La synapse (du grec σύναψις, syn = ensemble et haptein = toucher, saisir ; signifiant connexion) désigne une zone de contact fonctionnelle qui s'établit entre deux neurones, ou entre un neurone et une autre cellule (cellules musculaires, récepteurs sensoriels…). Elle assure la conversion d'un cellulaires potentiel d'action déclenché dans le neurone présynaptique en un signal dans la cellule postsynaptique. On estime, pour certains types (par exemple cellule pyramidale, cellule de Purkinje…), qu'environ 40 % de la surface membranaire est couverte de synapses.
On distingue habituellement deux types de synapses :
- la synapse chimique, très majoritaire, qui utilise des neurotransmetteurs pour transmettre l'information ;
- la synapse électrique où le signal est transmis électriquement par l'intermédiaire d'une jonction communicante (en anglais gap-junction).
On les distingue au microscope électronique par la taille de la fente synaptique ; de l'ordre de 2 nanomètres pour les synapses électriques, entre 10 et 40 nm pour les synapses chimiques. On peut également, dans le cas des synapses électriques, observer les jonctions communicantes. Au niveau d'une synapse, il s'agit toujours d'un contact entre deux membranes plasmiques, il n'y a jamais fusion en un syncitium.
Historique
Le mot « neurone » fut utilisé pour la première fois par Waldeyer pour désigner les cellules nerveuses et un premier pas vers la compréhension de leur mode de fonctionnement eut lieu à la fin du xixe siècle lorsque Camillo Golgi mit au point une technique de coloration par imprégnation, argentique permettant une visualisation optimale du neurone et de ses prolongements.
Par la suite, Santiago Ramón y Cajal utilisa la méthode de coloration de Golgi pour étayer la théorie du neurone. Le terme de « synapse », quant à lui, fut proposé en 1897 par le physiologiste et Prix Nobel britannique Sir Charles Scott Sherrington pour désigner le point de contact entre deux neurones.
Toutefois, Golgi était lui-même opposé à l'hypothèse selon laquelle le système nerveux pouvait être composé d'unités discontinues. En 1906 Golgi et Cajal reçurent conjointement le Prix Nobel de médecine et physiologie, pour deux théories de l'organisation du tissu neuronal (neuronisme et réticularisme).
Il a été démontré par la suite que les synapses électriques sont très rares et l'on admet aujourd'hui que le système nerveux est constitué majoritairement d'unités contiguës (thèse neuroniste).
Synapse chimique
La synapse chimique est la plus fréquente des synapses du système nerveux. Ce type de synapse transmet le signal nerveux d'un neurone à un autre en utilisant un neurotransmetteur qui est émis par le neurone afférent, diffuse dans la fente synaptique et se lie aux récepteurs postsynaptiques.
Transmission chimique du neurone A (émetteur) au neurone B (récepteur)
- Mitochondrie
- Vésicule synaptique avec des neurotransmetteurs
- Autorécepteur
- Fente synaptique avec neurotransmetteur libéré (ex : sérotonine ou dopamine)
- Récepteurs postsynaptiques activés par neurotransmetteur (induction d'un potentiel postsynaptique)
- Canal calcium
- Exocytose d'une vésicule
- Neurotransmetteur recapturé
Dans certaines synapses les cellules gliales jouent un rôle particulièrement actif, notamment en effectuant la recapture du neurotransmetteur (ex : glutamate). Dans les synapses motrices, une enzyme, la cholinestérase, dégrade le neurotransmetteur dans la fente synaptique.
Morphologie
Il existe deux morphologies de synapses chimiques : la synapse en bouton et la synapse « en passant ». Elles fonctionnent toutes les deux de la même façon et l'on y retrouve les mêmes composants. La synapse en bouton se situe à l'extrémité de la fibre nerveuse alors que les synapses en passant sont réparties régulièrement le long de l'axone.
Il existe un grand « bestiaire » de synapses chimiques selon le type de neurone, la localisation, etc. Le calice de Held dans le tronc cérébral auditif, par exemple, est un cas de synapse géante qui entoure quasiment complètement la cellule postsynaptique.
La synapse est constituée de trois parties : l'élément présynaptique, l'élément postsynaptique et entre les deux l'espace intersynaptique.
- L'élément présynaptique se présente sous la forme d'un renflement de l'axone, rempli de petites vésicules de formes variées (les vésicules synaptiques) contenant le neurotransmetteur. On y trouve aussi un appareil de Golgi très développé et de nombreuses mitochondries, signe d'une activité de synthèse intense. Les neurotransmetteurs sont en effet en partie synthétisés sur le lieu d'utilisation.
- L'élément postsynaptique en revanche est totalement dépourvu de ce type de vésicule. Mais il contient quelques mitochondries, nécessaires pour assurer le fonctionnement de la synapse. Dans certains cas la membrane apparaît plus épaisse en microscopie électronique (densité postsynaptique), ce qui permet de caractériser des synapses asymétriques généralement glutamatergiques.
- L'espace intersynaptique (ou fente synaptique) est la zone qui sépare les membranes des deux neurones. Elle est de petite dimension (quelques dizaines de nanomètres) et dépourvue de lame basale (contrairement à la plaque motrice).