La libération des neuromédiateurs : le double jeu de la V-ATPase

Neurotransmitter release: the dark side of the V-ATPase

Laboratoire de Neurobiologie Cellulaire et Moléculaire, Cnrs UPR 9040, 91198 Gif-sur-Yvette, France

^* nicolas.morel@nbcm.cnrs-gif.fr

Résumé

Dans la terminaison nerveuse, l’arrivée d’un potentiel d’action induit la libération du neuromédiateur dans l’espace synaptique. Cette libération est la dernière étape d’une série de réactions aboutissant à la fusion de la membrane de la vésicule synaptique à celle de membrane plasmique, réactions impliquant un grand nombre de protéines. Parmi celles-ci, l’ATPase à protons de type vacuolaire (V-ATPase) joue un rôle essentiel à un double niveau, lors du stockage des neuromédiateurs dans les vésicules synaptiques d’abord, lors de l’étape ultime de leur libération ensuite.

Abstract

Neurotransmitters are synthesized in the cytoplasm of nerve terminals and stored in synaptic vesicles. Within a msec after stimulation, they are released from synaptic vesicles that are docked to the nerve terminal membrane. Neurotransmitters flow through a fusion pore that forms across the two interacting membranes and then expends, allowing fusion of the synaptic vesicle membrane within the presynaptic membrane. Vacuolar-type proton ATPase (V-ATPase) is essential for neurotransmitter storage. It accumulates protons within synaptic vesicles, generating an electrochemical gradient used by specific transporters to concentrate neurotransmitters. V-ATPase is a complex enzyme made of a catalytic cytoplasmic domain that hydolyses ATP, and a V0 membrane domain which translocates protons. We review data that also implicate the V0 membrane domain in the formation of the fusion pore. Therefore, the same V0 membrane domain of synaptic vesicle V-ATPase could successively translocate protons, when associated to the catalytic domain, and form the fusion pore, when associated in a trans-complex with a presynaptic membrane V0 domain. Functional implications for quantal transmitter release are discussed.