III. Localisation des récepteurs D1 de la dopamine :

III.B. Biosynthèse et adressage intracellulaire des récepteurs D1 :

La spécificité d'action des récepteurs dans la cellule dépend principalement de l'environnement moléculaire présent à l'endroit de sa localisation subcellulaire. Les récepteurs de la dopamine sont des protéines comportant plusieurs segments transmembranaires. Pour mieux comprendre comment les récepteurs peuvent être localisés dans des compartiments spécifiques, il est nécessaire de rappeler comment les protéines et en particulier les récepteurs à sept segments transmembranaires sont synthétisés et transportés jusqu'à la membrane plasmique.


III.B.1. Les voies de biosynthèse des récepteurs de la dopamine :

L'insertion du récepteur dans la membrane du réticulum endoplasmique (RE) intervient en même temps que le processus de traduction (Figure 11, étape 1; pour revue voir Schatz et Dobberstein, 1996). Les récepteurs à sept segments transmembranaires ne possèdent pas de séquence «signal» reconnue par la protéine SRP (Signal Recognition Proteins), protéine nécessaire pour pouvoir traverser la membrane du réticulum endoplasmique. Il est supposé que les hélices a des segments transmembranaires contiennent des séquences d'ancrage et d'arrêt pour leur insertion correcte dans la membrane du réticulum (Wessels et Spiess, 1988).

Des expériences réalisées avec des peptides synthétiques contenant différentes combinaisons des segments transmembranaires montrent que l'insertion des segments des récepteurs des opsines ou des phéromones dans le réticulum, s'effectue deux par deux (Audigier et al., 1987; Stefan et al., 1998). Dans le même temps, durant la synthèse du récepteur et sa translocation à l'intérieur de la membrane du réticulum, un phénomène de glycosylation a lieu (Fiedler et Simons, 1995). Cette glycosylation correspond à l'ajout d'oligosaccharides sur une asparagine extracellulaire (Asn-X-Ser/Thr). Cette étape est impliquée dans le contrôle de la qualité du repliement des protéines. En utilisant la tunicamycine, un inhibiteur de la N-glycosylation, on démontre que sans l'ajout de N-glycane, les protéines ne peuvent sortir du réticulum. La glycosylation correcte est donc nécessaire pour le tri des protéines membranaires avant qu'elles ne passent du réticulum vers le compartiment cis-Golgien (Figure 11, étape 2). Les récepteurs incorrectement repliés ou mal glycosylés sont reconnus par le système de "contrôle qualité" et dirigés de façon rétrograde vers les compartiments de dégradation. La localisation à la membrane de plusieurs récepteurs comme les récepteurs du calcium, de la lutropine ou le transporteur épinéphrine, est dépendante de la N-glycosylation.



Figure 11 : Biosynthèse des récepteurs couplés aux protéines G. Ce schéma décrit les principales étapes du transport intracellulaire des récepteurs à sept segments transmembranaires. Après la traduction des ARNm, le récepteur s'insère dans la membrane du réticulum endoplasmique (1). Les premières glycosylations sont utilisées comme un moyen de vérifier le repliement des protéines. Les récepteurs correctement insérés sont exportés dans des vésicules recouvertes par COP II (2). En se dirigeant vers le cis-Golgi, ces vésicules échangent les protéines COP II contre COP I. D'autres maturations, telles que des glycosylations interviennent dans l'appareil de Golgi (3). A la sortie du trans-Golgi, trois voies d'exportation sont possibles (4). Les vésicules recouvertes de clathrine sont utilisées dans la voie de sécrétion ainsi que par les enzymes de recyclage, alors que l'exocytose constitutive n'utilise pas de vésicules recouvertes.



Dans le cas des récepteurs D2, le blocage de la glycosylation par la tunicamycine inhibe le transport du récepteur dans la voie de sécrétion (résultats obtenus au laboratoire par Delphine PROU). Le traitement des cellules HEK 293 par la tunicamycine empêche aussi la localisation membranaire du récepteur D1B humain mais curieusement pas celle du D1A (Karpa et al., 1999). La mutation des trois sites potentiels de N-glycosylation du récepteur D1B (Asn 7, Asn 198 et Asn 222) montre que seuls les deux premiers sites sont véritablement glycosylés. Le site Asn 7 semble être celui qui joue un rôle pour que la localisation des récepteurs soit correcte alors que la mutation de ce site n'affecte pas les capacités de fixation des ligands. Ces expériences démontrent qu'un ensemble plus complexe de signaux que la seule glycosylation doit intervenir pour diriger le récepteur vers la membrane plasmique.

Une fois que la protéine a traversé la membrane du réticulum, sa mise en conformation correcte requiert l'intervention de protéines «chaperonnes» de la famille des HSP (Heat Shock Protein). L'intervention de ces protéines de repliement a été montrée pour les opsines de drosophiles (Carbajal et al., 1990) mais aucune preuve n'indique que tous les récepteurs couplés aux protéines G se comportent de cette manière. En fait, pour de nombreuses protéines membranaires, un signal positif semble nécessaire pour l'interaction avec des protéines qui permettent le transport des protéines membranaires le long de la voie de sécrétion. De telles séquences ont été identifiées d'abord pour la glycoprotéine du virus du stomate vésiculaire (VSV-G, Vesicular Stomatitis Virus-Glycoprotein). Elles permettent l'interaction entre les récepteurs et les protéines de transport pour former des vésicules du réticulum vers le cis-Golgi. Ces protéines de transport appartiennent à la famille des COP (Coatomer Proteins; pour revue voir Hong, 1998; Schekman et Orci, 1996). Toutefois, les interactions entre les récepteurs et les protéines du complexe COPII pourraient se faire par l'intermédiaire d'adaptateurs (pour revue voir Bannykh et al., 1998). Lorsque les vésicules COPII sont formées, un échange se produit entre les protéines COPII et COPI permettant le recyclage rétrograde de la machinerie enzymatique du réticulum alors que les protéines "cargo" continuent dans la voie antérograde vers le cis-Golgi (Figure 11, étape 2).



Tableau 3 : Le transport dans l'appareil de Golgi : maturation cisternale ou transport vésiculaire antérograde (d'après Warren et Malhotra, 1998).


Deux mécanismes distincts peuvent rendre compte du transport des protéines dans l'appareil de Golgi (pour revue voir Warren et Malhotra, 1998, et Tableau 3). La première théorie implique le transport antérograde des récepteurs grâce au trafic des vésicules depuis le cis-Golgi vers le trans-Golgi avec un recyclage rétrograde pour les vésicules COPI. La seconde théorie est fondée sur la maturation des citernes golgiennes, où les protéines membranaires ne quittent jamais les empilements de saccules (pour revue voir Füllekrug et Nilsson, 1998; Lowe et Kreis, 1998). Dans ce modèle également, un mécanisme de transport antérograde impliquant les vésicules COPI est nécessaire pour recycler les enzymes de maturation (Figure 11, étape 3). De récentes observations en microscopie électronique de la sécrétion du procollagène montre que cette protéine n'est jamais observée dans des vésicules tout au long de l'appareil de Golgi (Bonfanti et al., 1998), ce qui favorise plutôt la deuxième hypothèse. Durant le séjour dans l'appareil de Golgi, d'autres étapes importantes de la maturation des protéines ont lieu, dont les principales sont des glycosylations. Mais, si le rôle de la glycosylation dans le ciblage des enzymes des voies de dégradation vers les compartiments où ils agissent a bien été démontré, il n'est pas certain qu'elles participent au tri des protéines membranaires qui est indispensable pour que les protéines soient correctement localisées dans la cellule. Ce tri intervient dans le réseau trans-Golgi (TGN, Trans-Golgi Network) selon trois mécanismes différents (Keller et Simons, 1997; Le Borgne et Holflack, 1998; Figure 11, étape 4).

- La première voie utilise les vésicules recouvertes de clathrine pour diriger les protéines directement vers les endosomes précoces ou tardifs (pour revue voir Schmid, 1997). Cette voie est utilisée par les enzymes de dégradation des protéines et nécessite des glycosylations.

- La deuxième voie emprunte aussi les vésicules à clathrine qui vont fusionner avec la membrane plasmique et correspond à ce que l'on appelle la voie d'exocytose régulée.

- Enfin la dernière voie correspond à l'exocytose constitutive qui ne semble pas utiliser de vésicules recouvertes d'un manteau particulier, mais qui pourrait nécessiter l'existence de séquences ou de résidus glycosylés spécifiques des protéines transportées par cette voie.

Bien que ces deux dernières voies transportent la majorité des protéines membranaires à la membrane plasmique, la voie exacte empruntée par les récepteurs à sept segments transmembranaires n'est pas connue. Quelque soit le mécanisme de transport employé, la localisation finale du récepteur est le déterminant de la spécificité de réponse du récepteur.