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Distribution subcellulaire des récepteurs du glutamate de type kaïnate

Auteur : Dr. Frédéric JASKOLSKI
Adresse actuelle : MRC Centre for Synaptic Plasticity - Department of Anatomy - University of Bristol - UK.


Introduction

I - La synapse

II - Les récepteurs du glutamate de type kaïnate :

1 - Acide kaïnique, découverte

2 - Physiopathologie des récepteurs kaïnate

3 - Clonage et structure des sous-unités des récepteurs kaïnate



4 - Physiologie des récepteurs kaïnate :
Les récepteurs kaïnate jouent une grande variété de rôles dans la transmission synaptique glutamatergique. Ils peuvent être médiateurs de la réponse synaptique, modulateurs de la libération de neurotransmetteur ou encore régulateurs de l'excitabilité neuronale.


4a - Médiateurs de la réponse synaptique :
La contribution des récepteurs kaïnate aux courants post-synaptiques excitateurs (EPSCs) a été décrite une première fois aux synapses entre les fibres moussues et les cellules pyramidales de CA3 de l'hippocampe (Fig 17A) (Castillo et al., 1997; Vignes and Collingridge, 1997) grâce à l'utilisation de GYKI 53655, un antagoniste sélectif des récepteurs de type AMPA. Par la suite, la contribution des récepteurs kaïnate aux EPSC a été observe dans un nombre limité de synapses du système nerveux (Huettner, 2003). La composante de l'EPSC imputable aux récepteurs kaïnate est de plus petite amplitude et plus lente que celle des récepteurs de type AMPA (Fig 17B). Cette cinétique lente permet le sommation des EPSC pour des stimulation répétées des fibres moussues (Fig 17B)(Castillo et al., 1997). La cinétique lente de la composante kaïnate des EPSC et leur propriété de sommation ont conduit à l'hypothèse que les récepteurs kaïnate étaient activés par de faibles concentrations de glutamate dans la fente synaptique. Cependant, la cinétique des EPSC imputables aux récepteurs kaïnate n'est pas sensible au blocage de la recapture du glutamate qui prolonge sa demi-vie dans l'espace extracellulaire (Bureau et al., 2000; Kidd and Isaac, 2001). De plus la libération d'une vésicule de glutamate suffit pour activer les récepteurs kaïnate dans les cellules pyramidales de CA3 (Cossart et al., 2002). Ces différentes approches indiquent que les récepteurs kaïnate post-synaptiques sont proches du site de libération du glutamate où ils participent à la transmission synaptique.


4b - Modulateurs de la libération de neurotransmetteur :
La présence de récepteurs kaïnate sur les terminaisons pré-synaptiques a d'abord été décrite sur des préparations de synaptosomes (Chittajallu et al., 1996; Perkinton and Sihra, 1999). Aux synapses entre les fibres moussues et les cellules pyramidales de CA3, les récepteurs kaïnate agissent comme autorécepteurs activés par la libération synaptique de glutamate. Les récepteurs kaïnate pré-synaptique sur les terminaisons des fibres moussues sont impliqués dans la facilitation en fréquence (Schmitz et al., 2001a). La facilitation en fréquence correspond à l'augmentation de la réponse post-synaptique en fonction de la fréquence de stimulation (Fig 18A). L'utilisation de souris déficientes pour les sous-unités des récepteurs kaïnate a permis de mettre en évidence la rôle des sou-unités GluR6 et GluR7 dans la facilitation en fréquence aux synapses entre les fibres moussues et les cellules pyramidales de CA3 (Fig 18B). Les récepteurs kaïnate facilitent la transmission synaptique contribuant à la plasticité à court terme de ces synapses (Contractor et al., 2001; Lauri et al., 2001; Schmitz et al., 2001b). L'activation des récepteurs kaïnate pré-synaptiques sur les fibres moussues évoque une post-dépolarisation prononcée de la terminaison pré-synaptique et augmente le flux calcique dans le bouton pré-synaptique (Kamiya et al., 2002). Une simple stimulation des fibres moussues suffit pour activer les récepteurs kaïnate pré-synaptiques.

De plus, les récepteurs kaïnate sont présents sur les terminaisons GABAergiques des interneurones dans la région CA1 où leur activation augmente la libération de GABA (Mulle et al., 2000; Cossart et al., 2001).


4c - Régulateurs de l'excitabilité neuronale :
Les récepteurs kaïnate augmentent l'excitabilité axonale des fibres moussues en dépolarisant la membrane la membrane de l'axone (Kamiya and Ozawa, 2000; Schmitz et al., 2001b). Les récepteurs kaïnate dans les cellules pyramidales de CA1 régulent la composante lente de la post-hyperpolarisation par un effet métabotropique, sensible à la toxine pertussique (Melyan et al., 2002). Le couplage des récepteurs kaïnate avec des protéines G hétérotrimériques a été montré en 1999 (Cunha et al., 1999). Les récepteurs kaïnate contribuent par des effets ionotropiques et métabotropiques à la régulation de l'excitabilité axonale.


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