Récepteurs métabotropes

Structure et cycle de fonctionnement du récepteur

La chaîne protéique des récepteurs métabotropes traverse la membrane cellulaire à sept reprises. Sur la face interne de la cellule, le récepteur est en contact avec la protéine G, un complexe constitué de trois sous-unités (α, β et γ). Ces protéines doivent leur nom à leur capacité à lier les nucléotides de guanine.

Le cycle de transmission du signal se compose de plusieurs étapes :

1. État de repos : le récepteur est libre, il n'y a pas de ligand. Le marqueur clé de l'état inactif est la sous-unité α de la protéine G liée de manière non covalente à une molécule de GDP (guanosine diphosphate).
2. Activation : l'agoniste se lie au récepteur, modifiant sa conformation. Sur la sous-unité α, le GDP est remplacé par le GTP (guanosine triphosphate).
3. Transmission du signal : le complexe actif « sous-unité α + GTP » se détache du récepteur et des sous-unités βγ, puis se dirige vers les protéines effectrices (enzymes ou canaux ioniques).
4. Terminaison : grâce à sa propre activité GTPasique, la sous-unité α hydrolyse le GTP en GDP. Le système revient à son état de repos initial.

Système adénylate cyclase (protéines Gs et Gi)

Le mécanisme de signalisation le plus étudié est associé à une enzyme liée à la membrane, l'adénylate cyclase. La protéine G active pousse cette enzyme à hydrolyser l'ATP pour former un second messager, l'AMPc (adénosine monophosphate cyclique). Ce messager active des protéine-kinases spécifiques dépendantes de l'AMPc, qui phosphorylent des protéines cellulaires et modifient leurs fonctions.

L'effet final dépend du type de protéine G :

• Les protéines Gs stimulent l'activité de l'adénylate cyclase. Un exemple est l'activation des récepteurs β1-adrénergiques du myocarde par le système nerveux sympathique. Le taux d'AMPc augmente, les protéine-kinases phosphorylent les canaux calciques, et le calcium entre plus activement dans la cellule. Résultat : augmentation de l'automatisme du nœud sinusoïdal et accélération de la FC.
• Les protéines Gi inhibent l'adénylate cyclase. Les récepteurs M2-cholinergiques agissent par leur intermédiaire (influence du système parasympathique). Le taux d'AMPc chute, ce qui entraîne un ralentissement de la fréquence cardiaque.

Voie de l'inositol phosphate (Gq protéines)

Un autre scénario s'exerce par l'intermédiaire des protéines Gq, qui activent l'enzyme phospholipase C. Cette voie fonctionne, par exemple, lors de la stimulation des récepteurs α1-adrénergiques dans les muscles lisses vasculaires.

Cascade biochimique :

1. La phospholipase C hydrolyse le phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate membranaire.
2. Un second messager hydrophile est synthétisé : l'inositol-1,4,5-trisphosphate (IP3).
3. L'IP3 ouvre les canaux calciques du réticulum sarcoplasmique.
4. Les ions Ca²⁺ affluent massivement dans le cytoplasme et forment un complexe avec la protéine calmoduline.
5. Le complexe « Ca²⁺-calmoduline » active la kinase des chaînes légères de myosine.
6. La myosine est phosphorylée, son contact avec l'actine est facilité, ce qui provoque la contraction du vaisseau.

Phénomène d'amplification

Propriété clé des récepteurs couplés aux protéines G : l'amplification multiple du signal primaire. Un récepteur activé peut déclencher l'activation de plusieurs protéines G, et chacune d'elles amène les enzymes à synthétiser des centaines de molécules de seconds messagers.

C'est la classe de récepteurs la plus répandue dans l'organisme. Elle comprend les récepteurs dopaminergiques, histaminergiques, opioïdes, certains récepteurs sérotoninergiques, ainsi que les capteurs de la plupart des hormones peptidiques.

Questions des cours et des examens

À étudier également sur le sujet

• Le mécanisme de phosphorylation des protéines cellulaires par les protéine-kinases dépendantes de l'AMPc.
• Le rôle du complexe « Ca²⁺-calmoduline » dans la physiologie des muscles lisses.
• Les effets pharmacologiques des bloqueurs des récepteurs α1- et β1-adrénergiques.
• La diversité et les fonctions des récepteurs opioïdes.

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Matériel préparé par les enseignants de WhiteCoat Pro selon le programme d'enseignement des universités médicales. À caractère pédagogique.