libéré de son récepteur, les canaux ioniques ouverts par cette liaison se ferment, interrompant le flux d'ions. Le potentiel membranaire retrouve alors sa valeur de repos à mesure que les concentrations ioniques se normalisent par diffusion et par des mécanismes de transport actif tels que la pompe sodium-potassium .

Les potentiels postsynaptiques sont essentiels au traitement de l'information, à l'intégration des signaux et à la coordination des comportements complexes par le cerveau. Ces variations transitoires du potentiel membranaire d'un neurone déterminent si celui-ci générera un potentiel d'action, permettant ainsi la communication entre les neurones au sein des circuits neuronaux. L'équilibre entre les PPSE et les PPSI est indispensable au maintien de la stabilité et du fonctionnement neuronal. Les applications des potentiels postsynaptiques sont nombreuses.de théorie de Hebb . La potentialisation à long terme (PLT) est un mécanisme où se produisent des potentiels postsynaptiques excitateurs (PPSE) répétés, renforçant les circuits neuronaux impliqués dans l’apprentissage et permettant au cerveau de stocker l’information plus efficacement. La dépression à long terme (DLT) est un autre mécanisme où se produisent des potentiels postsynaptiques inhibiteurs (PPSI) qui affaiblissent les synapses les moins utilisées, affinant ainsi l’apprentissage en filtrant les informations inutiles

Contrôle moteur : Les potentiels postsynaptiques des motoneurones intègrent les signaux provenant du cerveau et de la moelle épinière pour coordonner les mouvements musculaires. Lors d’un mouvement volontaire, les PPSE activent les motoneurones, tandis que les PPSI inhibent les groupes musculaires antagonistes afin d’assurer la fluidité du mouvement.

Neurodéveloppement et récupération : Dans les processus de neurodéveloppement et de récupération, les capacités de plasticité postsynaptique permettent aux voies neuronales de se restructurer, ce qui conduit à une amélioration des capacités motrices, à la récupération du langage et à des stratégies cognitives adaptées.

Pharmacologie et traitements neurologiques : une meilleure compréhension des potentiels postsynaptiques a guidé le développement de médicaments qui modulent la force synaptique pour aider dans les maladies neurodégénératives, la dépression, l'anxiété, etc.