neurophysiologie et psychopharmacologie - free
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ALAIN NICOLAS MD, PhD
Unité d’Exploration Hypnologique – CNRS UMR 5167Service Universitaire de Psychiatrie (Pr D’Amato) -CH le Vinatier - Bron
ALAIN NICOLAS MD, PhDALAIN NICOLAS MD, PhD
Unité d’Exploration Hypnologique Unité d’Exploration Hypnologique –– CNRS UMR 5167CNRS UMR 5167Service Universitaire de Psychiatrie (Pr D’Amato) Service Universitaire de Psychiatrie (Pr D’Amato) -- CH le Vinatier CH le Vinatier -- BronBron
NeurotransmissionNeurophysiologie et
Psychopharmacologie
NeurotransmissionNeurotransmissionNeurophysiologie et Neurophysiologie et
PsychopharmacologiePsychopharmacologie
Certificat de Psychologie et NeurobiologieLyon 10 décembre 2009
Certificat de Psychologie et NeurobiologieCertificat de Psychologie et NeurobiologieLyon 10 décembre 2009Lyon 10 décembre 2009
Une Histoire de Synapse
100 milliardsde Neurones
100 000 milliards de synapses
Une Histoire Une Histoire de Synapsede Synapse
100 milliards100 milliardsde Neuronesde Neurones
100 000 milliards 100 000 milliards de synapsesde synapses
+
-
Transmission électriqueintra-neuronale
Transmission électriqueTransmission électriqueintraintra--neuronaleneuronale
Transmission chimiqueinter-neuronale
Transmission chimiqueTransmission chimiqueinterinter--neuronaleneuronale
Système nerveuxSystème nerveuxSystème nerveux
• Dimension spatiale– Entité anatomique– Entité neurochimique
• Dimension temporelle– Signaux rapides– Signaux lents
• Dimension fonctionnelle– Présynaptique– Postsynaptique
•• Dimension spatialeDimension spatiale–– Entité anatomiqueEntité anatomique–– Entité neurochimiqueEntité neurochimique
•• Dimension temporelleDimension temporelle–– Signaux rapidesSignaux rapides–– Signaux lentsSignaux lents
•• Dimension fonctionnelleDimension fonctionnelle–– PrésynaptiquePrésynaptique–– PostsynaptiquePostsynaptique
Dimension Spatiale :
Entité Anatomique
Dimension Dimension Spatiale :Spatiale :
Entité Entité AnatomiqueAnatomique
Axone des neurones pré-synaptiquesAxone des neurones préAxone des neurones pré--synaptiquessynaptiques
Arbre dendritique du neurone post-synaptique
Arbre dendritique du neurone Arbre dendritique du neurone postpost--synaptiquesynaptiqueSynapseSynapseSynapse
« Cable » axonal«« CableCable» » axonalaxonal
Neurone post-synaptiqueNeurone postNeurone post--synaptiquesynaptique
Neurone pré-synaptiqueNeurone Neurone prépré--synaptiquesynaptique
Fente synaptiqueFente synaptiqueFente synaptique
Dimension Spatiale :
Entité Neurochimique
Transmission non synaptiquepar diffusion
Dimension Dimension Spatiale :Spatiale :
Entité Entité NeurochimiqueNeurochimique
Transmission Transmission non synaptiquenon synaptiquepar diffusionpar diffusion
Dimension Temporelle
Dimension Dimension TemporelleTemporelle
Dimension Fonctionnelle Evénements pré-synaptiques
Dimension Fonctionnelle Dimension Fonctionnelle EvénementsEvénementsprépré--synaptiquessynaptiques
Dimension Fonctionnelle Evénements post-synaptiques
Dimension Fonctionnelle Dimension Fonctionnelle EvénementsEvénementspostpost--synaptiquessynaptiques
Dimension Fonctionnelle Evénements post-synaptiques
Dimension Fonctionnelle Dimension Fonctionnelle EvénementsEvénementspostpost--synaptiquessynaptiques
Modifications des flux ioniques :
Potentiel d’action
Second messager
Activation génique
Modifications des Modifications des flux ioniques :flux ioniques :
Potentiel d’actionPotentiel d’action
Second messagerSecond messager
Activation géniqueActivation génique
NeurophysiologieNeurophysiologie
Terminaison axonaleTerminaison Terminaison axonaleaxonale
AxoneAxoneAxone
Corps CellulaireCorps CellulaireCorps Cellulaire DendritesDendritesDendrites
Transmission Nerveuse
Transmission Transmission NerveuseNerveuse
Membrane PlasmiqueMembrane PlasmiqueMembrane Plasmique
Potentiel de ReposPotentiel de ReposConstitution des milieux intra et extra cellulairesConstitution des milieux intra et extra cellulairesConstitution des milieux intra et extra cellulaires
147 mmol/l147 mmol/l14 mmol/l14 mmol/lCl -Cl -
2 mmol/l2 mmol/l<10-4 mmol/l<10-4 mmol/lCa 2+Ca 2+
5 mmol/l5 mmol/l140 mmol/l140 mmol/lK+K+
140 mmol/l140 mmol/l14 mmol/l14 mmol/lNa+Na+
Extra cellulaireExtra cellulaireIntra cellulaireIntra cellulaire
0 mmol/l0 mmol/l125 mmol/l125 mmol/lP -1,12P -1,12
Potentiel de ReposPotentiel de Repos
• Principes d’Electroneutralité– Extérieur : [Na]e+[K]e+[Ca]e=[Cl]e
• 140 + 5 + 2 = 147
– Intérieur : [Na]i+[K]i+[Ca]i=[Cl]i +[P]i • 14 + 140 +<10-4 = 14 + (125 x 1,12)
• Principe d’Equi-osmolarité– Même osmolarité de part et
d’autre de la membrane
•• Principes d’Principes d’ElectroneutralitéElectroneutralité– Extérieur : [Na]e+[K]e+[Ca]e=[Cl]e
• 140 + 5 + 2 = 147
– Intérieur : [Na]i+[K]i+[Ca]i=[Cl]i +[P]i • 14 + 140 +<10-4 = 14 + (125 x 1,12)
•• Principe d’Principe d’EquiEqui--osmolaritéosmolarité–– Même Même osmolaritéosmolaritéde part et de part et
d’autre de la membraned’autre de la membrane
Potentiel de ReposPotentiel de Repos
• Contraintes exercées sur la membrane– Le gradient de concentration des espèces ioniques – Le gradient électrique
• Violation de l’électroneutralité au voisinage de la membrane
– Le gradient électro-chimique : « driving force »
• Pompes sodium-potassium
• Mécanismes de maintien du potentiel de repos
•• Contraintes exercées sur la membraneContraintes exercées sur la membrane– Le gradient de concentration des espèces ioniques – Le gradient électrique
• Violation de l’électroneutralité au voisinage de la membrane
– Le gradient électro-chimique : « driving force »
•• Pompes sodiumPompes sodium--potassiumpotassium
•• Mécanismes de maintien Mécanismes de maintien du potentiel de reposdu potentiel de repos
K+K+
Cl-Cl-
K+K+
Cl-Cl-
mb sélective au K+mb sélective au K+
Potentiel de ReposPotentiel de Repos
Gradient de Gradient de ConcentrationConcentration
Potentiel de ReposPotentiel de Repos- 84mV- 84mV
icic
ecec
Gradient ElectriqueGradient Electrique
E K+ = - 84mVE Na+ = + 54mVE Cl- = - 58mVE Ca+ = + 116mV
E K+ = - 84mVE Na+ = + 54mVE Cl- = - 58mVE Ca+ = + 116mV
Potentiel d’équilibre : gradient électrique compense le gradient de concentrationPotentiel d’équilibre : gradient électrique compense le gradient de concentration
Potentiel de ReposPotentiel de Repos
• Potentiel de repos du neurone ≈ - 65mV– Vm-Eion ≠ 0– Au potentiel de repos, le flux de K+ est positif – Le K+ a tendance à sortir– -65 - (-84)= + 19 mV = Force électrochimique poussant
le K+ à l’extérieur de la cellule
• Pour le Na+ et Ca 2+ : cette force pousse les ions vers l’intérieur
• Potentiel de repos du neurone ≈ - 65mV– Vm-Eion ≠ 0– Au potentiel de repos, le flux de K+ est positif – Le K+ a tendance à sortir– -65 - (-84)= + 19 mV = Force électrochimique poussant
le K+ à l’extérieur de la cellule
• Pour le Na+ et Ca 2+ : cette force pousse les ions vers l’intérieur
Vm gCa
ECa
ext
int
gNa
ENa
gK
EK
gCl
ECl
pompesNa/Ket CaCm
Potentiel de ReposPotentiel de Repos
Potentiel d’ActionPotentiel d’Action
courant K+ sortant retardé=IK
0 mV
+40 mV
-65 mV
-80 mV
0 ms 1 ms 2 ms 3 ms
courant Na+ entrant= INa
Seuil déclenchement du PA: -55 mV
3
3K+
Hodgkin et Huxley (1950)Hodgkin et Huxley (1950)
1
Na+
1
0 mV
+40 mV
-65 mV
-80 mV
0 ms 1 ms 2 ms 3 ms
Canaux voltage dépendantsCanaux voltage dépendantsCanaux voltage dépendants
2K+
2
Architecture des canaux voltage dépendantsArchitecture des canaux voltage dépendants
+
-
ouvertouvert
inactivéinactivé
ferméfermé
bloquants spécifiquesbloquants spécifiques
Canaux voltage dépendantsCanaux voltage dépendantsCanaux voltage dépendants
• Canaux sodiques– Ouverture précoce (dès - 40mV = seuil PA)– Durée d ’ouverture brève (1ms)– Rapidement inactivés : environ 1ms– Abondants dans le cône axonal et les nœuds de Ranvier
• Canaux Potassiques– Ouverture retardée (pour un Vm +, Po maxi si Vm+ 20mV)
•• Canaux sodiquesCanaux sodiques– Ouverture précoce (dès - 40mV = seuil PA)– Durée d ’ouverture brève (1ms)– Rapidement inactivés : environ 1ms– Abondants dans le cône axonal et les nœuds de Ranvier
• Canaux Potassiques– Ouverture retardée (pour un Vm +, Po maxi si Vm+ 20mV)
Conduction NerveuseConduction Nerveuse
Cône axonalCône axonal
+ +
=
Sommation desPPSE & PPSISommation desPPSE & PPSI
+
sens de propagation du PAsens de propagation du PAcône axonal terminaison
t0
Na+
K+
t+1
Conduction de proche en proche : courants locauxConduction de proche en proche : courants locaux
Conduction saltatoireConduction saltatoire
nœud de Ranviernœud de Ranvier
0.2-2mm0.2-2mm
[Ca 2+]i=75 nmol/l[Ca 2+]i=75 nmol/l
PAPA
entrée calciqueentrée calcique
ExocytoseExocytose
Transmission SynaptiqueTransmission SynaptiqueTransmission Synaptique
PsychopharmacologiePsychopharmacologie
Récepteurs aminergiquesRécepteurs Récepteurs aminergiquesaminergiques
Récepteur lié à un canal ioniqueRécepteur lié Récepteur lié à un canal ioniqueà un canal ionique
Systèmes de transport à 12 domaines transmembranairesSystèmes de transport à 12 domaines Systèmes de transport à 12 domaines transmembranairestransmembranaires
Recapture de la SérotonineRecapture Recapture de la Sérotoninede la Sérotonine
AchGABABenzodiazépines
AchAchGABAGABABenzodiazépinesBenzodiazépines
Action en fonction du contexteAction en fonction du contexteAction en fonction du contexte
Modulation AllostériqueModulation AllostériqueModulation Allostérique
Acides AminésAcides AminésGlutamate : synthèse à partir de la glutamine par la Glutaminase et agit sur 3 types de récepteurs
AMPA = Na+, K+
NMDA = Ca 2+ ,VD/Mg 2+
Kainate
Glutamate : synthèse à partir de la glutamine par la Glutaminase et agit sur 3 types de récepteurs
AMPA = Na+, K+
NMDA = Ca 2+ ,VD/Mg 2+
Kainate
GABA : synthèse à partir du Glu par l’acide glutamique décarboxylase (GAD)
GABAA = canal Cl-
GABAB = lié P-G
GABA : synthèse à partir du Glu par l’acide glutamique décarboxylase (GAD)
GABAA = canal Cl-
GABAB = lié P-G
Glycine : synthèse à partir de la sérine = canal Cl-Glycine : synthèse à partir de la sérine = canal Cl-
GABAGABABarbituriquesBarbituriques
BenzodiazépinesBenzodiazépines
Récepteur GABAARécepteur GABAA
Cl-
Systèmes Neuromodulateurs
diffus
Systèmes Systèmes NeuromodulateursNeuromodulateurs
diffusdiffus
Systèmes Neuromodulateurs diffusSystèmes Systèmes NeuromodulateursNeuromodulateursdiffusdiffus
• Les neurones dopaminergiques de la substance noire et de l’aire tegmentale ventrale
• Les neurones sérotoninergiques des noyaux du raphé
• Les neurones noradrénergiques du locus coeruleus
• Les neurones cholinergiques du cerveau antérieur basal et du tronc cérébral
• Les neurones dopaminergiques de la substance noire et de l’aire tegmentale ventrale
• Les neurones sérotoninergiques des noyaux du raphé
• Les neurones noradrénergiques du locus coeruleus
• Les neurones cholinergiques du cerveau antérieur basal et du tronc cérébral
• Chaque système est constitué d ’un petit nombre de neurones (quelques milliers)
• Chaque neurone est très ramifié: 1 axone en contact avec plus de 100 000 neurones post-synaptiques
• Les neurotransmetteurs sont libérés dans l’espace extracellulaire
• Chaque système est constitué d ’un petit nombre de neurones (quelques milliers)
• Chaque neurone est très ramifié: 1 axone en contact avec plus de 100 000 neurones post-synaptiques
• Les neurotransmetteurs sont libérés dans l’espace extracellulaire
Systèmes Neuromodulateurs diffusSystèmes Systèmes NeuromodulateursNeuromodulateursdiffusdiffus
AIRE TEGMENTALE
VENTRALE
STRIATUM SUBSTANCE NOIRE
VOIE NIGRO-STRIEE
CORTEX PRÉFRONTAL
GYRUS CINGULAIRE
ACCUMBENS
TUBERCULE
OLFACTIF
HYPOPHYSE
HYPOTHALAMUS
HIPPOCAMPE
Voie dopaminergique mésocorticolimbiqueVoie dopaminergique mésocorticolimbique
• Circuit du « plaisir », de la récompense
• Site d’action des drogues
• Circuit impliqué dans l’induction et le traitement des psychoses
• Circuit du « plaisir », de la récompense
• Site d’action des drogues
• Circuit impliqué dans l’induction et le traitement des psychoses
Circuit méso-limbique ou mésocortico-limbiqueCircuit méso-limbique ou mésocortico-limbique
Neurones à sérotonineNeurones à sérotonine
tryptophanetryptophane
5 OH tryptophane(5-HTP)
5 OH tryptophane(5-HTP)
5 OH tryptamine(5-HT=sérotonine)
5 OH tryptamine(5-HT=sérotonine)
Tryptophane OHlaseTryptophane OHlase
5-HTP DC5-HTP DC
Agit sur 2 types de récepteursR canal : nicotinique (muscle)/curareR métabotropique:muscarinique(cœur)/atropine
Agit sur 2 types de récepteursR canal : nicotinique (muscle)/curareR métabotropique:muscarinique(cœur)/atropine
choline acétyl transférase (bon marqueur)choline acétyl transférase (bon marqueur)
Acétyl CoA + CholineAcétyl CoA + Choline AchAch
Acétyl cholinestérase=AchEAcétyl cholinestérase=AchE
acide acétique + Cholineacide acétique + CholineAchAch
AcétylcholineAcétylcholine
Noyau basal de Meynert:
innervation cholinergique
du néocortex
Noyaux du septum médian
innervation cholinergique
de l ’hippocampe
Noyau basal de Meynert:
innervation cholinergique
du néocortex
Noyaux du septum médian
innervation cholinergique
de l ’hippocampe
Innervation cholinergique du cortexInnervation cholinergique du cortex
Merci de votre attention !Merci de votre attention !Merci de votre attention !
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