Neurophysiologie : synapse
Vésicules synaptiques : cycle vésiculaire
Recyclage vésiculaire : 6. Endocytose
Endocytose de masse dépendante de l'activité (ADBE)
Vue d'ensemble

1. Lors de stimulation légère, on peut différencier trois modes d'endocytose :

• le modèle KAR ou kiss-and-run par la fermeture rapide des pores par fusion,

Le kiss-and-run n'est pas considéré par certains comme un mode particulier d'endocytose, car ce processus semble survenir dans plusieurs modes d'endocytose.

• l'endocytose clathrine-dépendante (CME ou clathrin-mediated endocytosis),
• l'endocytose ultrarapide (UFE).

2. Lors d'une stimulation intense, i.e. dépassant la capacité des trois mécanismes endocytaires décrits ci-dessus, l'endocytose de masse dépendante de l'activité (ADBE ou activity-dependent bulk endocytosis) possède la capacité de recapture nécessaire.

Vue d'ensemble de l'ADBE

L'endocytose de masse dépendante de l'activité (ADBE ou Activity-Dependent Bulk Endocytosis), mode d'endocytose dominant des vésicules synaptiques (VS) lors d'activité neuronale intense (Synaptic vesicle generation from activity‐dependent bulk endosomes requires a dephosphorylation‐dependent dynamin–syndapin interaction 2019).

Contrairement à l'endocytose ultrarapide (UFE), des rafales plus longues d'activité intense déclenchent l'ADBE chez les synapses invertébrés, amphibiens et mammifères (Synaptic Vesicle Endocytosis in Different Model Systems 2018).

1. La génération des vésicules synaptiques (VS) via l'ADBE s'effectue en deux étapes (The molecular physiology of activity-dependent bulk endocytosis of synaptic vesicles 2009).

a. Tout d'abord, on assiste à la génération de grandes structures de type endosome, bulk endosome, qu'on pourrait traduire par endosome de masse ou en vrac, mais qu'on gardera sous son nom anglais pour ne pas faire de confusion, en moyenne de plus de 150 nm.

• Ce processus récupère de grandes parties de la membrane dans les 1 à 2 s (The Molecular Physiology of Activity-Dependent Bulk Endocytosis of Synaptic Vesicles 2009 et Molecular Mechanisms of Presynaptic Membrane Retrieval and Synaptic Vesicle Reformation 2015).
• Ce mécanisme est indépendant de la machinerie classique de l'endocytose clathrine-dépendante (CME ou clathrin-mediated endocytosis).

b. Puis, les VS sont engendrées par fission à partir de cet endosome, processus qui utilise la clathrine et qui nécessite l'efflux de calcium précédemment accumulé et l'activation de la calcineurine ( régéneration des vésicules par le " bulk endosome ").

c. L'ADBE prend fin rapidement lorsque le stimulus est supprimé, contrairement à l'endocytose clathrine-dépendante (CME) qui persiste pendant des minutes après la fin de la stimulation intense.

Remarque : l'ADBE partage de nombreuses caractéristiques de la macropinocytose qui a lieu dans les autres cellules ( macropinocytose).

2. Le cytosquelette d'actine joue un rôle majeur dans l'ADBE (Actin is crucial for all kinetically distinguishable forms of endocytosis at synapses 2016 et Synaptic Vesicle Endocytosis Occurs on Multiple Timescales and Is Mediated by Formin-Dependent Actin Assembly 2017).

3. L'inhibition de l'ADBE entraîne une diminution de la dépression à court terme, potentiellement en augmentant l'efficacité de la capture des cargos des VS dans la zone périactive, i.e. à côté de la zone active ou ZA (Control of synaptic vesicle endocytosis by an extracellular signalling molecule 2013)

• a. BDNF, le facteur neurotrophique dérivé du cerveau, inhibe la rephosphorylation de la dynamine 1 via une inhibition de la glycogène synthase kinase 3 (GSK-3).

Cet événement entraîne une inhibition sélective de l'endocytose globale dépendante de l'activité lors d'un déclenchement de haute intensité.

• b. De plus, la présence continue de facteurs neurotrophiques d’origine cérébrale atténue le ralentissement de la neurotransmission lors d’une activité intense.

4. Cependant, l'inhibition de l'ADBE conduit à une capacité réduite à maintenir la libération des neurotransmetteurs à plus long terme.

Composants moléculaires de l'ADBE

Le mécanisme précis régulant l'ADBE n'est pas encore bien connu et les composants moléculaires dont la liste n'est pas exhaustive comprennent ( figure) :

• VAMP4,
• les protéines adaptatrices, dont les adaptines (AP),
• la calcineurine,
• la synaptotagmine 7 (Syt7),
• les molécules du cytosquelette, actine, myosine…
• la dynamine ou/et les protéines EHD,
• la syndapine,
• les Rab GTPases, dont Rab11 et leurs partenaires ( recyclage vésiculaire et système endolysosomal)…

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