12 - Mutations entraînant une perte d'activité d'un récepteur :

Plusieurs cas de mutations ponctuelles naturelles sont chez les RCPGs responsables d'une diminution ou bien une perte totale de l'activité du récepteur (Tableau) :


1 - Récepteur de l'hormone adrénocorticotrope (ACTH-R ou MC-R2) et déficience familiale isolée en glucocorticoïdes : Les personnes affectées par cette insensibilité surrénalienne à l'ACTH, héréditairement transmise sur un mode autosomal récessif, présentent une mutation ponctuelle inactivante du récepteur des mélanocortines de type 2. La première mutation décrite est le changement ponctuel Ser74-Ile dans le TM II (Clark et coll., 1993). Plusieurs autres altérations ponctuelles ont été décrites depuis : Asp107-Asn et Ser120-Arg dans le TM III, Argl28-Cys dans la deuxième boucle intracellulaire (I2), Arg201-stop dans la troisième boucle intracellulaire (I3) et Cys251-Phe dans la troisième boucle extracellulaire (E3). (OMIM: *202200).


2 - Récepteur bêta2-adrénergique (bêta2-AR) et asthme nocturne familial : L'asthme bronchique est une pneumopathie obstructive réversible, caractérisée par une hyper-réactivité des voies aériennes. Le rétrécissement des voies aériennes, l'oedème et l'inflammation de la muqueuse bronchique ainsi que la sécrétion d'un mucus visqueux, contribuent à l'apparition de crises d'asthme plus ou moins sévères. L'apparition de ces crises peut être prédominante la nuit. Une diminution du nombre des récepteurs bêta2-adrénergiques à la surface des leucocytes circulants, et donc vraisemblablement aussi de la musculature lisse bronchique, est connue chez les patients asthmatiques. C'est pourquoi d'éventuelles mutations de ce récepteur ont été recherchées chez ces personnes. Les changements Arg16-Gly et Gln27-Glu dans la région amino-terminale, Met34-Val dans le TM I, et Thrl64-Ile dans le TM IV, ont ainsi été mis en évidence (Reihsaus et coll., 1993). Toutefois, il n'existe aucune corrélation significative entre l'asthme et la présence d'une mutation sur le récepteur bêta2-adrénergique, à l'exception de la mutation Arg16-Gly dont l'association avec la prévalence de crises nocturnes chez des personnes asthmatiques, a été observée (Turki et coll., 1995) (pour revue: Liggett, 1995). (OMIM: *109690).


3 - Récepteur bêta3-adrénergique (bêta3-AR) et obésité héréditaire : Plusieurs auteurs (pour revue : Strosberg et Pietri-Rouxel, 1996) ont rapporté l'association de la mutation Trp64-Arg (première boucle intracellulaire du bêta3-AR) avec un phénotype obèse chez l'homme. L'obésité étant une affection multifactorielle et multi-génique (OMIM: 601665), cette mutation pourrait y contribuer. Pourtant, l'expression in vitro de ce récepteur mutant dans des cellules CHO a montré des caractéristiques pharmacologiques et fonctionnelles identiques à celles observées pour le récepteur sauvage (Candelore et coll., 1996). Toutefois, la corrélation existant entre la présence de cet allèle chez une personne et une prédisposition à l'obésité, peut relever d'une altération fonctionnelle qui n'a pas été mise en évidence dans cette étude. Les auteurs émettent aussi l'hypothèse de la co-ségrégation de cet allèle du 53-AR avec un autre gène, qui lui, serait plus directement impliqué dans le développement d'une obésité. (OMIM: *109691).


4 - Récepteur sensible au ions calcium (CAS-R) et troubles du métabolisme calcique : Des mutations ponctuelles diminuant la sensibilité du CAS-R aux ions Ca++ ont été retrouvées chez trois familles atteintes d'hypercalcémie-hypocalciurie familiale bénigne et d'hyperparathyroïdie sévère néonatale (Pollak et coll., 1993). Il s'agit des mutations Arg186-Glu et Glu298-Lys dans le domaine aminoterminal extracellulaire, et Arg796-Trp dans la troisième boucle intracellulaire qui, à l'état hétérozygote, semblent rendre compte de l'hypercalcémie-hypocalciurie familiale bénigne (les mutations décrites se sont avérées a posteriori être les suivantes : Arg185-Gln, Glu297-Lys et Arg795-Trp). À l'état homozygote, la mutation Glu297-Lys entraîne un phénotype d'hyperparathyroïdie sévère néonatale. L'inactivation ciblée du gène concerné chez la souris ("Knock-out") a confirmé l'implication du CAS-R dans ces pathologies et a fourni un modèle animal d'étude (Ho et coll., 1995). Plus de vingt mutations inactivantes ont été décrites depuis (pour revue : Chattopadhyay et coll., 1996 ; Spiegel, 1995). (OMIM: *601199).


5 - Récepteur de type B de l'endothéline (ET-RB) et maladie de Hirschsprung de type 2 : La maladie de Hirschsprung ou mégacôlon aganglionique congénital est caractérisée par l'absence des plexus ganglionnaires du système nerveux autonome de Meissner et d'Auerbach, dans la paroi intestinale. Cette absence est généralement limitée au côlon. Le type 2 de la maladie de Hirschsprung se réfère à une association de la maladie avec un locus récessif du chromosome 13. Une association entre la mutation Trp276-Cys, retrouvée dans le gène de l'ET-RB au niveau du TM V et une prédisposition à la maladie de Hirschsprung a été observée (Puffenberger et coll., 1994). Le récepteur mutant présente la même affinité pour le ligand mais active de manière moins efficace les protéines-G Selon les auteurs, les individus hétérozygotes présentent 21 % de risque de développer la maladie et les homozygotes, 74 %. (OMIM: *131244 et #600155). Des mutations naturelles provoquant un phénotype correspondant à celui de la maladie de Hirschsprung, sont retrouvées au locus "piebald lethal" (s') chez la souris (Hosada et coll., 1994) et au locus "spotting lethal" (sl) chez le rat (Gariepy et coll., 1996).


6 - Récepteur de l'hormone folliculostimulante (FSH-R) : Chez la femme, la liaison de la FSH à ses récepteurs localisés sur les cellules de la granulosa des follicules ovariens, active la production d'oestrogènes et stimule leur croissance, ce qui déclenche un cycle ovulatoire normal. Si la FSH ne peut se lier à son récepteur, la croissance folliculaire ne peut avoir lieu, conduisant à un syndrome d'aménorrhée primaire hypergonadotrophique : la dysgénésie ovarienne hypergonadotrophique (ODG). La mutation ponctuelle Ala189-Val, mise en évidence dans la région amino-terminale du FSH-R, a été associée, à l'état homozygote, à cette forme rare de dysgénésie ovarienne récessive à caryotype XX normal. Le récepteur mutant est capable de lier la FSH mais n'active plus la production d'AMPc après transfection transitoire (Aittomäki et coll., 1995).

Chez l'homme, l'action de la FSH sur les récepteurs des cellules testiculaires de Sertoli est considérée comme indispensable à la spermatogenèse. Certains individus mâles appartenant aux mêmes familles que celles étudiées ci-dessus (Aittomäki et coll., 1995), sont également homozygotes pour la même mutation (Tapanainen et coll., 1997). Ces personnes présentent des degrés variables de diminution de la spermatogenèse, sans toutefois que cela conduise à une azoospermie ou une infertilité. Les auteurs concluent à une compensation partielle de la perte d'activité du FSH-R, par l'action de la LH sur son récepteur, qui permet malgré tout une production normale de testostérone. (OMIM: *136435).


7 - Récepteur de la GHRH-R et déficience isolée en hormone de croissance (nanisme) : Le phénotype murin "little" (lit) est causé par une mutation dans le gène du GHRH-R (Godfrey et coll., 1993 ; Lin et coll., 1993). Le changement ponctuel correspondant, Asp60-Gly, intervient au niveau d'un acide aminé de la région amino-terminale qui est conservé chez les récepteurs de la GHRH, de la sécrétine, du VIP, du glucagon, du glucagon-like peptide 1, de la calcitonine et de la PTH (Godfrey et coll., 1993). Le récepteur mutant exprimé dans les cellules COS-7 est incapable de stimuler l'adénylate cyclase, en réponse à la GHRH. Chez deux enfants souffrant d'une déficience isolée en hormone de croissance et dont la production de GH n'est pas stimulée par un apport exogène de GHRH, une mutation homozygote (Glu72-stop) a été identifiée dans le GHRH-R, au niveau de la région mutée du GHRH-R chez les souris "little" (Wajnrajch et coll., 1996). Le récepteur ainsi tronqué de façon drastique, n'est plus fonctionnel. (OMIM: *139191).


8 - Récepteur du glucagon (GCG-R) et diabète non-insulinodépendant (DNID) : Le DNID de l'âge adulte (OMIM: #125853) est une affection multi-factorielle caractérisée par une hyperglycémie légère, une diminution de la sécrétion d'insuline, une résistance musculaire à l'hormone et une production hépatique non suppressible de glucose. Le DNID a été associé à une mutation ponctuelle du récepteur du glucagon (Hager et coll., 1995). Le glucagon, via son récepteur, augmente la glycogénolyse, la néoglucogenèse et entraîne probablement une augmentation de la sécrétion d'insuline induite par le glucose (Ghosh, 1995). Le changement ponctuel Gly40-Ser dirninue d'un facteur trois l'affinité du glucagon pour son récepteur et pourrait participer à l'apparition de certains symptômes du DNID. Cette même mutation a été retrouvée chez des personnes souffrant d'hypertension artérielle essentielle, qui peuvent présenter une faible intolérance au glucose (Chambers et Morris, 1996). (OMIM*138033).


9 - Récepteur de l'hormone lutéinisante (LH-R) et pseudohermaphrodisme mâle : La mutation inactivante Ala593-Pro dans le TM VI a été observée dans un cas de pseudohermaphrodisme mâle récessif, avec hypoplasie des cellules de Leydig (Kremer et coll., 1995). Dans ce cas, le patient affecté est homozygote pour la mutation. Le récepteur mutant lie la LH mais n'est plus capable d'activer l'adénylate cyclase. Cette résistance à la LH ne permet donc pas l'induction d'une synthèse normale de testostérone. Deux autres cas de résistance à la LH ont été rapportés : Cys545-stop introduisant un codon stop dans le TM V et Arg554-Stop introduisant un codon stop dans la troisième boucle intracellulaire. Enfin, la mutation Ser6l6-Tyr dans le TM VII, a été associée à un cas de retard dans le développement du pénis (micropénis) chez un enfant de 6 ans. (OMIM: * 152790).


10 - Récepteur de l'alpha-MSH (MC-RI) et pigmentation : Chez la souris, le locus "extension" contrôle la coloration du pelage et code le récepteur de l'alpha-MSH (voir chapitre V- 114, 4-). L'allèle " recessive yellow " (e) entraînant une coloration jaune congénitale récessive, est dû à la délétion d'un nucléotide dans le gène MC-RI (T549 dans la phase codante) qui produit un décalage de la phase de lecture après le résidu Lys182, sur 12 codons supplémentaires. La protéine correspondante (194 aa.) est tronquée après le TM IV et n'est pas fonctionnelle, ce qui provoque le phénotype observé (Robbins et coll., 1993). Chez l'homme, des variants ponctuels du récepteur MC-RI sont fréquemment retrouvés chez des individus roux (OMIM: *266300) et/ou à peau claire (Valverde et coll., 1995). La mutation Asp294-His dans le TM VII est retrouvée le plus souvent, en association ou non, avec d'autres changements ponctuels (Ala64-Ser, Asp84-Glu, Val92-Met, Thr95-Met, Val97-Ile...), mais aucune étude fonctionnelle des récepteurs mutants n'est rapportée. Par la suite, il a été montré que la mutation Val92-Met diminue d'un facteur 5 l'affinité du récepteur MC-RI pour laalpha-MSH (Xu et coll., 1996). Enfin, la mutation Asp84Glu a été associée à une prédisposition à développer un mélanome cutané. (OMIM: * 155555).


11 - Mutations altérant l'activité de la rhodopsine et rétinite pigmentaire : La rétinite pigmentaire (RP) est un terme décrivant un ensemble d'affections où l'on observe une dégénérescence progressive des photorécepteurs des cellules en bâtonnet de la rétine, ce qui entraîne une baisse de la vision nocturne et périphérique. Les lésions de la rétine n'étant pas nécessairement de nature inflammatoire, le terme de rétinopathie, plutôt que celui de rétinite, semble parfois être plus approprié. La transmission héréditaire peut être liée au chromosome X, ou bien être autosomale (récessive ou dominante) ou encore se faire selon un mode digénique (Kajiwara et coll., 1994). Sept gènes au moins, dont celui de la rhodopsine, peuvent être à l'origine d'une RP lorsque leur fonction est altérée par une mutation (Berson, 1996). Le changement Pro23-His est la première mutation de la rhodopsine (Dryja et coll., 1990) à avoir été associée à un cas de RP autosomale dominante (RPad). En effet, le gène de la rhodopsine est localisé sur le chromosome 3, en 3q2l-24. En 1992, au moins une quarantaine de mutations associées à une RPad ont été recensées (McInnes et Bascom, 1992).

Le premier cas de RP autosomale récessive (RPar) à avoir été associé à une mutation de la rhodopsine, concerne la mutation non-sens Glu249-stop retrouvée à l'état hétérozygote, entraînant un photorécepteur tronqué dans la troisième boucle extracellulaire (Rosenfeld et coll., 1992). Les mêmes auteurs ont rapporté une autre mutation qui écourte la rhodopsine de ses 36 acides aminés carboxy-terminaux. Chez la souris, l'inactivation ciblée du gène de la rhodopsine provoque une perte du segment externe des cellules en bâtonnet de la rétine, indiquant un possible rôle de la rhodopsine dans l'organisation morphologique de ces cellules (Humpries et coll., 1997). Aujourd'hui, le nombre de mutations répertoriées de la rhodopsine associées à la RP, dépasse les 70. (OMIM: *180380).


12 - Mutation des opsines des cônes et vision altérée des couleurs : La vision des couleurs chez les primates, est trichromatique et est médiée par les opsines (bleue, verte, rouge) des cellules en cône de la rétine. Chacun de ces pigments visuels consiste, comme la rhodopsine, en une apoprotéine qui lie de manière covalente, le chromophore 11 -cis-rétinal (Nathans et coll., 1986a). Chacune de ces opsines est caractérisée par sa sensibilité propre à la longueur d'onde des photons : longueur d'onde courte (Short) (bleue : 420 nm), moyenne (Middle) (verte : 530 nm), longue (Long) (rouge : 560 nm). Une vision dichromatique est observée lors de la perte de la fonction d'un type d'opsine. Le plus souvent, ce sont les opsines rouge (L) et verte (M) qui sont affectées, entraînant respectivement une protanopie (OMIM: *303900) ou une deutéranopie (OMIM: *303800) (Nathans et coll., 1986b). Ces affections sont liées au chromosome X (les gènes des opsines L et M sont localisés en Xq28) (pour revue : Drummond-Borg et coll., 1989). Ainsi, les affections regroupées sous le terme de Daltonisme (John Dalton, 1766-1844) correspondent soit à une vision dichromatique (réarrangement chromosomique homologue, avec perte du pigment rouge ou vert), soit à une vision trichromatique défectueuse due à un réarrangement entre les deux gènes, qui produit une modification de la sensibilité de l'opsine chimérique (Tovée, 1995). La perte d'activité conjointe des opsines rouge et verte conduit à une perte totale de la discrimination des couleurs et une vision déficiente, de type monochromatique bleue (OMIM: *303700). En dehors des réarrangements chromosomiques évoqués, des mutations ponctuelles des opsines verte et rouge ont été décrites. Le changement Cys203-Arg a été par exemple associé à une deutéranopie (Winderickx et coll., 1992). Le même type de mutation est retrouvé pour l'opsine rouge (Nathans, 1994). L'opsine bleue (S) est plus rarement mise en cause. La perte de l'activité de ce pigment entraîne une tritanopie (OMIM: * 190900). Cette affection est autosomale dominante, le gène étant localisé en 7q3l-32. Les mutations Gly79Arg, Ser2l4-Pro et Pro264Ser sont à l'origine d'une tritanopie (Nathans, 1994).