Santé et secours · Corps humain
La synapse et les neurotransmetteurs
La synapse est la zone de contact entre un neurone et une autre cellule. Le message électrique y est converti en message chimique : le neurone libère un neurotransmetteur qui se fixe sur des récepteurs de la cellule suivante.
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Le cerveau humain compte environ 86 milliards de neurones, et chacun peut être relié à des milliers d’autres. Ces connexions sont les synapses. Elles sont au cœur de tout ce que fait le système nerveux : sentir, bouger, apprendre, se souvenir. Le sujet est abordé au collège (le message nerveux) et approfondi au lycée. L’organisation d’ensemble est présentée dans la fiche système nerveux.
Le neurone et son message électrique
Un neurone comprend un corps cellulaire (avec le noyau), des dendrites courtes qui reçoivent les messages, et un axone, prolongement parfois très long, qui les transmet. Le long de l’axone, le message circule sous forme de potentiels d’action, de brèves inversions de la tension électrique de la membrane.
L’intensité d’une stimulation n’est pas codée par la « taille » des potentiels d’action, toujours identiques, mais par leur fréquence : une stimulation forte produit des potentiels d’action plus rapprochés. La vitesse de propagation varie de moins d’1 m/s à plus de 100 m/s pour les fibres entourées de myéline.
Comment fonctionne une synapse chimique
| Étape | Ce qui se passe |
|---|---|
| 1. Arrivée du message | Les potentiels d’action atteignent l’extrémité de l’axone (bouton synaptique) |
| 2. Libération | Des vésicules remplies de neurotransmetteur fusionnent avec la membrane et déversent leur contenu dans la fente synaptique |
| 3. Fixation | Les molécules traversent la fente (quelques dizaines de nanomètres) et se fixent sur des récepteurs spécifiques de la cellule suivante |
| 4. Réponse | La cellule suivante est excitée (nouveau message) ou inhibée |
| 5. Arrêt | Le neurotransmetteur est détruit par une enzyme ou recapté par le neurone qui l’a libéré |
La synapse impose un sens unique au message, du neurone présynaptique vers la cellule postsynaptique. Elle introduit aussi un léger délai, inférieur à une milliseconde.
Schéma décrit : une synapse
On dessine à gauche l’extrémité renflée d’un axone (le bouton présynaptique) et, à droite, séparée par un étroit espace (la fente synaptique), la membrane de la cellule suivante (membrane postsynaptique).
- Dans le bouton, plusieurs petits ronds : les vésicules contenant le neurotransmetteur, dont l’une s’ouvre sur la fente.
- Dans la fente, des points représentant les molécules de neurotransmetteur.
- Sur la membrane postsynaptique, des formes en creux : les récepteurs, dans lesquels certaines molécules s’emboîtent.
- Une flèche épaisse au-dessus indique le sens du message, de gauche à droite.
L’image de la clé et de la serrure aide à retenir : chaque neurotransmetteur se fixe sur des récepteurs dont la forme lui correspond.
Quelques neurotransmetteurs importants
| Neurotransmetteur | Rôles principaux |
|---|---|
| Acétylcholine | Commande des muscles (jonction neuromusculaire), mémoire |
| Glutamate | Principal neurotransmetteur excitateur du cerveau, apprentissage |
| GABA | Principal neurotransmetteur inhibiteur du cerveau |
| Dopamine | Motivation, circuit de la récompense, contrôle du mouvement |
| Sérotonine | Humeur, sommeil, appétit |
| Noradrénaline | Vigilance, réaction au stress |
| Endorphines | Diminution de la douleur |
Le manque de dopamine dans certaines zones du cerveau est à l’origine des troubles moteurs de la maladie de Parkinson.
Synapses, médicaments et drogues
Parce qu’elles reposent sur des molécules, les synapses peuvent être modifiées par des substances venues de l’extérieur : elles peuvent imiter un neurotransmetteur, bloquer ses récepteurs, augmenter sa libération ou empêcher son élimination.
- Certains médicaments agissent ainsi : de nombreux antidépresseurs freinent la recapture de la sérotonine ; des anesthésiques et des myorelaxants bloquent la transmission vers les muscles.
- Les drogues agissent aussi sur les synapses, notamment celles du circuit de la récompense (voir drogues et cerveau).
- Certains poisons et venins bloquent les synapses neuromusculaires et provoquent une paralysie.
Synapses et apprentissage
Les synapses ne sont pas figées : celles qui sont souvent utilisées se renforcent, d’autres s’affaiblissent ou disparaissent, et de nouvelles se forment. Cette plasticité synaptique est la base biologique de l’apprentissage et de la mémoire (voir aussi sommeil et mémoire).
Erreurs fréquentes
- Croire que les neurones se touchent : dans une synapse chimique, ils sont séparés par la fente synaptique.
- Dire que le message électrique traverse la synapse : il est converti en message chimique.
- Confondre hormone et neurotransmetteur : l’hormone voyage dans le sang jusqu’à des cibles lointaines ; le neurotransmetteur agit localement, à travers la fente.
- Penser qu’un message fort a des potentiels d’action plus grands : il en a davantage, plus rapprochés.
Exercice corrigé
Énoncé. Le curare, poison utilisé autrefois sur des flèches de chasse en Amérique du Sud, se fixe sur les récepteurs de l’acétylcholine des muscles sans les activer. Explique pourquoi il provoque une paralysie.
Corrigé.
- La commande d’un muscle passe par une synapse entre le motoneurone et la fibre musculaire, où le neurotransmetteur est l’acétylcholine.
- Le curare occupe les récepteurs de l’acétylcholine sans les activer : l’acétylcholine libérée ne peut plus s’y fixer.
- Le message n’est plus transmis au muscle, qui ne se contracte plus : c’est la paralysie, dangereuse quand elle touche les muscles respiratoires.
Questions fréquentes
Combien de synapses le cerveau contient-il ?
On estime leur nombre à plusieurs centaines de milliers de milliards dans le cerveau humain adulte, chaque neurone pouvant en porter des milliers.
Existe-t-il des synapses électriques ?
Oui : dans certaines synapses, le courant passe directement d’une cellule à l’autre par des jonctions communicantes. Elles sont plus rapides mais moins modulables ; elles sont minoritaires dans le cerveau humain.
Les neurotransmetteurs sont-ils fabriqués par le neurone ?
Oui, le neurone fabrique ou recycle son ou ses neurotransmetteurs et les stocke dans des vésicules à l’extrémité de l’axone.