V. Régulation cellulaire des récepteurs D1 :

Les multiples réponses observées après l'activation des récepteurs impliquent une importante compartimentation et organisation temporelle de la cellule pour séparer et réguler tous ces phénomènes. La régulation de la fonction des récepteurs est un des aspects majeurs de leur physiologie. De cette régulation dépend l'adaptation de la cellule et de l'organisme aux conditions de l'environnement. La principale de ces régulations est la désensibilisation qui entraîne le découplage du récepteur de ses voies de transduction habituelles.


V.A. La désensibilisation des récepteurs D1 :

La désensibilisation est une des propriétés les plus importantes du fonctionnement des récepteurs couplés aux protéines G. Son implication dans la baisse d'efficacité des traitements de certaines maladies comme la maladie de Parkinson ou la schizophrénie, fait de ce phénomène une voie de recherche importante pour la mise au point de médicaments ayant une demi-vie adaptée aux contraintes de la désensibilisation des récepteurs (Blanchet et al., 1996; Imperato et al., 1994). Par exemple, l'agoniste sélectif D1, A-77636, induit une tolérance rapide in vivo à cause de son action prolongée et donc de la désensibilisation des récepteurs D1, même lorsque l'agoniste est retiré du milieu (Lin et al., 1996). La majeure partie des phénomènes détaillés ici a été décrite pour le récepteur b2-adrénergique. Toutefois, les nombreuses ressemblances de fonction entre ce récepteur et ceux de la classe D1 (activation de la cyclase, structures proches,…) laissent penser que les mécanismes mis en jeu sont probablement semblables.

La stimulation prolongée d'une cellule par un transmetteur extracellulaire tel que la dopamine, entraîne au cours du temps une diminution de la sensibilité de la cellule à cette molécule. Ce phénomène est appelé désensibilisation et son mécanisme dépend principalement de la régulation de l’activité des récepteurs. Dans la cellule, l’activation prolongée par un agoniste se traduit par une diminution de l'affinité du récepteur pour son ligand, une baisse de son couplage aux protéines G et une diminution du nombre de récepteurs à la surface cellulaire (Hausdorff et al., 1990). Ces événements sont distincts dans le temps et dans l'espace (Figure 18, Ng et al., 1995). Certaines analyses pharmacologiques avaient déjà pu mettre en évidence l'existence de deux étapes distinctes lors de la désensibilisation mesurée par la modification de l'affinité apparente du complexe récepteur/agoniste (Homburger et al., 1980). Ces résultats étaient les premiers éléments pour penser qu'il n'y avait pas de relation directe entre le découplage de l'adénylate cyclase et l'endocytose du récepteur, ou du moins sa capacité à ne plus être accessible à la liaison d'un ligand radioactif.



Figure 18 : Désensibilisation des récepteurs couplés aux protéines G. Quand le ligand se lie sur le récepteur, il active les protéines G hétérotrimèriques. La protéine kinase A (PKA) et les protéines kinases des récepteurs couplés aux protéines G (GRK) phosphorylent le récepteur. A ce moment, le récepteur est fonctionnellement découplé des protéines G et son affinité augmente pour les protéines arrestines. La fixation de l'arrestine sur le récepteur empêche toute nouvelle activation d'autres protéines G. En outre l'arrestine est capable de se lier avec la clathrine pour permettre l'endocytose du récepteur. Dans les endosomes, les phosphatases garantissent le recyclage du récepteur pour autoriser son retour à la membrane, mais il peut aussi être dirigé vers les lysosomes. A plus long terme, la régulation peut aussi intervenir à l'échelle des phénomènes de transcription.



On parle de désensibilisation à court terme pour désigner les mécanismes qui interviennent rapidement (moins de 30 minutes) pour atténuer l’activité du récepteur. Deux phénomènes peuvent être distingués (Tableau 11). Le premier entraîne une baisse de l'affinité pour le ligand dépendant du départ de la protéine G, puis lui succède une phosphorylation du récepteur par les protéines kinase A ou C, maintenant ainsi le récepteur dans son état de faible affinité pour l’agoniste. Cette désensibilisation dite «hétérologue» n'est pas spécifique du couple ligand/récepteur mais peut intéresser tous les récepteurs de la cellule. Au contraire, le second phénomène, la désensibilisation «homologue», dépend strictement de la présence de l’agoniste. Elle provoque le découplage durable des protéines G du récepteur en deux étapes. Tout d'abord la fixation du ligand sur le récepteur provoque sa phosphorylation en C-terminal sur des sérine et thréonine par des kinases spécifiques des récepteurs couplés aux protéines G (GRK, Benovic et al., 1986). Une fois que le récepteur est phosphorylé, son affinité augmente pour les protéines arrestines, qui viennent se placer au voisinage de la 3ème boucle intra-cytoplasmique empêchant ainsi de nouveaux couplages récepteur/protéine G (Lohse et al., 1990).


Tableau 11 : Comparaison entre les deux processus homologues et hétérologues de la désensibilisation (d'après Tobin, 1997).


Par la suite, la désensibilisation à long terme qualifie les mécanismes intervenant après 1 heure de contact avec l'agoniste. Plusieurs événements ont été observés. En premier lieu, les récepteurs sont internalisés par endocytose. Ils peuvent alors être soit recyclés après déphosphorylation par des phosphatases, soit dégradés dans les lysosomes, ce qui régule leur nombre à la surface cellulaire. L'effet de ces phosphatases n'a été que très peu analysé et il a été découvert d'abord chez la drosophile (Vinos et al., 1997). Beaucoup plus tard, si la présence de l'agoniste persiste, on observe une diminution du taux des ARNm codant pour le récepteur, ce qui tend à réduire sa biosynthèse (Valiquette et al., 1990). Ces mécanismes de régulation à long terme des récepteurs couplés aux protéines G restent toutefois mal connus, et il est probable qu'ils ne représentent pas un mécanisme de régulation majeur pour des récepteurs comme les récepteurs D1 et b-adrénergiques.