Neurophysiologie : synapse
Vésicules synaptiques : cycle des vésicules synaptiques
1-2. Translocation et attache (tethering)

1. Translocation ou sortie du pool de réserve

1. Le regroupement (clustering) des vésicules synaptiques dans le pool de réserve ou de recyclage selon les auteurs ( discussion) au sein de boutons synaptiques fait appel à plusieurs molécules suivant les modèles, dont la synapsine et l'actine.

a. Les synapsines formeraient des condensats qui induisent la formation de micro-domaines au sein du bouton synaptique et qui peuvent regrouper les vésicules synaptiques via la séparation de phase liquide-liquide, i.e. LLPS ou liquid-liquid phase separation (séparation de phase liquide-liquide ou LLPS).

Cela n'exclut pas un rôle supplémentaire par les interactions protéine-protéine comme avec l'intersectine ou l'α-synucléine.

b. Ces condensats sont encore intensifiés par les RIM et les RIM-BP dans la CAZ (Cytomatrix Active Zone).

2. La translocation du pool de réserve (RP) vers le pool rapidement libérable ou RRP (readily releasable pool) serait dépendante de la phosphorylation de la synapsine, qui dissocie la synapsine de la membrane des VS, mais ce n'est qu'un modèle.

L'actine-F pourrait contribuer à ce processus (Actin- and Myosin-Dependent Vesicle Loading of Presynaptic Docking Sites Prior to Exocytosis 2016) :

• en concentrant les synapsines au sein du terminal présynaptique,
• en contribuant ainsi à attirer les VS vers le RRP.

3. La translocation pourrait aussi impliquer le réseau de protéines de la CAZ (Cytomatrix Active Zone).

Les interactions des ELKS/CAST et de la liprine-α qui se lient à de nombreuses protéines, dont Piccolo qui interagit avec le réseau d'actine, pourraient y contribuer (Piccolo et réseau d'actine).

2. Attache (tethering) des VS à la membrane présynaptique

L'attache (tethering) des vésicules est souvent synonyme de l'amarrage (docking) dans de nombreux articles. Toutefois, la différence réside dans le fait que :

• l'attache (tethering) ne nécessite pas le complexe SNARE,
• l'amarrage (docking) implique les protéines SNARE.

Vue d'ensemble

1. Dans vetopsy.fr, le processus d'attache (tethering) est le contact initial d'une vésicule avec sa membrane cible par l'intermédiaire de protéines de la CAZ (Cytomatrix Active Zone) avant d'entrer en contact avec la machinerie de fusion, i.e. en amont de la machinerie de fusion du complexe SNARE.

• L'importance de l'attache est soulignée par le fait que presque toutes les voies de trafic intracellulaire, de la levure à l'homme, dépendent de manière critique d'une vésicule d'attache dédiée (An active tethering mechanism controls the fate of vesicle 2021).
• Ce processus est le fait de protéines de connection qui, avec leurs interactions avec les petites GTPases, capturent des vésicules du cytosol et les maintiennent près de la membrane, prêtes à à l'amarrage (docking).

2. Pour les vésicules synaptiques, plusieurs molécules entrent dans ce processus et rapprochent les vésicules synaptiques des canaux calciques Ca_v/VGCC.

3. Dans les vésicules du système endomembranaire, les protéines impliquées seraient ( protéines d'attache) :

• des longues protéines coiled-coil,
• les complexes d'attache multiples (MTC).

Molécules impliquées

1. Les protéines d'attache recrutent des canaux calciques et des composants clés impliqués dans la libération de vésicules dans des régions appropriées, facilitant ainsi l'amarrage (docking), l'amorçage (priming) et la fusion.

Plusieurs protéines d'attache ont été étudiées qui semblent essentielles pour que les VS puissent s'attacher aux membranes présynaptiques ( tableau).

Remarque : d'autres molécules pourraient être impliquées comme LAR [Leukocyte common antigen-related receptor] (Transcellular Nanoalignment of Synaptic Function 2017).

1. RIM (Regulating synaptic membrane exocytosis protein) recrute les vésicules synaptiques (VS) via les petites GTPases Rab, i.e. Rab3 et Rab27.

L'action de RIM est renforcée par ses liaisons avec plusieurs protéines de la CAZ (Cytomatrix Active Zone).

a. RIM entre en interaction avec les RIM-BP (RIM-Binding Protein), qui se lient :

• aux canaux calciques Ca_v/VGCC,
• à Bassoon, ce qui pourrait également contribuer à la translocation des VS.

b. RIM entrent en interaction avec d'autres protéines de la CAZ.

• ELKS/CAST,
• la liprine-α.

2. ELKS/CAST et la liprine-α se lient à de nombreuses protéines qui recrutent les VS au site présynaptique.

3-4. Amarrage (docking) et amorçage (priming) des VS