Neurophysiologie : synapse
Vésicules synaptiques : cycle vésiculaire
6-7-8. Recyclage des vésicules synaptiques
Vue d'ensemble

Vue d'ensemble du recyclage des vésicules

1. La fusion des vésicules au niveau de la membrane présynaptique ouvre un pore pour la libération des neurotransmetteurs dans la fente synaptique.

Une fois qu'une vésicule a ouvert un pore de fusion pour libérer le contenu vésiculaire, la vésicule peut :

• 

  fermer son pore de fusion, appelée kiss-and-run, pour recycler les vésicules fusionnées sur le plan économique et rapide,
• fusionner avec la membrane plasmique via la dilation des pores de fusion, i.e. effondrement complet (full collapse fusion),
• rétrécir, i.e. shrink fusion, observée jusqu'à ~ 60 nm, suggérant que les vésicules synaptiques de 30 à 80 nm pourraient la subir (Vesicle Shrinking and Enlargement Play Opposing Roles in the Release of Exocytotic Contents 2020).

L'imagerie et la modélisation ont montré qu'au stade final du rétrécissement, le profil Ω est converti en profil Λ.

2. Le retour à l'état de repos des terminaisons axonales implique plusieurs processus.

a. La membrane va se repolariser par :

• l'inactivation des canaux sodium, i.e. du spike, et du calcium,
• une activation de canaux potassium sensibles aux ions calcium ( mouvements ioniques lors de potentiel d'action).

b. Il s'ensuivra une reconstitution des vésicules qui nécessitera une endocytose avec, ou non, un désassemblage complet du complexe SNARE.

• Le complexe ternaire SNARE peut être désassemblé pour que les protéines SNARE individuelles puissent être recyclées par l'AAA-ATPase NSF/Sec18 (N-ethylmaleimide-Sensitive Factor), avec l'aide de la protéine adaptatrice α-SNAP/Sec17 ou α-Soluble NSF Attachment Protein ( désassemblage du complexe SNARE).

3. Les pHluorines, indicateurs optiques génétiquement codés de la libération et du recyclage des vésicules, à PK d'environ 7,1, sont utilisés en neurosciences pour étudier la libération de neurotransmetteur (The Use of pHluorins for Optical Measurements of Presynaptic Activity 2000 et Rational Engineering of an Improved Genetically Encoded pH Sensor Based on Superecliptic pHluorin 2023).

Les synapto-pHluorines sont des formes sensibles au pH de protéine fluorescente verte (GFP), fusionnées au côté luminal d'une protéine membranaire associée aux vésicules (VAMP).

• Au pH acide à l’intérieur des vésicules émettrices, i.e. 5,5, la synapto-pHluorine est non fluorescente.
• Lorsque les vésicules sont libérées, la synapto-pHluorine est exposée à l'espace extracellulaire, i.e. 7,4, et la terminaison présynaptique devient brillamment fluorescente.
• Suite à l'endocytose, les vésicules se réacidifient et le cycle peut recommencer.

Des anticorps couplés à la GFP permettent de préciser les mécanismes de recyclage des vésicules (GFP nanobodies reveal recently-exocytosed pHluorin molecules 2019).

6-7-8. Étapes du recyclage vésiculaire

Vue d'ensemble des processus impliqués

Pour supporter des taux de libération élevés, les synapses nécessitent un apport constant de VS remplies de neurotransmetteurs, principalement maintenu par trois phénomènes qui se produisent localement dans les terminaisons nerveuses :

• 6. l'endocytose membranaire,
• 7. l'acidification et le remplissage rapide des VS nouvellement formées par le(s) neurotransmetteur(s),
• 8. le regroupement des vésicules.

Synthèse de novo

La synthèse de novo des VS dans le corps cellulaire et le transport axonal vers les synapses sont généralement trop lents pour répondre à la forte demande de libération de neurotransmetteurs.

Dans vetopsy.fr, nous ne développerons pas cette synthèse que vous pouvez suivre dans :

• Synaptic vesicle recycling: steps and principles (2014) décrit 49 étapes (!) à partir l'appareil de Golgi.
• Synaptic vesicle biogénesis (1999).

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