1 - Les récepteurs couplés aux protéines-G (RCPGs) - Introduction :
Les différentes cellules d'un organisme vivant reçoivent les informations nécessaires à la modulation de leur activité par l'intermédiaire de signaux et de molécules extracellulaires. Ces dernières, que ce soient des hormones, des neurotransmetteurs ou bien des facteurs de croissance, viennent la plupart du temps se lier à des protéines réceptrices qui font partie intégrante de la membrane plasmique de la cellule cible, et qui vont permettre la transmission de l'information à l'intérieur de la cellule.
Un autre type de molécules informatives, les hormones stéroïdiennes, ont un mode d'action différent : de par leur caractère lipophile, ces molécules sont capables de traverser seules la membrane plasmique pour aller se lier à des récepteurs cytosoliques. Cette liaison entraîne la translocation du complexe ligand-récepteur à l'intérieur du noyau cellulaire, où il va directement moduler l'expression génique.
Les récepteurs membranaires, eux, constituent l'interface entre un stimulus extracellulaire et sa perpétuation dans le cytosol. Ces récepteurs appartiennent à plusieurs classes de protéines, que l'on peut différencier selon leur mode d'action et leur structure moléculaire :
Une première classe de récepteurs comprend les canaux ioniques activés par un ligand, comme par exemple les récepteurs nicotiniques de l'acétylcholine, les récepteurs de la glycine et les canaux P2X activés par l'ATP.
Une deuxième classe regroupe les récepteurs comportant une activité enzymatique associée, activable par la liaison du ligand. Cette activité enzymatique, de type tyrosine-phosphorylase, serine/thréonine-phosphorylase ou encore guanylate cyclase, peut être intrinsèque ou bien directement associée à la protéine réceptrice. Les récepteurs de l'insuline, du facteur de croissance des fibroblastes (EGF), du facteur de croissance des neurones (NGF) ou encore du peptide natriurétique atrial (ANP), en font partie.
Enfin, la troisième grande classe aux nombreux représentants, est composée de récepteurs transduisant le signal par l'intermédiaire de protéines hétérotrimériques, les protéines-G, donc l'activation par la liaison du ligand à son récepteur va entraîner la modulation de l'activité de différents effecteurs intracellulaires. Ces derniers peuvent être des enzymes (adénylate cyclase, GMPc phosphodiestérase, phospholipases...), des canaux ou des échangeurs ioniques.
Les récepteurs couplés aux protéines-G (RCPGs), composant une grande famille de protéines à laquelle nous allons nous intéresser plus avant, ont pour caractéristique commune de n'être composés que d'une chaîne polypeptidique comportant sept régions hydrophobes vraisemblablement transmembranaires, alors que les deux autres classes de récepteurs sont formés de une à cinq sous-unités protéiques.
Toutefois, les RCPGs de type EGF-TM7 constituent une exception à cette caractéristique puisqu'ils présentent une structure hétérodimérique. À partir d'une même structure de base, à sept domaines transmembranaires, les RCPGs sont capables d'être activés par des molécules de nature très différente, ainsi que par des ions et des photons. Cet ensemble de récepteurs est pour cette raison, à l'origine de la régulation de nombreuses fonctions physiologiques.
La suite de cet exposé portera sur cette famille protéique très nombreuse, au sein de laquelle des mutations d'origine génétique peuvent parfois conduire à des états pathologiques.