II-32 Voies possibles de l'endocytose des RCPG :

Figure 19

Après liaison de l'agoniste et activation du récepteur, la désensibilisation est amorcée, pour la plupart des RCPG, par la phosphorylation par les GRK ou par les autres protéines kinases (étape 1). La phosphorylation sert de signal à la liaison de molécules adaptatrices telles que les protéines appartenant à la famille des arrestines (étape 2a). D'autres mécanismes pourraient également opérer à cette étape comme la fixation de protéines adapatrices indépendamment de l'état de phosphorylation du récepteur (étape 2b) ou encore l'association directe des RCPG avec la machinerie endocytique (Sohlemann et al., 1995) (figure 19).

Les RCPG peuvent alors suivre plusieurs voies d'internalisation (figure 19) :

- La voie empruntée par la majorité des RCPG nécessite la présence des arrestines, fait intervenir les vésicules de clathrine (CCV) et dépend de la dynamine (étape 3). L'activité GTPase de la dynamine facilite la formation de l'étranglement des puits tapissés de clathrine et est essentielle dans la scission des vésicules de la surface membranaire (Urrutia et al., 1997). Cette voie est suivie par les récepteurs b2-adrénergiques (Goodman et al., 1996 - Zhang et al., 1996b), les récepteurs opioïdes m (Whistler et von Zastrow, 1998), les récepteurs tromboxanes A2 de type b (Parent et al., 1999).

- L'internalisation peut avoir lieu selon un processus arrestine-indépendant et dynamine-dépendant (étape 4 et 5). deux situations sont possibles :

- Les récepteurs muscariniques M1, M3, M4 sont endocytés dans les cellules rénales embryonnaires humaines 293 (HEK-293) via un mécanisme qui nécessite la dynamine mais dont les adaptateurs éventuels et les vésicules recrutées pour le transport sont encore inconnus (Lee et al., 1998 - Vogler et al., 1998) (étape 4).

- L'association avec les cavéoles est envisagée pour certains RCPG (Anderson, 1998 - Okamoto et al., 1998b) (étape 5). Les récepteurs angiotensines II type 1 (Ishizaka et al., 1998), les récepteurs b2-adrénergiques (Raposo et al., 1989), les récepteurs bradykinines B2 (de Weerd et Leeb-Lundberg, 1997 - Haasemann et al., 1998), les récepteurs "calcium-sensing" (CaR) (Kifor et al., 1998) et les récepteurs endothélines ETA (Chun et al., 1994) sont séquestrés via les cavéoles. Les récepteurs muscariniques M2 pourraient aussi être localisés au niveau des cavéoles dans les cellules myocytaires cardiaques (Feron et al., 1997). Le rôle des cavéolines en tant que protéines adaptatrices de ce mécanisme n'a pas encore été démontré. Par contre, la dynamine participe à la scission des cavéoles (Oh et al., 1998 - Henley et al., 1998). L'internalisation via les cavéoles peut être bloquée sélectivement par la nystatine et la filipine.
Les récepteurs endothélines ETA sont internalisés via la voie clathrine-dépendante (Freedman et al., 1997) et via la voie cavéole-dépendante (Chun et al., 1994). Une étude très récente montre que ces récepteurs basculent vers la voie d'adressage clathrine-dépendante après traitement des cellules CHO (chinese hamster ovary) par un oxydant du cholestérol (Okamoto et al., 2000). Ces résultats peuvent être importants sur le plan physiopathologique. En effet, il est possible que l'état d'oxydation observé sur les cellules vasculaires du musle lisse lors de lésions arthérosclérotiques soit lié à ce changement d'adressage des récepteurs endothélines ETA.

- L'internalisation peut avoir lieu selon un processus arrestine-indépendant et dynamine-indépendant (étape 6). Les récepteurs muscariniques M2 empruntent cette voie dans les cellules HEK-293 (Pals-Rylaarsdam et al., 1997). Ce profil d'internalisation est également applicable aux récepteurs angiotensines II type 1A (Zhang et al., 1996b) et dopamines D2 (Vickery et von Zastrow, 1999). La machinerie cellulaire (protéines adaptatrices, type de vésicules et protéines responsables de la scission) utilisée pour ce type d'endocytose reste à découvrir.

Plusieurs études ont, très récemment, révolutionnées le schéma classique d'endocytose des RCPG. En effet, il a été montré que la protéine AP2 (adaptator protein 2), bien connue pour son rôle de protéine adaptatrice dans l'endocytose des récepteurs à un seul domaine transmembranaire (récepteurs tyrosines kinases), est capable d'interagir directement avec la membrane plasmique. Le recrutement des complexes AP2 à la membrane peut donc être indépendant de l'association avec les récepteurs membranaires (Zhu et al., 1999). Cette interaction est rendue possible par la liaison électrostatique d'AP2 aux charges négatives présentes à la surface cellulaire (Owen et Evans, 1998). Plus surprenant, la clathrine et le complexe AP2 seuls sont capables de conduire la déformation de la membrane et la création des "clathrin-coated pits" (Takei et al., 1998). Ce modèle autorise donc l'endocytose de ces deux types de récepteurs (récepteur à un seul TM et RCPG) (Marsh et McMahon, 1999).

Dans l'avenir, il ne serait donc pas surprenant de découvrir que certaines protéines attachées à l'endocytose des récepteurs à un seul TM (AP2, Grb2, Eps15, amphiphysine, synaptojanine), puissent être impliquées dans l'internalisation des RCPG. Laporte et al. ont récemment montré que le complexe récepteur b2-adrénergique-b-arrestine recrute la protéine AP2 au cours de l'endocytose (Laporte et al., 1999). De cette association, il est possible d'imaginer qu'AP2 pourrait agir comme une protéine adaptatrice de la clathrine pour l'endocytose des RCPG.

Afin de décortiquer la voie d'internalisation d'un récepteur donné et d'identifier les protéines cellulaires impliquées, il est possible d'utiliser des mutants dominants négatifs (ou la surexpression de la protéine sauvage) des partenaires envisagés.

- Les mutants dominants négatifs de la dynamine (dynamine I-K44A) sont déficients pour l'activité GTPase et ne peuvent, par conséquent, catalyser la scission des vésicules (Damke et al., 1994). Ces mutants inhibent l'endocytose des RCPG via les puits tapissés de clathrine (Zhang et al., 1996b) de même que l'endocytose cavéole-dépendante (Oh et al., 1998 - Henley et al., 1998).

Les mutants dominants négatifs des GRK et des b-arrestines (ou la surexpression des protéines sauvages) peuvent être utilisés pour déterminer si un récepteur est clathrine-dépendant (voir chapitre II-36).