Récepteurs intracellulaires

Signalisation cellulaire et récepteurs intracellulaires

Les cellules répondent aux signaux de leur environnement par un processus connu sous le nom de signalisation cellulaire. Un signal est transmis lorsqu'une molécule de signalisation appelée ligand se lie à une protéine réceptrice dans la cellule cible. Ce signal entraîne une réponse cellulaire spécifique, telle que la division ou la mort cellulaire.

Les récepteurs impliqués dans la signalisation cellulaire peuvent être classés en deux catégories : les récepteurs à la surface des cellules et les récepteurs intracellulaires.

Les récepteursde la surface cellulaire recouvrent la membrane plasmique et chaque récepteur possède des régions extracellulaires, transmembranaires et cytoplasmiques. Lorsqu'un ligand se lie à un récepteur de la surface cellulaire, les signaux extracellulaires sont transformés en signaux intracellulaires au cours d'un processus appelé transduction du signal.

D'autre part, les récepteurs intracellulaires (également appelés récepteurs internes) se trouvent à l'intérieur de la cellule.

Ils fixent de petits ligands hydrophobes ou non polaires comme les hormones stéroïdiennes, les hormones thyroïdiennes et la vitamine D. Contrairement aux récepteurs de la surface cellulaire, les ligands qui fixent les récepteurs intracellulaires peuvent facilement se diffuser à travers la membrane plasmique, de sorte qu'ils n'ont pas besoin de transmettre le signal à d'autres récepteurs ou messagers via la transduction du signal. Au lieu de cela, ils peuvent directement activer le récepteur intracellulaire pour effectuer l'activation cellulaire.

Comment fonctionnent les récepteurs intracellulaires ?

La stimulation des récepteurs intracellulaires entraîne généralement une modification de la transcription lors de l'expression des gènes.

L'expression des gènes est le processus par lequel l'information contenue dans l'ADN d'une cellule est transformée en une séquence d'acides aminés qui devient finalement une protéine. Latranscription est une étape de l'expression génétique au cours de laquelle l'information contenue dans l'ADN d'une cellule est copiée dans un type d'ARN appelé ARN messager (ARNm). L'ARNm est utilisé pour la synthèse des protéines.

Bien que les ligands soient structurellement divers, les récepteurs intracellulaires ont tendance à partager des caractéristiques similaires en raison de leur activité de transcription intrinsèque.

Les récepteurs intracellulaires possèdent généralement trois domaines principaux : un domaine de liaison au ligand, un domaine de liaison à l'ADN et un domaine d'activation de la transcription.

• Le domaine de liaison au ligand (ou carboxy-terminus) est la partie du récepteur qui est responsable de la liaison avec les hormones et autres ligands.

• Le domaine de liaison à l'ADN est constitué d'acides aminés et est responsable de la liaison du récepteur à des segments du brin d'ADN.

• Le domaine d'activation de la transcription (ou amino-terminus) est impliqué dans l'initiation de la transcription en interagissant avec les composants qui participent à la transcription.

En plus de ces trois domaines principaux, il existe deux autres domaines que l'on trouve généralement dans les protéines réceptrices :

• La séquence de localisation nucléaire est constituée de peptides courts. Elle facilite la translocation des protéines du cytoplasme vers le noyau.

• Le domaine de dimérisation est impliqué dans le rapprochement de deux récepteurs en tant que dimère afin qu'il puisse lier l'ADN.

Quels sont les types de récepteurs intracellulaires et comment fonctionnent-ils ?

Les récepteurs intracellulaires peuvent être subdivisés en deux types : les récepteurs de type I ou cytoplasmiques et les récepteurs de type II ou nucléaires.

Récepteurs intracellulaires de type I

Les récepteursintracellulaires de type I (également appelés récepteurs cytoplasmiques) sont ancrés dans le cytoplasme d'une cellule par des protéines chaperonnes. Ces protéines maintiennent également les récepteurs dans un état inactif.

Lorsqu'un ligand se lie à un récepteur intracellulaire de type I (formant le "complexe ligand-récepteur"), les protéines chaperonnes se dissocient du récepteur, ce qui permet au récepteur de former un homodimère avec d'autres récepteurs et de subir un changement de conformation tel qu'une séquence de localisation nucléaire est exposée.

Cette transformation permet au récepteur d'entrer dans le noyau de la cellule. Ensuite, le complexe ligand-récepteur se lie à des sections régulatrices spécifiques de l'ADN chromosomique par l'intermédiaire de sa région de liaison à l'ADN et déclenche l'initiation de la transcription.

Parmi les exemples de récepteurs intracellulaires de type I, on peut citer les récepteurs des androgènes et les récepteurs de la progestérone. La testostérone et la dihydrotestostérone (DHT) sont des ligands qui se lient aux récepteurs des androgènes dans le cytoplasme et les transposent dans le noyau, déclenchant ainsi des processus cellulaires tels que la synthèse des protéines, la croissance cellulaire, la formation des gonades et le développement des caractères sexuels secondaires (Fig. 1).

Fig. 1 La testostérone et la DHT se lient aux récepteurs androgènes dans le cytoplasme. Ils sont ensuite transloqués vers le noyau où ils vont modifier la transcription et provoquer des changements biologiques tels que le développement des caractères sexuels secondaires.

D'autre part, la liaison du ligand progestérone aux récepteurs de la progestérone dans le cytoplasme active la transcription qui affecte différents processus biologiques, y compris le cycle menstruel.

Récepteurs intracellulaires de type II

Les récepteursintracellulaires de type II (également appelés récepteurs nucléaires) se trouvent dans le noyau d' une cellule. Comme ils se trouvent déjà dans le noyau, les récepteurs intracellulaires de type II peuvent modifier directement la transcription sans subir de translocation. Ils forment généralement des hétérodimères avec d'autres récepteurs nucléaires. Les récepteurs de l'acide rétinoïque et les récepteurs thyroïdiens sont des exemples de récepteurs intracellulaires de type II.

Lesrécepteurs des hormones thyroïdiennes jouent un rôle dans la régulation du métabolisme et de la fonction cardiaque. Lorsque les récepteurs thyroïdiens sont sous-stimulés (par exemple, lorsqu'une personne souffre d'hypothyroïdie), son métabolisme ralentit, ce qui se manifeste par des symptômes tels que la fatigue, la léthargie, la prise de poids et une diminution du rythme cardiaque. Lorsque les récepteurs thyroïdiens sont surstimulés (par exemple, lorsqu'une personne souffre d'hyperthyroïdie), leur métabolisme augmente, ce qui se traduit notamment par de la nervosité, une perte de poids et une accélération du rythme cardiaque.

Quels sont les autres exemples de récepteurs intracellulaires ?

Dans cette section, nous aborderons des exemples de récepteurs intracellulaires d'hormones et de récepteurs d'oxyde nitrique.

Récepteurs intracellulaires d'hormones

Leshormones sont des molécules de signalisation qui sont créées dans une région du corps et qui ont la capacité de provoquer des changements biologiques dans d'autres parties du corps.

Certaines hormones, y compris les hormones dérivées des peptides et des acides aminés, sont solubles dans l'eau et ne peuvent donc pas traverser la membrane cellulaire. Ces hormones interagissent avec les récepteurs de la surface des cellules. En revanche, les hormones non polaires, petites et solubles dans les lipides, comme les hormones stéroïdiennes et les hormones gazeuses, peuvent traverser la membrane plasmique et se lier aux récepteurs hormonaux intracellulaires.

Les hormones liposolubles comme les hormones stéroïdes peuvent traverser la membrane d'une cellule endocrine. À l'extérieur de la cellule, ces hormones se lient à des protéines de transport qui les aident à voyager dans la circulation sanguine.

Une fois qu'elles atteignent la cellule cible, les hormones se séparent des protéines de transport, se diffusent à travers la membrane plasmique et se lient à des récepteurs intracellulaires dans le cytoplasme ou le noyau. Ce faisant, elles activent les voies de signalisation cellulaire qui régulent la transcription de gènes spécifiques dans l'ADN d'une cellule. Le complexe hormone-récepteur régule la transcription en augmentant ou en diminuant la production de molécules d'ARNm de certains gènes. Ceci, à son tour, modifie les protéines synthétisées pendant l'expression des gènes.

La voie de signalisation de l'oxyde nitrique (NO) et de la guanosine monosphosphate cyclique (GMPc)

La voie NO/cGMP se trouve dans les leucocytes et les plaquettes matures. Elle consiste en une guanylyl cyclase (GC) soluble qui fonctionne comme récepteur intracellulaire de l'oxyde nitrique.

Lorsque le NO se lie au GC, il subit un changement de conformation qui active le GC et convertit la guanosine triphosphate (GTP) en GMPc. La production de GMPc déclenche alors l'activation de la protéine kinase dépendante du GMPc qui, à son tour, phosphoryle divers substrats et participe à la régulation de l'adhésion et de l'agrégation des plaquettes.