Quand les synapses ajustent le flux d’information grâce à des récepteurs mobiles

Des synapses qui filtrent le rythme de l’information

Lorsque les neurones communiquent entre eux, ils le font parfois à un rythme très soutenu. Dans ces conditions, toutes les synapses ne transmettent pas l’information de la même façon : certaines amplifient les signaux rapides tandis que d’autres les atténuent. Ce phénomène, appelé plasticité synaptique à court terme, est essentiel pour le traitement de l’information dans le cerveau. Jusqu’à présent, il était principalement attribué à des mécanismes présynaptiques liés à la libération des neurotransmetteurs.

Dans une étude publiée dans la revue Neuron, des scientifiques mettent en lumière un mécanisme complémentaire, situé cette fois du côté postsynaptique et qui contribue lui aussi à cette modulation fine de la transmission synaptique.

Les récepteurs AMPA, capteurs clés de la communication neuronale

Les récepteurs AMPA sont des protéines situées à la surface des neurones, au niveau des synapses. Leur rôle est de détecter le glutamate, le principal neurotransmetteur excitateur du cerveau. Lorsqu’un neurone libère du glutamate, celui-ci se fixe sur les récepteurs AMPA du neurone voisin, ce qui déclenche une entrée d’ions et une réponse électrique.

Ces récepteurs constituent ainsi l’un des principaux points d’entrée de l’information dans les circuits neuronaux. Leur nombre, leur état et, comme le montre cette étude, leur capacité à se déplacer à la surface de la membrane influencent directement l’intensité et la fidélité du message transmis.

La mobilité des récepteurs AMPA comme réglage de gain synaptique

Grâce à une lignée de souris génétiquement modifiées développée dans leur laboratoire, les scientifiques ont pu suivre les récepteurs AMPA en temps réel et contrôler leur capacité à se déplacer à la surface des neurones. En combinant imagerie de pointe, électrophysiologie, capteurs optiques d’activité synaptique et manipulations expérimentales ciblées, ils montrent que cette mobilité joue un rôle déterminant lorsque les synapses sont sollicitées à haute fréquence.

En situation normale, les récepteurs AMPA peuvent se désensibiliser temporairement après une activation répétée. Leur mobilité permet alors à des récepteurs « neufs » de remplacer ceux devenus moins efficaces, maintenant ainsi la transmission du signal. Lorsque ce déplacement est bloqué, les récepteurs fatigués restent piégés dans la synapse : la transmission diminue plus fortement, et la synapse agit comme un frein.

« Ce mécanisme agit donc comme un véritable réglage de gain, un système d’accélération ou de ralentissement intégré à chaque synapse. Fait remarquable, toutes les synapses ne reposent pas sur ce levier de la même manière. Selon leur architecture et leurs propriétés moléculaires, certaines sont très sensibles à la mobilité des récepteurs, d’autres beaucoup moins. Chaque synapse possède ainsi sa propre « signature dynamique » de traitement de l’information » indique Daniel Choquet, coordinateur de cette étude internationale.

Les scientifiques montrent également que des formes de plasticité associées à l’apprentissage modifient cette mobilité, reliant directement les mécanismes de la mémoire à la manière dont les synapses traitent les signaux instantanés. Ces résultats ouvrent enfin des pistes nouvelles : de nombreux facteurs physiologiques ou pathologiques – stress, vieillissement, maladies neurodégénératives – influencent la mobilité des récepteurs AMPA, suggérant qu’elle pourrait devenir une cible d’intérêt pour moduler le fonctionnement des réseaux neuronaux.

Figure : À gauche, une épine synaptique est schématisée. Les récepteurs AMPA inactifs (gris) diffusent à la surface de la synapse (1) et sont réversiblement accumulés en face des zones de libération du neurotransmetteur, le glutamate. Les récepteurs sont activés par le glutamate libéré par la terminaison présynaptique (3), puis se désensibilisent (2). L’échange par diffusion de ces récepteurs désensibilisés permet leur remplacement par de nouveaux récepteurs activables. Ainsi, la mobilité des récepteurs AMPA contribue à la récupération de la dépression synaptique lors de stimulations répétées. À droite, un diagramme de Shapley, issu de la théorie des jeux, permet d’estimer les contributions respectives de la mobilité des récepteurs (1), de leur désensibilisation (2) et de la probabilité de libération du glutamate (3) à l’évolution de la plasticité synaptique à court terme.

En savoir plus : Agata Nowacka, Angela M. Getz, Hanna L. Zieger, Maxime Malivert, Diogo Bessa-Neto, Elisabete Augusto, Christelle Breillat, Sophie Daburon, Cécile Lemoigne, Sébastien Marais, Mathieu Ducros, Alexandre Favereaux, Andrew C. Penn, Richard Naud, Matthieu Sainlos, Daniel Choquet. Synapse-specific and plasticity-regulated AMPA receptor mobility tunes synaptic integration, Neuron, 2026, ISSN 0896-6273,
https://doi.org/10.1016/j.neuron.2025.12.004