1. L ES RECEPTEURS COUPLES AUX PROTEINES G
1.4. Modulation de l’activité des RCPG
1.4.4. Processus d’internalisation et trafic intracellulaire des RCPG
1.4.4.1. L’internalisation constitutive
Recyclage de RCPG : cette voie permet aux RCPG qui ont été internalisés de réintégrer la membrane plasmique, conduisant à une resensibilisation de la cellule. Au cours de ce processus, des pompes à proton localisées dans la membrane de l’endosome vont acidifier le milieu, provoquant le découplage du ligand et un changement conformationel du récepteur autorisant la déphosphorylation de son domaine carboxyl‐terminal par les phosphatases cytoplasmiques [98].
Ainsi, les RCPG réintégrant la membrane plasmique peuvent à nouveau lier un ligand et induire la cascade de signalisation qui en résulte. Le recyclage des RCPG, aussi appelé resensibilisation, peut être rapide ou lent. La resensibilisation rapide mène directement certains récepteurs, tel que le récepteur adrénergique Béta‐2, depuis l’endosome de tri, où ils sont déphosphorylés, vers la membrane cytoplasmique [99]. Les récepteurs qui suivent la resensibilisation lente vont par contre transiter par l’endosome de recyclage avant de réintégrer la membrane cytoplasmique [100].
La dégradation protéolytique : Ce phénomène a pour conséquence directe la diminution prolongée du nombre de récepteurs à la surface de la cellule ce qui se traduit par une réduction sur le long terme de la sensibilité de la cellule aux agonistes. Elle prend place lorsque les RCPG sont stimulés de façon prolongée ou chronique par leurs agonistes. Après avoir transité dans l’endosome de tri, puis dans l’endosome tardif, la protéolyse des RCPG se déroule dans le lysosome.
1.4.4.1. L’internalisation constitutive
Ce processus correspond à l’internalisation des RCPG en l’absence de stimulation par un ligand. Alors que le rôle de l’internalisation suite à la fixation d’un ligand est de moduler le signal du récepteur, celui de l’internalisation constitutive est encore mal compris. Néanmoins, il existe quelques exemples montrant une interaction directe entre la protéine AP‐2 et les RCPG via des motifs d’internalisation présent au niveau carboxyl‐terminal des récepteurs [101].
Le motif tyrosine : Ce motif est caractérisé par la séquence consensus YXXφ, où φ est un acide aminé hydrophobe et X un acide aminé quelconque. Ce motif est notamment reconnu par la sous‐unité μ2 de la protéine AP‐2.Deux motifs à tyrosine, l’un proximal et l’autre distal, ont été identifiés au sein du domaine carboxyl‐terminal du récepteur PAR1 (protease‐activated receptor 1). Ce type de récepteur à la particularité de porter son propre ligand enfouit au niveau amino‐
terminal. La digestion du domaine amino‐terminal par l’action d’une protéase, la thrombine, permet de « libérer » le ligand et d’activer de manière irréversible le récepteur. Afin de contrôler
le niveau de stimulation de ce récepteur, une internalisation constitutive va avoir lieu en l’absence d’activation par la thrombine, ne nécessitant ni phosphorylation et ni recrutement de la β‐
arrestine. Elle aura pour fonction de maintenir un stock intracellulaire de récepteurs qui, protégés de l’action de la thrombine, pourront retourner à la membrane pour y êtres actifs assurant ainsi une resensibilisation indépendante de la synthèse de nouveaux récepteurs. Une mutation du motif proximal Y383xxL386 en AxxA a montré une déficience dans le processus d’internalisation du récepteur suite à son activation, alors que la mutation du motif distal Y420xxL423L424 en AxxAA conduit en une perte totale de la capacité d’internalisation constitutive du récepteur, empêchant la formation des stocks de réserve [102]. Des études par siRNA ont permis de montrer que le domaine proximal était responsable de l’interaction avec la protéine AP‐2 [103]. Par ailleurs, un motif similaire (Yxxxφ) a été identifié dans la partie proximale du domaine carboxyl‐terminal du récepteur TXA2β au thromboxane A2 qui internalise lui aussi de manière constitutive. La greffe de ce motif sur l’isoforme α du récepteur au thromboxane A2 (TXA2α), qui ne présente pas ce motif et n’internalise pas de manière constitutive, va permettre son internalisation constitutive [104]
Le Motif di‐leucine : Ce type de motifs est présent chez de multiples récepteurs dont CXCR2, CXCR4 ou le récepteur β2‐adrenergique. Dans le cas de CXCR2, il a pu être montré que la mutation du motif LLKIL en AAKIL et/ou LLKA entraine une diminution de la co‐
immunoprécipitation du récepteur avec la protéine AP‐2 mais pas de l’arrestine, et inhibe l’endocytose du récepteur [105]. Pour CXCR4 et le récepteur β2‐adrenergique la mutation du motif dileucine conduit à une réduction drastique de la capacité d’endocytose du récepteur suite à la fixation de son ligand [106,107]. Bien ces récepteurs possèdent un motif di‐leucine, ils dépendent également de l’arrestine pour permettre un processus d’internalisation optimal [106,108‐110], en particulier au niveau de la désensibilisation. En effet, alors que des souris Knock‐
Out pour le gène de l’arrestine présentent une augmentation de la production de seconds messagers comme le calcium ou l’AMPc, la perturbation de l’internalisation par mutation du motif di‐leucine pour les récepteurs CXCR2 et β2‐adrenergique n’entraîne pas de modifications dans la production des seconds messagers Ca2+ et AMPc [108,109]. Bien que l’on ne connaisse pas encore les mécanismes de régulation de l’internalisation via les motifs dileucine et les arrestines, ils pourraient êtres dus à des propriétés électrostatiques ou à l’encombrement stérique induits par la phosphorylation des récepteurs, les changements conformationnels du domaine carboxyl‐terminal ou le positionnement des motifs dans les domaines transmembranaires, comme cela est le cas pour des récepteurs non‐RCPG.
Figure I.6 : Processus d’ubiquitinylation
L’ubiquitinylation est un processus médié par un complexe multi‐enzymatique composé d’une enzyme d’activation E1, d’une enzyme de conjugaison E2 et d’une enzyme de liaison E3. Après un couplage ATP dépendant d’ubiquitine (Ub) sur la cystéine du site actif de l’enzyme E1, l’ubiquitine va être transférée sur la cystéine du site actif de E2. Elle pourra ensuite être transférée sur une lysine de la protéine cible par l’enzyme E3. Alors que les enzymes E3 de type HECT vont d’abord lier l’ubiquitine avant de la transférer sur la protéine cible, celle de type RING vont permettre un rapprochement de l’enzyme E2 avec la protéine permettant ainsi le transfert de la molécule d’ubiquitine.La protéine ubiquitinylée va ensuite être dirigé vers le protéasome pour y être dégradée. L’ubiquitinylation est réversible via une déubiquitinylase (DUB).