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L’internalisation
constitutive

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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).


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