II - Diversité des réponses associées à un messager :
II - C - Diversité des mécanismes d'inactivation des récepteurs :
Le signal extracellulaire qui se traduit par une réponse intracellulaire, est simultanément soumis à une inactivation plus ou moins rapide (
Figure 6). L'atténuation de ce signal résulte de la mise en œuvre de plusieurs mécanismes parallèles (Bohm et al., 1997; Grady et al., 1997) :
1 - la diminution de la concentration extra-cellulaire en agoniste par recapture et/ou dégradation (voir plus loin) ;
2 - la diminution du nombre de sites récepteurs activables. Dans le cas des RCPG, cela peut se faire selon trois types de processus : par désensibilisation, par internalisation et/ou par régulation négative ou "down regulation".
Selon les cellules considérées, le jeu complexe de ces mécanismes d'inactivation pourra notablement modifier la durée et l'intensité du signal.
La désensibilisation entraîne une inhibition du couplage des récepteurs aux protéines-G. Elle peut être homologue, c'est-à-dire dépendante du ligand, ou au contraire hétérologue c'est-à-dire induite par l'activation d'un autre récepteur. Elle résulte d'une phosphorylation du récepteur par des protéines kinases. Lorsque la désensibilisation est homologue, elle fait intervenir une kinase de la famille des sérine-thréonine-protéine-kinase (GRKs), ce qui entraîne la liaison des
b-arrestines empêchant le recouplage avec les protéines-G (pour revue Goodman et al., 1997; Goodman et al., 1996; Krupnick et al., 1997; Böhm et al., 1997) ; les désensibilisations hétérologues font intervenir des protéines kinase C et A (PKC et PKA).
La désensibilisation peut également intervenir par palmitoylation de l'extrémité carboxy-terminale du récepteur en induisant la formation d'une quatrième boucle intracellulaire qui empêche le couplage aux protéines-G (Goodman et al., 1997; Goodman et al., 1996; Krupnick et al., 1997; Böhm et al., 1997).
L'endocytose assure la redistribution des récepteurs de la membrane plasmique vers les compartiments intracellulaires. Elle intervient en général après l'étape de désensibilisation par phosphorylation et fait intervenir des puits tapissés de clathrine ou de cavéoline (pour revue (Goodman et al., 1997; Goodman et al., 1996; Krupnick, et al., 19; Böhm et al., 1997). Après fusion avec les endosomes précoces, le devenir du contenu vésiculaire est variable : selon les cellules et le type de récepteur, il peut être rapidement recyclé à la membrane ou au contraire dirigé vers les lysosomes et dégradé.
Ces deux mécanismes assurent une atténuation très rapide du signal : de quelques secondes à quelques minutes selon le type de neurotransmetteur. Des données récentes de la littérature montrent que ces deux mécanismes peuvent s'accompagner d'une dimérisation du récepteur (pour revue, Cvejic and Devi, 1997; Overton and Blumer, 2000; Vrecl et al., 1998).
La récupération de la fonctionnalité des récepteurs intervient assez rapidement après élimination du ligand.
Dans les neurones, l'endocytose des récepteurs de neurotransmetteurs participe à un phénomène plus complexe : le transport rétrograde depuis les terminaisons nerveuses jusqu'au noyau. Ce phénomène intervient aussi bien en périphérie le long des nerfs que dans les voies de communication cérébrale (Laduron, 1984; Laduron, 1987a; Laduron, 1987b; Laduron, 1995).
Un bon exemple de ce mécanisme est fourni par le transport de la neurotensine dans la voie nigrostriée. Une injection de neurotensine radiomarquée dans le striatum se traduit deux heures plus tard par l'apparition de radioactivité dans les corps cellulaires de la substance noire compacte. Cette apparition est directement corrélée à une augmentation du taux d'ARNm de la tyrosine hydroxylase dans la substance noire compacte (Burgevin et al., 1992). Il est intéressant de noter qu'une partie du peptide qui parvient dans la substance noire est intacte (Castel et al., 1991).
La molécule-signal est donc capable, par elle-même, d'induire deux types de réponses. Dans un premier temps, la liaison du ligand à son récepteur se traduit très rapidement par l'activation de seconds messagers à proximité immédiate des récepteurs. Puis l'endocytose du complexe ligand-récepteur et son transport rétrograde des terminaisons aux corps cellulaires aboutit à un effet à long terme du peptide, et loin de sa cible de départ. Ce type de mécanisme à distance est particulièrement important pour le mode d'action des facteurs neurotrophiques comme le NGF (Oppenheim 1996; Sandow et al., 2000).
La régulation négative, ou "down regulation" assure une réponse moins rapide que l'endocytose mais à plus long terme. Elle correspond à une diminution du nombre total de récepteurs à la suite de l'exposition prolongée d'une cellule à un agoniste spécifique. Ce terme très général englobe en fait plusieurs mécanismes différents. La diminution du nombre de récepteurs peut résulter d'une augmentation de leur dégradation ; elle peut également intervenir en amont, soit par régulation négative de la transcription du gène, soit par diminution de la stabilité des ARNm (pour revue, Tsao and von Zastrow, 2000).
La régulation négative n'est pas nécessairement dépendante de l'internalisation du complexe ligand-récepteur ; ainsi la morphine, qui est un agoniste très efficace des récepteurs
m n'induit pas leur internalisation (Zhang et al., 1998) mais provoque cependant une importante régulation négative (Yabaluri et al., 1997; Zhang et al., 1998 b; Keith et al., 1998).
Dans les conditions physiologiques, une exposition prolongée à un stimulus est rare en dehors des récepteurs sensoriels et de phéromones. En revanche, ce mécanisme est de première importance pour comprendre les dérégulations associées à certaines pathologies : tumeurs à sécrétions hormonales, administrations médicamenteuses à long terme, usages de drogues psycho-stimulantes.
En fait, tous les mécanismes d'activation-inactivation des RCPG sont susceptibles d'être directement impliqués dans nombre de pathologies. Ainsi, certaines affections sont directement associées à des mutations spontanées des RCPG qui modifient leurs niveaux d'activation-désactivation constitutifs. C'est le cas par exemple de la rétinite pigmentaire où une mutation de la rhodopsine induit le couplage constitutif de la rhodopsine à la transducine (Robinson et al., 1992). Cette activation permanente se traduit par une dégénérescence rétinienne.
étant donnée la multitude des voies de signalisation des RCPG, il n'est pas étonnant que ces mutations soient associées à des pathologies aussi variées que l'obésité, le diabète insipide, l'hypercalcémie ou l'asthme (pour revue, Botto, 1997). Il est probable que l'essentiel du champ des implications des RCPG dans la susceptibilité aux affections reste encore à explorer.
