Généralités sur le récepteur P2X7

Les récepteurs P2 appartiennent à une large famille de protéines membranaires subdivisée en deux sous-types: les récepteurs P2X qui sont des canaux cationiques et les récepteurs P2Y couplés à des protéines G hétérotrimériques (Abbracchio and Burnstock 1994). Actuellement, sept gènes codant les récepteurs P2X et huit P2Y ont été clonés et identifiés dans divers types cellulaires et tissus (Burnstock and Kennedy 1985; Sak and Webb 2002). Parmi la sous-famille de récepteurs P2X, la communauté scientifique porte un intérêt certain au récepteur P2X7, notamment pour le rôle qu’il exerce en tant que régulateur de pathologies inflammatoires (Lister et al. 2007). En effet, le récepteur P2X7 est exprimé dans de nombreux types cellulaires, dont les cellules du système immunitaire, et des études ont montré que son activation par son ligand naturel, l’ATP, augmente la libération de cytokines pro-inflammatoires et apoptotiques (Bianco et al. 2006; Pelegrin and Surprenant 2006). Le récepteur P2X7 a dans un premier temps été cloné à partir de cerveau de rat (Surprenant et al. 1996) puis a été identifié dans les astrocytes et les cellules de la microglie (Ballerini et al. 1996; Bianco et al. 2006; Brandle et al. 1998).

1.3.2.1.1.1. Agonistes

Le ligand naturel du purinorécepteur P2X7 est l’ATP. Il nécessite de fortes concentrations, supérieures à 0,1mM pour être activé. Son ligand synthétique, le 2,3- (benzoyl-4benzoyl)-ATP est un agoniste 10 à 30 fois plus puissant que l’ATP (Erb et al. 1990; Gonzalez et al. 1989).

1.3.2.1.1.2. Antagonistes

Parmi les molécules antagonistes du récepteur P2X7 se trouvent des cations divalents. L’inhibition fonctionnelle qu’ils exercent a été mise en évidence très rapidement après le clonage du récepteur P2X7 (Surprenant et al. 1996). Le calcium, le magnésium, le zinc et le cuivre sont de puissants inhibiteurs du récepteur P2X7 chez le rat, avec des CI50 (concentrations nécessaires pour avoir 50% d’inhibition de l’activation des récepteurs) respectivement de 2900, 500, 11 et 0,5µM (Virginio et al. 1997). Deux hypothèses ont été émises pour expliquer cette inhibition. La première hypothèse est l’interaction des cations divalents avec les charges négatives de l’ATP, empêchant ainsi sa fixation sur le récepteur (Steinberg and Silverstein 1987). La seconde hypothèse est que l’interaction des cations divalents sur les résidus histidine du récepteur bloquerait de manière allostérique la fixation des activateurs (Acuna-Castillo et al. 2007).

Le récepteur P2X7 peut également être inhibé par d’autres molécules, telles que des porteurs de fonction aldéhyde comme le pyridoxal-phosphate-6-azophenyl-2’,4-disulfonique (PPADS) ou l’ATP oxydé en positions 2’ et 3’ (oATP). Le PPADS a dans un premier temps été montré comme étant un inhibiteur des récepteurs de la famille P2 avant que d’autres études ne mettent en évidence qu’il est 10 à 20 fois plus sélectif pour les récepteurs de la sous famille P2X que ceux de la sous famille P2Y (Lambrecht et al. 2002). En ce qui concerne l’oATP, il est décrit comme antagoniste sélectif des récepteurs P2X7 présents sur la membrane des macrophages (Murgia et al. 1993) et l’inactivation du récepteur par cette molécule est irréversible.

L’analogue du colorant alimentaire Brilliant Blue FCF, le Brilliant Blue G, est un antagoniste du récepteur P2X7 couramment utilisé dans les études scientifiques. Son innocuité et sa sélectivité en font un candidat idéal pour bloquer l’activation du récepteur

P2X7 (Jiang et al. 2000; Peng et al. 2009; Remy et al. 2008; Wang et al. 2004). Le Brilliant Blue G inhibe de manière non compétitive le récepteur P2X7, impliquant une modulation allostérique du site de fixation de l’agoniste similaire à l’action de cations divalents tels que le cuivre ou le magnésium (Virginio et al. 1997).

1.3.2.1.1.3. Localisations subcellulaires du récepteur P2X7

Des études ont mis en évidence que les membres de la famille P2X et en particulier P2X7 sont exprimés dans les membranes plasmiques, au niveau des « lipids raft domains » (Barth et al. 2007; Garcia-Marcos et al. 2006).

D’autres études ont également indiqué que le récepteur P2X7 est retrouvé au niveau de la membrane nucléaire, notamment dans les cellules musculaire lisses (Menzies et al. 2003).

1.3.2.1.1.4. Fonctions cellulaires du récepteur P2X7

Il semble difficile d’associer le récepteur P2X7 à une seule et unique voie de signalisation. En effet, dès son clonage, il a été montré que l’activation du récepteur P2X7 est liée à une modification du potentiel membranaire cellulaire (Surprenant et al. 1996). De plus, au vu de sa localisation au sein de la membrane plasmique, le récepteur P2X7 peut lier les protéines de la matrice extracellulaire et du cytosquelette telles que la lamine ou l’actine, ainsi qu’une tyrosine phosphatase impliquée dans les mécanismes de rétrocontrôle du récepteur (Kim et al. 2001). Parmi d’autres fonctions, le récepteur P2X7 active la phospholipase D et les kinases effectrices de Rho (ROCKs) via l’activation de la protéine GTPase Rho mais aussi la phospholipase A2 et la protéine au carrefour de plusieurs voies cellulaires, NF-κB (el-Moatassim and Dubyak 1992; Humphreys and Dubyak 1996; Verhoef et al. 2003). L’activation du récepteur P2X7 induit la formation réversible d’un canal ionique perméable au calcium, sodium et potassium. Le flux ionique de potassium entraine un changement de concentrations intracellulaire et extracellulaire menant à l’activation de l’inflammasome via la caspase 1 et la libération d’interleukine pro-inflammatoire IL-1β (Ferrari et al. 2006; Kahlenberg and Dubyak 2004). L’activation du récepteur P2X7 conduit également à l’activation de la caspase 3, qui peut être l’un des évènements intervenant dans le déclenchement de mécanismes cytolytiques, suite à la formation de pores. Il a également

été montré que des changements morphologiques tels que l’apparition de bourgeonnements de la membrane plasmique sur des cellules sont associés à l’activation du récepteur P2X7 (Mackenzie et al. 2005; Verhoef et al. 2003).

Le récepteur P2X7 a également la capacité de former un pore cytolytique après activation prolongée ; la formation de ce pore est possible grâce à l’extrémité C-terminale du récepteur P2X7 qui lui est particulière (Rassendren et al. 1997). Ce pore permet l’entrée de molécules allant jusqu’à 900Da ; cette propriété caractéristique du récepteur P2X7 permet son étude avec des sondes fluorescentes imperméables comme le YO-PRO-1 (Smart et al. 2003; Surprenant et al. 1996). Plusieurs protéines sont également associées au récepteur P2X7. Celles-ci ont un rôle dans la régulation et la formation du pore, comme c’est le cas de la pannexine-1 ou la myosine non musculaire (Pelegrin and Surprenant 2006). Le mécanisme d’activation du récepteur P2X7 menant à la formation du pore cytolytique est complexe. Pelegrin en a cependant a proposé un modèle (figure 15) (Pelegrin 2011). Au repos, le récepteur P2X7 est présent sous la forme symétrique d’un trimère associé à la pannexine-1 et à la myosine non musculaire. Le canal et le pore P2X7 sont alors fermés. La fixation d’une première molécule d’ATP sur le récepteur P2X7 entraine un changement conformationnel conduisant à l’asymétrie du récepteur. La deuxième molécule d’ATP entraîne l’ouverture du canal ionique, perméable entre autre au calcium et sodium. La fixation de la troisième molécule d’ATP restaure la symétrie du récepteur et permet la dilatation du pore. Cette configuration conduit à la dissociation de la myosine non musculaire et la pannexine-1 du récepteur P2X7, permettant ainsi le passage d’ions mais aussi de sondes anioniques et cationiques.

Figure 15. Schéma de l’ouverture du pore cytolytique P2X7(d’après Pellegrin, 2011)