11 - Mutations qui activent de manière constitutive un récepteur :

111 - Mutations artificielles introduites par mutagenèse dirigée.

112 - Modélisation de l'interaction Ligand-Récepteur-Protéine-G.

113 - Récepteurs non mutés présentant une activité constitutive.


114 - Mutations activantes retrouvées spontanément in vivo :

Plusieurs cas de mutation apparaissant spontanément in vivo et entraînant l'activation constitutive d'un RCPG, ont été mis en évidence chez l'homme et l'animal (Tableau). Ces mutations sont en général en étroite relation avec un état physiologique ou pathologique particulier :


1 - Rhodopsine et rétinite pigmentaire : La première observation d'une mutation provoquant une activation constitutive d'un RCPG, reliée à un état pathologique chez l'homme, concerne le récepteur visuel des cellules en bâtonnet de la rétine, la rhodopsine. En effet, la mutation Lys296-Glu est associée à une forme sévère de rétinite pigmentaire autosomale dominante (Robinson et coll., 1992). L'acide aminé Lys 296 situé dans le TM VII, constitue le site de liaison du chromophore 11-cis-rétinal, par l'intermédiaire d'une base de Schiff protonée (Figure 3). L'acide aminé Glu 113 situé, lui, dans le TM III, constitue le contre-ion (Figure 3). La conformation inactive (R) de la rhodopsine est favorisée par le pont salin reliant Lys296 et Glu113. La photo-isomérisation du 11-cis-rétinal en all-trans-rétinal après absorption d'un photon, provoque des changements successifs de conformation aboutissant à l'état de métarhodopsine Il (état actif R*) qui est capable d'activer la transducine (GT1). En l'absence de chromophore et de lumière, la mutation Lys296-Glu entraîne un couplage constitutif à GT1 . Cette activation persistante pourrait être à l'origine de la dégénérescence de la rétine, qui peut provoquer chez les personnes affectées, une cataracte à partir de l'âge de trente ans. Il est à noter que la mutation Glu113-Gln, que l'on peut obtenir in vitro par mutagenèse dirigée, active elle aussi constitutivement la rhodopsine (Robinson et coll., 1992). Une autre mutation (Ala292-Glu dans le TM VII) a été rapportée dans un cas de cécité nocturne stationnaire congénitale (CSNB) où le patient est hétérozygote (Dryja et coll., 1993). In vitro, ce mutant, lorsqu'il est couplé au 11-cis-rétinal, présente des propriétés d'activation voisines de celles de la rhodopsine sauvage. En revanche, en l'absence de chromophore et à l'obscurité, le mutant Ala292-Glu est capable d'activer constitutivement la transducine. Cette mutation n'entraîne pas de dégénérescence rétinienne. La personne affectée de CSNB conserve une vision diurne. Une autre mutation activante (Gly90-Asp dans le TM II) a été identifiée dans un cas de cécité nocturne héréditaire (Rao et coll., 1994). (OMIM: *180380).


2 - Récepteur de l'hormone lutéinisante (LH-R) et puberté précoce mâle familiale (FMPP) : Les enfants affectés par cette forme rare, autosomale dominante, peuvent montrer des signes de puberté précoce (hyperplasie des cellules testiculaires de Leydig et production de testostérone) à partir de l'âge de quatre ans, en dépit d'un taux de LH circulante qui est normal pour leur âge (Shenker et coll., 1993). Les auteurs ont donc émis l'hypothèse d'une mutation qui activerait constitutivement le récepteur LH-R, chez ces enfants. Ils ont ainsi mis en évidence le changement ponctuel Asp578-Gly, localisé dans le TM VI du récepteur. L'expression transitoire de ce mutant dans les cellules COS-7, en l'absence de ligand, entraîne une production d'AMPc 4,5 fois plus élevée que celle obtenue avec le récepteur sauvage. D'autres mutations ponctuelles du récepteur LH-R, le rendant constitutivement actif, ont été rapportées : Met398-Thr dans le TM II, Ile542-Leu dans le TM V, Asp564-Gly dans la troisième boucle intracellulaire (I3), Ala572-Val, Met575-Ile, Thr577-Ile, Asp578-Tyr, Cys581-Arg, Asp582-Gly dans le TM VI (pour revue : Laue et coll., 1995 ; Spiegel, 1995) (OMIM: *152790). Il est à remarquer le grand nombre de mutations au niveau du TM VI. (OMIM: #176410).


3 - Récepteur de la TSH et hyperthyroïdie : Le séquençage du gène du récepteur de la TSH, chez des patients souffrant d'adénomes thyroïdiens hyperactifs, a révélé la présence d'une mutation ponctuelle dans trois des onze cas étudiés (Parma et coll., 1993). La mutation ponctuelle Asp6l9-Gly est présente dans deux de ces cas et la mutation Ala623-Ile, dans le troisième cas. Ces deux mutations sont localisées dans la troisième boucle intracellulaire (I3) du récepteur et provoquent une accumulation constitutive d'AMPc, après expression transitoire du récepteur mutant dans des cellules COS-7. D'autres mutations dominantes de ce type, entraînant un état hyperthyroïdien, ont été décrites (Duprez et coll., 1994) : Met453-Thr dans le TM II, Ile486-Met/Phe dans El, Ser505-Arg et Val509-Ala dans le TM III, Phe631-Leu et Thr632-Ile dans le TM VI et Cys672-Tyr dans le TM VII (pour revue : Ledent et coll., 1995 ; Spiegel, 1995). (OMIM: *275200).


4 - Récepteur de l'alpha-MSH (MC-RI) murin et hyperpigmentation congénitale dominante : Chez certains mammifères, les différents allèles récessifs et dominants du locus "extension", rendent compte de la coloration du pelage (Robbins et coll., 1993). Chez la souris, les auteurs ont établi la relation entre les allèles dominants "sombre" (E^so et E ^so-3j et "tobacco darkening" (E ^tob) et des mutations ponctuelles qui activent constitutivement MC-RI. Il s'agit des changements Ser69-Leu (E^tob) dans la première boucle intracellulaire (11), Glu92-Lys (E ^so-3j ) et Leu98-Pro (E^so) dans le TM II. (OMIM: *155555).


5 - Récepteur sensible aux ions calcium (CAS-R) et hypoparathyroïdie familiale : La parathormone (PTH) sécrétée par les glandes parathyroïdes, joue un rôle essentiel dans le maintien de la calcémie. En effet, elle mobilise le Ca++ osseux, augmente la réabsorption rénale du Ca++ et stimule la synthèse rénale de calcitriol (1,25-dihydrocholécalciférol), impliqué dans l'absorption du Ca++ au niveau digestif. Tous ces effets entraînent une augmentation de la calcémie. Le CAS-R des glandes parathyroïdes évalue le taux de Ca++ circulant et répond à toute élévation ou diminution de ce taux, en inhibant ou stimulant la sécrétion de PTH (pour revue : Chattopadhyay et coll., 1996 ; Houiller et Paillard, 1996). Une mutation ponctuelle dans le domaine extracellulaire du récepteur (Glu128-Ala qui correspond en fait à Glul27-Ala), retrouvée à l'état hétérozygote, est la cause d'une activation constitutive du CAS-R chez les personnes affectées d'hypocalcémie autosomale dominante (Pollak et coll., 1994). Les mutations activantes Phe128-Leu, Thr151-Met, Gln191-Lys et Gln245-Arg de la région amino-terminale, et Phe6l2-Ser dans le TM I, ont également été identifiées (Chattopadhyay et coll., 1996). (OMIM: *601199).


6 - Récepteur PTH/PTH-RP (PTH-RI) et chondrodysplasie (dysostose) métaphysaire (de type Murk-Jansen) : Une mutation activante His223-Arg a été retrouvée à l'état homozygote dans le gène du récepteur PTH-R1, en association avec cette forme rare de dysplasie osseuse (pour revue : Francomano et coll., 1996). La mutation est située au niveau de la première boucle intracellulaire (I1) du récepteur (Schipani et coll., 1995). Une autre mutation activante (Thr410-Pro dans le TM VI) a été décrite. (OMIM: *168468 et #156400).


7 - Récepteur de l'hormone folliculostimulante (FSH-R) et spermatogenèse : Les récepteurs de la FSH, chez l'homme, sont localisés sur les cellules testiculaires de Sertoli, et sont essentiels à la spermatogenèse. Chez un patient hypophysectomisé à la suite d'une tumeur de la glande pituitaire et qui présentait les caractéristiques d'une spermatogenèse normale en dépit d'un taux sanguin de LH et de FSH indétectable, Gromoll et coll. en 1996, ont suspecté une mutation activante du FSH-R. Le séquençage du gène a montré la mutation Asp567-Gly dans la troisième boucle intracellulaire (B). Il est à noter que l'acide aminé Asp567 est conservé chez les récepteurs de la LH (Asp564) et de la TSH (Asp6l9), et que des mutations activantes à ce niveau ont aussi été rapportées (voir chapitre V- 114, 2- et 3-). (OMIM: *136435).