Les rôles bien caractérisés de la phosphorylation des récepteurs dans les processus de désensibilisation et internalisation ont été décrits dans la section précédente. Il est également possible que la phosphorylation des RCPGs influence leur transport antérograde en favorisant ou en inhibant l’interaction avec des protéines impliquées dans leur maturation ou leur export. Pour l’instant, peu de recherches ont été effectuées à ce sujet, mais une étude récente démontre qu’un site de phosphorylation situé dans la queue C- terminale du récepteur GPR15 est nécessaire pour l’interaction avec la protéine 14-3-3 et le transport du récepteur à la membrane plasmique [95]. Étant donné l’importance de cette région dans l’interaction avec de nombreuses protéines et la présence de plusieurs sites de phosphorylation dans ce domaine, il ne serait pas surprenant que cette modification joue un rôle important dans le contrôle du transport antérograde de nombreux RCPGs.
1.6.2 Palmitylation
La palmitylation est la formation d’un lien thioester entre un acide gras, généralement le palmitate, et le groupement thiol d’un résidu cystéine d’une protéine [96]. Comme la phosphorylation, cette réaction est réversible et sujette à une régulation. Ce n’est que très récemment qu’une famille de protéines transmembranaires comprenant 23 membres chez l’homme a été identifiée comme étant responsable de la palmitylation de plusieurs protéines dans la cellule [97, 98]. Ces protéines sont caractérisées par la présence d’un motif DHHC essentiel à leur activité palmityltransferase et sont principalement localisées dans l’appareil de Golgi, le RE et la membrane plasmique. La palmitylation des RCPGs a été détectée pour la première fois sur les résidus Cys322 et 323 de la rhodopsine qui sont situés dans la région proximale de la queue C-terminale [99]. Un site de palmitylation a ensuite été identifié dans une région analogue du β2AR [100]. Les structures cristallines de ces récepteurs révèlent que leurs sites de palmitylation sont situés immédiatement après l’hélice 8 qui est orientée parallèlement à la membrane (Figure 2) [44, 45]. La présence d’un résidu palmitate ancré dans la membrane peut donc influencer l’orientation de cette région importante pour le couplage aux protéines G et contrôler l’activité des récepteurs. Des sites de palmitylation dans la queue C-terminale ont été
identifiés pour plusieurs récepteurs et la présence de cystéines conservées dans cette région suggère que la majorité des RCPGs sont palmitylés. La mutation des sites de palmitylation provoque des effets différents selon le récepteur. Elle peut influencer le couplage aux protéines G, la phosphorylation, l’internalisation, la dégradation et le transport des récepteurs du RE à la membrane plasmique [96]. Certaines études suggèrent que les récepteurs sont d’abord palmitylés pendant leur transport entre le RE et l’AG ou peu après leur entrée dans l’appareil de Golgi [101]. De plus, la mutation des résidus palmitylés de plusieurs RCPGs provoque une diminution du nombre de récepteurs atteignant la membrane plasmique suggérant que cette modification est importante pour le transport antérograde et/ou la stabilité des récepteurs [101-106]. Cependant, la mutation du ou des sites de palmitylation de certains récepteurs n’affectent pas leur expression à la surface et les mécanismes par lesquels cette modification contrôle le transport de certains RCPGs ne sont pas connus.
1.6.3 Ubiquitination
L’ubiquitin est un polypeptide de 76 acides aminés qui peut être attaché aux résidus lysines des protéines par l’action combinée de 3 enzymes de conjugaison de l’ubiquitin (E1, E2 et E3). E1 et E2 forment des intermédiaires thiolester avec l’ubiquitin et c’est E3, aussi appelé ubiquitin ligase, qui transfert l’ubiquitin sur le substrat. L’ubiquitin contient également des résidus lysines pouvant être ubiquitinés pour former des chaînes polyubiquitinées. Les chaînes d’ubiquitine peuvent être enlevées par des protéases spécifiques pour l’ubiquitin (USP) ou par des enzymes de déubiquitination (DUB). L’ubiquitination de certains RCPGs, notamment le β2AR, semblent favoriser leur dégradation par les lysosomes suite à leur activation par un agoniste [107, 108]. L’ubiquitination joue également un rôle important dans le contrôle de qualité des protéines synthétisées dans le RE car elle sert de marqueur pour cibler les protéines mal repliées vers la dégradation par le protéasome. Ce processus sera décrit plus en détail dans le prochain chapitre où nous discuterons des processus de synthèses protéiques dans le RE et du transport des protéines jusqu’à la membrane plasmique.
1.6.4 N-Glycosylation
La N-glycosylation est une modification co-traductionnelle affectant les protéines membranaires ou sécrétées et qui consiste en la formation de chaînes polysaccharidiques hétérogènes sur un ou plusieurs résidus asparagines. Cette modification joue un rôle très important dans la maturation, la dégradation et le transport des protéines du RE à la membrane plasmique et sera décrite de façon détaillée plus loin. La grande majorité des RCPGs sont glycosylés dans leur domaine N-terminal et également dans les boucles extracellulaires. L’importance de la N-glycosylation pour l’expression à la surface des RCPGs a été démontrée pour le récepteur 5-HT2A [109], 5-HT3A [110], 5-HT5A [111], PAR1 [112], le GLP-1R [113], la rhodopsin[114], le récepteur de la relaxin[115] et bien d’autres. La glycosylation peut également influencer la liaison du ligand à certains RCPGs ainsi que leur signalisation et leur internalisation [112, 116-118]. Le β2AR est un excellent exemple de récepteurs possédant de multiples sites de glycosylation qui influencent différentiellement les fonctions du récepteur. Il a été proposé que les sites Asn6 et Asn 15 situés dans la région N-terminale favorisent le transport à la surface du récepteur [119], alors que le résidu Asn187, situé dans la 2è boucle extracellulaire, serait nécessaire pour diriger le récepteur vers la dégradation par les lysosomes lors d’une exposition prolongée à un agoniste [120]. Enfin, puisque la nature des sucres est constamment modifiée pendant le transport des glycoprotéines dans la voie de sécrétion, le profil de glycosylation est régulièrement employé pour suivre l’état de maturation des protéines transmembranaires ou sécrétées.
Il est important de noter que la majorité des protéines impliquées dans la régulation des RCPGs subissent également plusieurs modifications post-traductionnelles qui affectent leur capacité à influencer les fonctions des récepteurs, ajoutant un niveau de complexité supplémentaire à l’étude des mécanismes de régulation des RCPGs.