Les neurotoxines botuliques (BoNTs, 7 sérotypes, A-G) sont des protéines produites par des bactéries du genre Clostridium. Les BoNTs sont associées à des protéines non toxiques et forment un complexe appelé toxine botulique (BoTx). C'est ce complexe qui est utilisé en clinique pour un but thérapeutique. L'intoxination avec la BoNT cause le botulisme qui comprend une dysautonomie et une paralysie qui sont provoquées par l'inhibition de la libération d'acétylcholine en périphérie. Après leur liaison à des récepteurs neuronaux comprenant des gangliosides et peut-être la synaptotagmine, les BoNTs sont internalisées dans les terminaisons nerveuses par endocytose. L'acidification de la vésicule de capture entraîne la translocation de la chaîne légère de BoNT dans le cytoplasme neuronal. La chaîne légère de BoNT est une métalloprotéase à zinc qui, selon le toxinotype, clivent une ou deux des protéines VAMP/synaptobrévine, SNAP25 ou syntaxine. Comme ces trois protéines interviennent dans le processus de fusion des vésicules synaptiques avec la membrane plasmique, leur clivage provoque l'inhibition de l'exocytose d'acétylcholine. La durée du blocage de la neurotransmission cholinergique dépend de la rémanence des neurotoxines dans les neurones, de la vitesse de remplacement des protéines qu'elles ont altérées et de la mise en place temporaire de nouvelles terminaisons nerveuses qui sont rétractées après que la plaque motrice originelle a retrouvé sa pleine fonctionnalité.

Several bacteria of the Clostridium genus (C. botulinum) produce 150kDa di-chainal protein toxins referred as botulinum neurotoxins or BoNTs. They associate with non-toxic companion proteins and form a complex termed botulinum toxin or BoTx. The latter is used in clinic for therapeutic purpose. BoNTs affect cholinergic nerve terminals in periphery where they block acetylcholine release, thereby causing dysautonomia and motorparalysis (i.e. botulism). The cellular action of BoNTs can be depicted according to a three steps model: binding, internalisation and intraneuronal action. The toxins heavy chain mediates binding to specific receptors followed by endocytotic internalisation of BoNT/receptor complex. BoNT receptors may comprise gangliosides and synaptic vesicle-associated proteins as synaptotagmins. Vesicle recycling induces BoNT internalisation. Upon acidification of vesicles, the light chain of the neurotoxin is translocated into the cytosol. Here, this zinc-endopeptidase cleaves one or two among three synaptic proteins (VAMP-synaptobrevin, SNAP25, and syntaxin). As the three protein targets of BoNT play major role in fusion of synaptic vesicles at the release sites, their cleavage is followed by blockage of neurotransmitter exocytosis. The duration of the paralytic effect of the BoNTs is determined by 1) the turnover of their protein target; 2) the time-life of the toxin light chain in the cytosol, and 3) the sprouting of new nerve-endings that are retracted when the poisoned nerve terminal had recovered its full functionality.