affinité pour le KA (Kd~4-15nM; Herb et al., 1992;Wisden and Seeburg, 1993a) même si elles ne peuvent former de récepteurs KA fonctionnels. Pour ces sous-unités, l’affinité pour le KA est plus grande que pour le domoate et l’ordre des agonistes les plus affins devient KA > domoate > L-glutamate.
L’affinité des récepteurs hétéromériques dépend des sous-unités qui les forment. Ainsi, les récepteurs hétéromériques formés des sous-unités GluR et KA ont une affinité différente pour le KA que les récepteurs homomériques. Paradoxalement, alors que les récepteurs homomériques KA2 ont une plus grande affinité pour le KA (Kd ~ 15nM), que les récepteurs homomériques GluR5 (Kd ~ 73nM) les récepteurs GluR5/KA2 ont une plus faible affinité pour le KA (Kd ~ 90nM; Herb et al., 1992; Howe, 1996; Swanson et al., 1996). Les récepteurs hétéromériques peuvent également être activés par des agonistes différents des récepteurs homomériques. Par exemple, l’application d’AMPA génère un courant au niveau des récepteurs GluR6/KA2 alors que les récepteurs homomériques GluR6 ne sont pas sensibles à l’AMPA (Herb et al., 1992). De même, les récepteurs hétéromériques GluR7a/KA1 et GluR7a/KA2 peuvent être activés par l’AMPA contrairement aux récepteurs homomériques GluR7a (Schiffer et al., 1997). Ces différences sont sans doute dues à la possibilité de fixation de l’AMPA au niveau des sous-unités KA1 et KA2. Enfin, malgré sa grande affinité, le KA reste un agoniste partiel des récepteurs KA. Ainsi, lors d’application d’agonistes à des concentrations saturantes, le courant induit par l’application de KA a une amplitude deux fois plus faible que le courant induit par application de glutamate.
III.2.1.2. Une nouvelle génération d’agonistes plus sélectifs
Récemment, des agonistes plus sélectifs ont été synthétisés pour la sous-unité GluR5 comme l’ATPA (EC50=2.1µM; Clarke et al., 1997), la (S)-5-iodowillardiine (I-will ; EC50=140nM; Wong et al., 1994). Mais la sélectivité de ces agonistes peut également être
modifiée au niveau des récepteurs hétéromériques : alors que les récepteurs homomériques GluR6 sont complètement insensibles à l’ATPA, les récepteurs hétéromériques GluR6/KA2 sont sensibles à ce composé (Paternain et al., 2000). Des études structurales ont récemment montré que l’ATPA ne pouvait se fixer au niveau de la poche de liaison de la sous-unité GluR6 pour cause d’encombrement stérique (Mayer, 2005a). Donc la sensibilité des récepteurs GluR6/KA2 à l’ATPA est sans doute due à la fixation de cette molécule au niveau de la poche de liaison de la sous-unité KA2. L’affinité de l’ATPA est néanmoins plus faible pour les récepteurs GluR6/KA2 (EC50=84µM) que pour les récepteurs homomériques GluR5
ou les récepteurs hétéromériques GluR5/KA2 (EC50=6.3µM). Donc ce composé reste sélectif des récepteurs contenant la sous-unité GluR5 à faible concentration (jusqu’à 1µM (Christensen et al., 2004). Le dernier agoniste des récepteurs KA est le SYM 2081 qui à une haute affinité pour les récepteurs homomériques GluR5 et GluR6 en raison de la formation de liaisons hydrophobes (Van der Walls) au niveau de la poche de fixation du ligand (Mayer, 2005a). Ce composé est souvent utilisé comme un antagoniste fonctionnel des récepteurs KA car il peut durablement désensibiliser ces récepteurs (Donevan et al., 1998; Jones et al., 1997).
III.2.2. Antagonistes utilisés dans l’étude des récepteurs kainate
La synthèse d’antagonistes sélectifs des récepteurs KA manque cruellement à la recherche sur le rôle fonctionnel de ces récepteurs dans le système nerveux. En effet, la plupart des antagonistes sélectifs des récepteurs ionotropiques glutamatergiques non-NMDA comme le CNQX, le DNQX et le NBQX bloquent indistinctement les récepteurs AMPA et KA (Bleakman, 1999). Le NS-102 a été le premier antagoniste présenté comme sélectif des récepteurs KA sur la base d’expériences montrant qu’il empêchait la liaison du [3H]KAà des
membranes corticales (Johansen et al., 1993). Il a ensuite été montré, dans des systèmes hétérologues, que le NS-102 était 20 fois plus sélectif pour les récepteurs KA homomériques GluR6 que pour les récepteurs AMPA hétéromériques GluR2/GluR4 (Verdoorn et al., 1994). Cependant la sélectivité de ce composé a été mise en doute par des travaux montrant qu’au niveau de neurones d’hippocampes en culture, il inhibait avec la même sensibilité les courants résultant de l’activation des récepteurs AMPA et KA (Paternain et al., 1996). Plus récemment la société Lilly a synthétisé un ensemble de composés présentés comme des antagonistes sélectifs des récepteurs KA contenant la sous-unité GluR5, comme le LY294486, qui est plus sélectif pour les récepteurs homomériques GluR5 (IC50 =4 µM) que pour les récepteurs
AMPA (IC50=30-100µM). De plus ce composé n’agit pas sur les récepteurs homomériques
GluR6 et GluR7 (Clarke et al., 1997). Un autre composé, le LY382884 est encore plus sélectif pour les récepteurs homomériques GluR5 vis à vis des autres récepteurs homomériques et, plus important, des récepteurs AMPA (Bortolotto et al., 1999). Des données récentes montrent que le LY382884 bloque également les récepteurs hétéromériques GluR5/KA2, et GluR5/GluR6 mais n’affecte pas les récepteurs GluR6/KA2 (Christensen et al., 2004). Malheureusement, ces antagonistes ne sont pas disponibles commercialement. Ainsi la
caractérisation fonctionnelle des récepteurs KA repose en grande partie sur les antagonistes des récepteurs AMPA.
Les progrès récents dans l’étude du rôle fonctionnel des récepteurs KA natifs sont principalement dus à la synthèse d’antagonistes non-compétitifs sélectifs des récepteurs AMPA de la famille des 2,3-benzodiazepines. Parmi eux, le GYKI 53655 est le plus sélectif (Wilding and Huettner, 1995; Tarnawa and Vize, 1998). Il bloque complètement les récepteurs AMPA avec un IC50 de 1µM sans bloquer les récepteurs KA même à 30 µM.
Cependant à forte concentration (100 µM), le GYKI 53655 bloque partiellement les récepteurs KA (à hauteur de 50% (Frerking et al., 1998; Wilding and Huettner, 1995). Son dérivé, le GYKI 52466, disponible commercialement, a la même affinité pour les récepteurs AMPA et à forte concentration bloque aussi partiellement les récepteurs KA(Donevan and Rogawski, 1993). Le NBQX à faible concentration bloque également spécifiquement les récepteurs AMPA en affectant peu les récepteurs KA(Bureau et al., 1999; Mulle et al., 2000). Enfin le SYM 2206, un autre diastéréoisomère du 4-methyl glutamate a également été utilisé pour bloquer sélectivement les récepteurs AMPA(Li et al., 1999; Pelletier et al., 1996; Rodriguez-Moreno et al., 2000).
III.3. Structure des récepteurs kainate : implications fonctionnelles
Les récepteurs KA comme les récepteurs AMPA sont formés de l’assemblage de quatre sous-unités (Rosenmund et al., 1998). Chaque sous-unité est une grande protéine transmembranaire (environ 900 acides aminés pour 100 KD) qui contient trois segments transmembranaires (TMI, TMIII et TMIV) et un segment pseudo-transmembranaire (TMII; Fig. 19). Comme pour les récepteurs AMPA, le site de fixation du L-glutamate se situe entre une partie S1 située au niveau N-terminal et une partie S2 située au niveau de la boucle entre TMIII et TMIV. Ces deux sites sont rapprochés dans l’espace et forment une structure en forme de coquillage (voir Fig. 19B et chapitre II). Comme les sites de liaisons ne se trouvent pas à l’interface entre deux sous-unités, comme c’est le cas pour les récepteurs GABAergiques ou nicotiniques, mais que chaque sous-unité possède son site propre de liaison, il est possible, comme pour les récepteurs AMPA, de faire exprimer une forme soluble de ce site de liaison par des bactéries (Gouaux, 2004; Mayer, 2005b). Après production d’une quantité suffisante pour en faire des cristaux, ceux-ci peuvent ensuite être analysés aux rayons X. Des données récentes utilisant cette technique pour les complexes S1S2 des sous-unités GluR6 et GluR5 montrent que la structure globale du site de liaison au