Découverte scientifique

Communiqué de l'INP du CNRS

Une équipe du Laboratoire de physique statistique (CNRS/ENS Paris/Université Pierre et Marie Curie/Université Paris Diderot) vient d'élucider le mécanisme qui permet de déverser les neurotransmetteurs dans l'espace synaptique séparant deux neurones. Ces travaux, publiés dans Science, ont été réalisés en collaboration étroite avec un laboratoire américain de l'Université de Yale.

La neurotransmission, processus par lequel les neurotransmetteurs sont libérés au niveau de la synapse, doit être finement régulé, tant spatialement que temporellement. Pour cela, une machinerie protéique complexe est nécessaire. Celle-ci est centrée sur les protéines SNAREs, qui sont responsables de la fusion de la vésicule synaptique contenant les neurotransmetteurs avec la membrane présynaptique du neurone, déversant ainsi les petits composés chimiques à l'intérieur de la synapse. Deux protéines SNAREs en particulier sont impliquées dans ce processus de neurotransmission : la v-SNARE, située sur la vésicule synaptique, et la t-SNARE, positionnée sur la membrane présynaptique. L?appariement de ces deux protéines, qui forment alors une structure appelée « SNAREpin », force le contact membranaire et conduit à la fusion de la vésicule avec la membrane.

En utilisant des membranes nanométriques suspendues, ou « nanodisques », les chercheurs ont démontré que si un seul SNAREpin est suffisant pour ouvrir le pore de fusion, il est nécessaire qu'au moins trois SNAREpins coopèrent pour maintenir ce pore ouvert et permettre la libération des neurotransmetteurs dans l'espace synaptique. Ils ont également montré que ce sont les domaines transmembranaires natifs des SNAREs qui empêchent la fermeture prématurée du pore. Ces domaines sont donc indispensables à une libération rapide et efficace des composés chimiques dans la synapse.Ces résultats mettent fin à une controverse qui sévit depuis plusieurs années sur le nombre de SNAREpins (1 à 15 selon les études) nécessaires à la fusion de la vésicule avec la membrane du neurone. Ils permettent notamment de concilier des données apparemment contradictoires publiées récemment, les premières, obtenues in vitro, démontrant qu'un seul SNAREpin suffit (1) et les secondes, obtenues in vivo, indiquant qu?au moins trois SNAREpins sont nécessaires à la fusion (2).

Références :

(1) One SNARE complex is sufficient for membrane fusion, Geert van den Bogaart, Matthew Holt, Gertrude Bunt, Dietmar Riedel, Fred Wouters, Reinhard Jahn, Nature Structural & Molecular Biology (2010), 17(3):358-364.

(2) Fast vesicle fusion in living cells requires at least three SNARE complexes, Ralf Mohrmann, Heidi de Wit, Matthijs Verhage, Erwin Neher, Jakob Sørensen, Science (2010), 330(6003) : 502-505.

Pour en savoir plus : SNARE proteins : one to fuse and three to keep the nascent fusion pore open, Lei Shi, Qing-Tao Shen, Alexander Kiel, Jing Wang, Hong-Wei Wang, Thomas Melia, James Rothman, Frédéric Pincet, Science (2012), 335(6074) :1355-1359.

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