Plasticité synaptique et notion de synapse

La plasticité synaptique permet aux synapses de modifier leur efficacité de transmission en réponse à l'activité neuronale, ce qui sous-tend apprentissage et mémoire.

Objectifs

Définir une synapse et distinguer les types excitatrice et inhibitrice.
Expliquer la plasticité: LTP (potentiation) et LTD (dépression).
Comprendre la règle de Hebb et les mécanismes moléculaires impliqués (récepteurs, trafic membranaire).
Résoudre un exemple simple de mise à jour du poids synaptique et interpréter le résultat.

Notions clés

Synapse: jonction fonctionnelle entre un neurone pré-synaptique et un neurone post-synaptique, où l’information est transmise par des neurotransmetteurs.
Potentiel post-synaptique: EPSP ou IPSP qui modulent l’activité du neurone post-synaptique.
Plasticité: possibilité que l’efficacité synaptique varie avec l’activité; forme à long terme: LTP et LTD.

Schéma explicatif (SVG)

Notion clé: la plasticité se manifeste par un renforcement ou un affaiblissement de l’efficacité synaptique: \( \Delta w = \eta\, x_{pre}\, x_{post} \) est une forme simple de règle d’accroissement.

Étape 1 : mesurer l’activité pré-synaptique x_pre et post-synaptique x_post

Étape 2 : calculer le changement de poids avec la règle de Hebb \( \Delta w_{ij} = \eta \ x_{pre} x_{post} \)

Étape 3 : mettre à jour le poids w_{ij} <- w_{ij} + \Delta w_{ij}

Exemples résolus

Exemple numérique: supposons w_{ij} = 0.5, x_pre = 0.8, x_post = 0.6 et un taux d’apprentissage \(\eta = 0.1\).

Calcul: \[ \Delta w_{ij} = \\eta \, x_{pre} \, x_{post} = 0.1 \times 0.8 \times 0.6 = 0.048 \] Ainsi, le nouveau poids est

\[ w_{ij}^{new} = w_{ij} + \Delta w_{ij} = 0.5 + 0.048 = 0.548 \]

Voir la solution

Interprétation: une activité coordonnée est nécessaire pour augmenter l’efficacité; si l’activité post-synaptique était faible, le Δw serait plus faible ou négatif selon le modèle utilisé.

Étape A: vérifier que x_pre et x_post > 0 pour augmenter w

Étape B: comparer avec LTD si l’activité est insuffisante ou désynchronisée

Question : Quelle affirmation décrit le mieux la plasticité synaptique ?

Elle est irréversible et ne change jamais.
Elle peut augmenter ou diminuer l’efficacité synaptique en fonction de l’activité.
Elle concerne uniquement les neurones moteurs.

Réponse: c'est la 2, l'efficacité peut augmenter ou diminuer selon l’activité et les signaux associés.

Erreurs fréquentes

Confondre LTP et LTD: l’amplication de l’efficacité est LTP (et non LTD) lorsque les signaux neuronaux sont coordonnés dans le temps.
Penser que toute augmentation du poids est permanente: certaines modifications peuvent être transitoires (métaplasticité, conditions de consolidation).
Nier le rôle des neuromodulateurs (dopamine, noradrénaline) qui modulant la plasticité et l’apprentissage.

Synapse

Lieu de transmission entre neurones; seuils et neurotransmetteurs

LTP

Potentiation à long terme; renforcement des connexions

LTD

Dépression à long terme; affaiblissement des connexions

Frise chronologique (découvertes liées à la synapse et à la plasticité)

1906 Le concept de synapse est introduit par Charles Sherrington
1921 Loewi démontre expérimentalement la transmission chimique entre neurones
1968 Bliss & Lømo démontrent la potentiation à long terme (LTP) dans l’hippocampe
2010s Développement des notions de plasticité et de marquage synaptique

Récapitulatif

La synapse est la jonction entre deux neurones; la plasticité permet de modifier son efficacité, ce qui est fondamental pour l’apprentissage. Les chiffres clés à retenir sont: \( \Delta w_{ij} = \eta x_{pre} x_{post} \) comme règle illustrative, et les notions LTP et LTD comme résultats opposés d’activité synchrone ou asynchrone.