Fusion membranaire : protéines SNARE
Vue d'ensemble sur la régulation

En outre, le tempo de nombreuses fusions impliquant des exocytoses spécifiques de cargos est déclenchée par un signal cellulaire, comme :

• un potentiel d'action entrant dans la synapse,
• la liaison hormonale à un récepteur à la surface de la cellule.

Vue d'ensemble

Les complexes SNARE sont sujettes à régulation par plusieurs processus, i.e. la liste est loin d'être exhaustive vu les connaissances actuelles.

1. Un de ces membres peut être inactivé comme la syntaxine 1 (Stx1) :

• 

  soit lors de son auto-inhibition par le domaine Habc,
• soit inhibée dans un complexe Munc18-1/Stx1.

2. L'inactivation du complexe SNARE peut aussi survenir grâce au domaine longin des R-SNARE comme VAMP7, Sec22 ou Ykt6.

3. La formation du complexe SNARE peut être inhibé par exemple par phosphorylation :

• de Munc18-1 ( régulation des SNARE par la phosphorylation de Munc18-1),
• d'une SNARE comme VAMP8 ( régulation des SNARE par la phosphorylation de VAMP8).

Remarque : d'autres phosphorylations pourraient intervenir sur d'autres membres.

4. La régulation peur s'effectuer par l'interaction de facteurs qui activent les protéines SNARE au bon moment et au bon endroit.

a. Les vésicules se déplacent le long du cytosquelette par les protéines motrices pour leur livraison précise aux membranes adéquates.

• Les kinésines (transport antérograde ou centrifuge) et la dynéine (transport rétrograde ou centripète), déplacent les organites rapidement et sur de grandes distances le long des microtubules.
• Les myosines, i.e. moteurs des filaments d'actine, interviennent sur de courtes distances et de manière lente (transport lié au le cytosquelette d'actine).

b. Les protéines d'arrimage (tethering protein) et les petites GTPases, en particulier les Rab, permettent la reconnaissance des membranes à fusionner.

c. Les chaperons comme les protéines SM (Sec1/Munc18) et Munc13 permettent la fusion partielle ou complète du complexe SNARE.

d. Dans les événements de fusion déclenchés par Ca⁺⁺, des capteurs comme les synaptotagmines sont déterminants dans la fusion des vésicules synaptiques.

La complexine a un rôle plus complexe.

Cas des neurones et des cellules neuroendocrines

Les neurones et les cellules neuroendocrines communiquent par exocytose vésiculaire des neurotransmetteurs au niveau des synapses chimiques par des vésicules synaptiques (VS).

1. La réserve (pool) de vésicules dans les cellules sécrétoires à exocytose rapide, i.e. à libération évoquée synchrone, régulée par Ca⁺⁺, peut être subdivisée en deux types (Synaptic vesicle recycling: steps and principles 2014).

• Le RRP (Readily Releasable Pool) est le pool de vésicules qui sont arrimées (dockées), i.e. alignées à moins de 5nm de la membrane présynaptique, et primées, i.e. tirées par le complexe SNARE partiellement zippé qui attache la vésicule à la membrane et qui deviennent sensibles au Ca⁺⁺ et donc, qui sont immédiatement libérées lors d’une stimulation.
• Le RP (Reserve Pool), plus grand que le RRP, environ trois fois plus de vésicules dans l'hippocampe, représente le pool de vésicules dockées qui doit reformer le RRP quand il a été consommé.

2. Pour ces deux types de vésicules, les protéines SNARE peuvent s'assembler spontanément et provoquer une perte prématurée de vésicules, appelée libération spontanée.

C'est une forme de fusion qui libère un neurotransmetteur de manière quasi aléatoire et qui se produisant parallèlement à la transmission synaptique évoquée dans la plupart des synapses chimiques (The mechanisms and functions of spontaneous neurotransmitter release 2014).

3. Or, la majorité des vésicules ancrées ne doivent pas fusionner avec la membrane plasmique en l'absence d'un bon stimulus, i.e. un mécanisme moléculaire doit exister qui arrête efficacement les vésicules à l'état ancré permettant un couplage stimulus-sécrétion approprié.

Bien que d'autres mécanismes existent ( régulation du complexe SNARE), les complexines (Cplx) et les synaptotagmines (Syt) fournissent un mécanisme spécifique aux neurones pour la régulation de le sécrétion synaptique.

• Cplx , lors de la formation du complexe trans-SNARE, arrête l'assemblage dans l'état partiellement zippé (Complexin arrests a pool of docked vesicles for fast Ca2+-dependent release 2012).
• Syt déclenche la fermeture complète et la fusion évoquée synchrone en réponse à Ca⁺⁺ (Function of Drosophila Synaptotagmins in membrane trafficking at synapses 2021).

Les mécanismes par lesquels ces protéines régulent l'assemblage et la fusion de SNARE sont encore en cours d'étude, mais plusieurs modèles relient leurs activités biochimiques à des défauts de libération observés chez des mutants perturbant leur fonction.