« La synapse est essentielle à la vie », a déclaré Mendell Rimer, PhD, professeur associé au département des neurosciences et de la thérapeutique expérimentale du Collège de médecine Texas A&M. Il étudie une synapse spécifique appelée jonction neuromusculaire, qui, comme son nom l’indique, relie un motoneurone à une fibre musculaire squelettique. Il explique ici comment fonctionnent les synapses et ce que nous savons – et ne savons pas – sur ces connexions cruciales.
Les synapses font partie du circuit qui relie les organes sensoriels, comme ceux qui détectent la douleur ou le toucher, dans le système nerveux périphérique au cerveau. Les synapses relient les neurones du cerveau aux neurones du reste du corps et de ces neurones aux muscles. C’est ainsi que l’intention de bouger notre bras, par exemple, se traduit par un mouvement effectif des muscles du bras. Les synapses sont également importantes au sein du cerveau et jouent un rôle essentiel dans le processus de formation de la mémoire, par exemple.
« La transmission de l’information au sein du système nerveux fonctionne dans des circuits, qui peuvent prendre des informations, comme le fait qu’une balle vient vers nous, ou créer une sortie, comme lever le bras pour attraper la balle », a déclaré Rimer. « Chacun de ces circuits possède un certain nombre de synapses qui relient les neurones qui transmettent au cerveau les informations sensorielles sur la balle qui s’approche et les neurones qui exécutent les commandes motrices du cerveau pour bouger le bras. »
Dans le même temps, toutes ces transmissions doivent se faire très rapidement, en millisecondes, pour que tout semble se produire simultanément – et que nous ne soyons pas frappés au visage par la balle.
Il existe deux types différents de synapses, l’électrique et le chimique, et elles fonctionnent très différemment. Le type le plus simple est la synapse électrique, dans laquelle il n’y a essentiellement aucun espace entre les cellules. Au lieu de cela, les ions voyagent à travers ce qu’on appelle les jonctions gap et transfèrent une charge électrique au neurone suivant.
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« Nous savons très peu de choses sur la façon dont ces synapses sont régulées », a déclaré Rimer. « Les synapses électriques ont été peu étudiées. »
Ces jonctions lacunaires pourraient en fait être mieux comprises dans d’autres zones du corps, car elles ne sont pas propres aux neurones. Il existe d’autres cellules, comme dans le cœur, qui ont également des jonctions lacunaires qui transmettent des signaux électriques.
D’autre part, au niveau des synapses chimiques, le signal électrique au sein des neurones, appelé potentiel d’action, est traduit en un signal chimique qui peut traverser la synapse jusqu’au neurone suivant dans le circuit. « Les synapses peuvent être considérées comme un poste de relais entre les cellules, dans lequel il faut transformer un signal », a expliqué Mme Rimer. Cela se fait par la libération de produits chimiques appelés neurotransmetteurs, qui sont libérés dans des paquets appelés vésicules à l’arrivée d’un potentiel d’action à la synapse. Lorsque le neurotransmetteur atteint le neurone suivant dans la chaîne, le signal chimique est retransformé en un potentiel d’action qui descend le long de ce neurone jusqu’à la synapse suivante, et ainsi de suite.
« Dans le cerveau, le système fonctionne de manière à s’améliorer réellement – c’est ce qu’est l’apprentissage et la mémoire », a déclaré Rimer. « Nous pensons que les neurones du circuit peuvent libérer plus de neurotransmetteur ou émettre plus de récepteurs afin que la transmission synaptique se potentialise et devienne plus efficace à mesure que nous apprenons quelque chose de nouveau et que nous formons de nouveaux souvenirs. »
La mémoire peut également impliquer la création de nouvelles synapses. « Nous pensons que dans le cerveau, le nombre et le type de synapses sont très dynamiques », a déclaré Rimer. « Il y a de nombreuses façons dont ils améliorent le comportement, ou même l’aggravent dans certains cas ». En d’autres termes, la perte de synapses dans le cerveau due à une maladie dégénérative comme la maladie d’Alzheimer ou de Parkinson, entraînera une perte correspondante de la fonction liée à ce que ces synapses faisaient. En fait, des recherches récentes indiquent que ce sont les synapses, plutôt que les neurones eux-mêmes, qui pourraient être les premières à montrer les effets de ces conditions.
Les synapses dans le reste du corps ne semblent pas être aussi vulnérables. « Dans la jonction neuromusculaire, quelques molécules de neurotransmetteur suffisent à déclencher une réaction dans la cellule musculaire », a déclaré Rimer. « Le système est conçu pour ne jamais faillir ». Cela ne veut pas dire qu’ils n’ont jamais de problèmes – en fait, les recherches de Rimer se concentrent sur les maladies génétiques et immunologiques qui affectent les récepteurs de ces jonctions neuromusculaires, provoquant des problèmes relativement mineurs, comme des paupières tombantes, ou beaucoup plus graves, comme des problèmes avec le diaphragme et d’autres muscles impliqués dans la respiration.
« Le fait que des problèmes avec les synapses puissent faire que quelqu’un arrête de respirer montre simplement à quel point les synapses sont vitales pour notre survie même », a déclaré Rimer. « Les gens se concentrent souvent sur les neurones ou les cellules musculaires, mais les connexions entre eux sont tout aussi essentielles. »
Cette histoire de Christina Sumners est initialement apparue dans Vital Record.
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