Les changements de conductance postsynaptique et les changements de potentiel qui les accompagnent modifient la probabilité qu’un potentiel d’action soit produit dans la cellule postsynaptique. À la jonction neuromusculaire, l’action synaptique augmente la probabilité qu’un potentiel d’action se produise dans la cellule musculaire postsynaptique ; en effet, la grande amplitude de la PPE garantit qu’un potentiel d’action est toujours déclenché. Dans de nombreuses autres synapses, les PSP diminuent en fait la probabilité que la cellule postsynaptique génère un potentiel d’action. Les PSP sont dites excitatrices (ou EPSP) si elles augmentent la probabilité qu’un potentiel d’action postsynaptique se produise, et inhibitrices (ou IPSP) si elles diminuent cette probabilité. Étant donné que la plupart des neurones reçoivent des entrées de synapses excitatrices et inhibitrices, il est important de comprendre plus précisément les mécanismes qui déterminent si une synapse particulière excite ou inhibe son partenaire postsynaptique.
Les principes d’excitation qui viennent d’être décrits pour la jonction neuromusculaire sont pertinents pour toutes les synapses excitatrices. Les principes de l’inhibition postsynaptique sont sensiblement les mêmes que pour l’excitation, et sont également généraux. Dans les deux cas, les neurotransmetteurs se liant aux récepteurs ouvrent ou ferment des canaux ioniques dans la cellule postsynaptique. Le fait qu’une réponse postsynaptique soit un EPSP ou un IPSP dépend du type de canal couplé au récepteur et de la concentration des ions perméables à l’intérieur et à l’extérieur de la cellule. En fait, le seul facteur qui distingue l’excitation postsynaptique de l’inhibition est le potentiel d’inversion de la PSP par rapport à la tension de seuil pour générer des potentiels d’action dans la cellule postsynaptique.
Pensons, par exemple, à une synapse neuronale qui utilise le glutamate comme transmetteur. Beaucoup de ces synapses possèdent des récepteurs qui, comme les récepteurs ACh des synapses neuromusculaires, ouvrent des canaux ioniques perméables de manière non sélective aux cations. Lorsque ces récepteurs du glutamate sont activés, le Na+ et le K+ traversent la membrane postsynaptique. Le potentiel d’inversion (Erev) du courant postsynaptique est d’environ 0 mV, alors que le potentiel de repos des neurones est d’environ -60 mV. L’EPSP qui en résulte dépolarise le potentiel de la membrane postsynaptique, le ramenant vers 0 mV. Pour le neurone illustré à la figure 7.6A, la tension seuil du potentiel d’action est de -40 mV. Ainsi, l’EPSP augmente la probabilité que le neurone postsynaptique produise un potentiel d’action, définissant cette synapse comme excitatrice.
Figure 7.6
Les potentiels d’inversion et les potentiels de seuil déterminent l’excitation et l’inhibition postsynaptiques. (A) Si le potentiel d’inversion d’un PSP (0 mV) est plus positif que le seuil du potentiel d’action (-40 mV), l’effet d’un émetteur est excitateur, et (suite…)
Comme exemple d’action postsynaptique inhibitrice, considérons une synapse neuronale qui utilise le GABA comme émetteur. Au niveau de ces synapses, les récepteurs du GABA ouvrent généralement des canaux qui sont sélectivement perméables au Cl-. Lorsque ces canaux s’ouvrent, des ions chlorure chargés négativement peuvent traverser la membrane. Supposons que le neurone postsynaptique ait un potentiel de repos de -60 mV et un seuil de potentiel d’action de -40 mV, comme dans l’exemple précédent. Si ECl est de -70 mV, comme c’est le cas pour de nombreux neurones, la libération de transmetteur au niveau de cette synapse inhibera la cellule postsynaptique (parce que ECl est plus négatif que le seuil du potentiel d’action). Dans ce cas, la force motrice électrochimique (Vm – Erev) entraîne l’entrée de Cl- dans la cellule, générant un PSC sortant (parce que Cl- est chargé négativement) et par conséquent un PSIP hyperpolarisant (figure 7.6B). Comme ECl est plus négatif que le seuil du potentiel d’action, le changement de conductance résultant de la liaison du GABA maintient le potentiel de la membrane postsynaptique plus négatif que le seuil, ce qui réduit la probabilité que la cellule postsynaptique déclenche un potentiel d’action.
Cependant, toutes les synapses inhibitrices ne produisent pas des PSPI hyperpolarisants. Par exemple, dans le neurone que nous venons de décrire, si ECl était de -50 mV au lieu de -70 mV, alors la synapse serait toujours inhibitrice car le potentiel d’inversion du PSIP reste plus négatif que le seuil du potentiel d’action (-40 mV). Cependant, étant donné que la force motrice électrochimique fait maintenant sortir le Cl- de la cellule, le PISP est en fait dépolarisant (figure 7.6C). Néanmoins, ce PISP dépolarisant inhibe la cellule postsynaptique parce que le potentiel de membrane de la cellule est maintenu plus négatif que le potentiel de seuil pour l’initiation du potentiel d’action. Une autre façon d’envisager cette particularité est que si une autre entrée dépolarisante devait amener le potentiel de repos de la cellule à -41 mV, juste en dessous du seuil de déclenchement d’un potentiel d’action, l’ouverture de ces canaux activés par le GABA entraînerait un courant hyperpolarisant, rapprochant le potentiel de membrane de -50 mV, le potentiel d’inversion de ces canaux. Ainsi, alors que les EPSP dépolarisent la cellule postsynaptique, les IPSP peuvent hyperpolariser ou dépolariser ; en effet, un changement de conductance inhibitrice peut ne produire aucun changement de potentiel et tout de même exercer un effet inhibiteur.
Bien que les particularités de l’action postsynaptique puissent être complexes, une règle simple distingue l’excitation postsynaptique de l’inhibition : Un EPSP a un potentiel d’inversion plus positif que le seuil du potentiel d’action, alors qu’un IPSP a un potentiel d’inversion plus négatif que le seuil (figure 7.6D). Intuitivement, cette règle peut être comprise en réalisant qu’un EPSP aura tendance à dépolariser le potentiel membranaire de sorte qu’il dépasse le seuil, alors qu’un IPSP agira toujours pour maintenir le potentiel membranaire plus négatif que le potentiel de seuil.