Fusion membanaire : protéines SNARE
Régulation des protéines SNARE
Synaptotagmines : vue d'ensemble

Avec les complexines, elles constituent une classe de régulateurs des protéines SNARE qui sont particulièrement importants dans les événements de fusion des vésicules synaptiques (VS) déclenchés par le calcium (cas des neurones et des cellules neuroendocrines).

Ces régulateurs ne sont pas nécessaires à la fusion en soi, mais ils permettent l'accumulation, au niveau de la membrane plasmique, d'une réserve (pool) de vésicules prêtes à fusionner en attente du signal, i.e. entrée de calcium pour une libération synchrone.

Classification des synaptotagmines

Les synaptotagmines (Syt) sont une famille évolutive conservée de protéines dans le trafic membranaire qui, pour leur grande majorité, sont des capteurs de Ca⁺⁺ engagés dans la libération synchrone rapide de neurotransmetteurs (Distinct Initial SNARE Configurations Underlying the Diversity of Exocytosis 2012).

On compte 17 isoformes de synaptotagnines, Syt1 à 17, dont la plus étudiée est la Syt1.

Voir : Axonal and dendritic synaptotagmin isoforms revealed by a pHluorin-syt functional screen (2012) et Differential mRNA expression patterns of the synaptotagmin gene family in the rodent brain (2009) et Evolutionary genomics of plant genes encoding N-terminal-TM-C2 domain proteins and the similar FAM62 genes and synaptotagmin genes of metazoans (2007).

Syt1

1. La synaptotagmine-1 (Syt1), ancrée dans les membranes vésiculaires, assure la médiation de l'exocytose évoquée synchrone (ou rapide) Ca⁺⁺-dépendante des vésicules synaptiques (VS) dans les jonctions neuromusculaires et les neurones de l'hippocampe, et des LDCV (grandes vésicules centrales denses) dans les cellules chromaffines de la médullosurrénale

• Les neurotransmetteurs contenus dans les vésicules synaptiques sont libérés en réponse à l'influx de Ca⁺⁺ au niveau des terminaisons nerveuses présynaptiques suite à l'arrivée d'un potentiel d'action.
• La transmission au niveau des synapses est rapide, i.e. 0,2 à 1 ms.
• La fusion des vésicules se produit dans les 10 à 100 μs après l'influx de Ca⁺⁺.

2. Syt1 n'intervient pas dans la libération asynchrone (AR ou Asynchronous Release), i.e. d'autres capteurs de Ca⁺⁺ sont impliqués (The Ever-Growing Puzzle of Asynchronous Release 2019).

• Dans certaines synapses, un seul ou une courte rafale de potentiels d'action peuvent générer une libération synaptique retardée ou asynchrone d'une durée de plusieurs dizaines ou centaines de millisecondes.
• L'AR permet de recruter des récepteurs métabotropes extrasynaptiques et de maintenir un niveau élevé de neurotransmetteur dans l'espace extracellulaire pendant une période de temps sensiblement plus longue après l'activité présynaptique.

Autres synaptotagmines

1. Syt2 et syt9 sont impliquées dans la libération synchrone de neurotransmetteurs déclenchée par Ca⁺⁺ pour différents sous-ensembles de neurones.

Par exemple, Syt9 est localisée dans le système limbique et le striatum (Synaptotagmin-1, -2, and -9: Ca2+ Sensors for Fast Release that Specify Distinct Presynaptic Properties in Subsets of Neurons Author links open overlay panel 2007).

Localisation des synaptotagmines (Syt)
Système nerveux			Ailleurs que cerveau	???
Axones	Dendrites	Les deux
Syt1 (VS et LDCV)	Syt3	Syt4	Syt10	Syt8
Syt2 (VS)	Syt11	Syt6		Syt14
Syt5		Syt9 (VS)		Syt15
Syt7 (LDCV)		Syt12
Syt17

2. Syt7, localisée sur la membrane présynaptique assure la libération asynchrone (Synaptotagmin-1 and -7 Trigger Synchronous and Asynchronous Phases of Neurotransmitter Release 2013).

Toutefois, Syt7 a bien d'autres fonctions liés au Ca^++.

• Elle déclenche la fusion directe des lysosomes avec la membrane plasmique ( exocytose lysosomale et membrane).
• Elle est essentielle aux sites de contact membranaire (MCS) peroxysomes/lysosome (MCS peroxysome/lysosome).

Syt1 et Syt7 agissent ensemble comme des capteurs de Ca⁺⁺ redondants lors de :

• l'exocytose neuroendocrinienne (Synaptotagmin-1 and -7 are functionally overlapping Ca2+ sensors for exocytosis in adrenal chromaffin cells 2008),
• l'exocytose des récepteurs AMPA post-synaptiques pendant la potentialisation à long terme ou LTP (Postsynaptic Synaptotagmins Mediate AMPA Receptor Exocytosis During LTP 2017).

Remarque : des protéines de type synaptotagmine, appelées extended synaptotagmines (E-Syt1-3) et tricalbines (Tcb1-3) chez la levure, régulent la formation des sites de contact membranaire (MCS) entre le réticulum endoplasmique (RE) et la membrane plasmique pour le transfert des lipides.

Structure des synaptotagmines