Modifications post-transcriptionnelles des RCPG

Phosphorylation

La phosphorylation du récepteur est bien connue pour permettre l’engagement d’arrestines et des voies d’endocytose, comme discuté dans les sections 2.4.1 et 2.5.1. Des données dans la littérature suggèrent que cette phosphorylation joue aussi un rôle dans les évènements plus tardifs du trafic intracellulaire du récepteur, soit en facilitant l’ajout de modifications post-transcriptionnelles additionnelles, soit en modulant l’interaction des récepteurs avec des protéines de tri endosomal. Par exemple, les protéines E3-ligases reconnaissent préférentiellement les substrats phosphorylés, donc la phosphorylation des RCPG participe au contrôle de leur adressage vers les lysosomes. Ainsi, la mutation de certains sites de phosphorylation potentiels sur les récepteurs Ste2 (246) ou CXCR4 (225) inhibe l’adressage de ces récepteurs vers les vacuoles/lysosomes en réduisant leur ubiquitination.

D’autre part, la déphosphorylation du récepteur est une étape critique dans le processus de recyclage et de resensibilisation (247). Les phosphatases spécifiques à certains RCPG ont été identifiées. Toutefois notre compréhension de la régulation du trafic et de la signalisation des récepteurs par ces protéines reste limitée. Les premiers travaux sur le récepteur b2AR, ont établi un modèle selon lequel la déphosphorylation du récepteur par les phosphatases de la famille de la protéine phosphatase 2A (PP2A), essentielle à la resensibilisation, aurait lieu lors de l’internalisation du récepteur dans les endosomes (248). Toutefois, des données plus récentes démontrent une déphosphorylation des sites GRK à la membrane plasmique alors que la déphosphorylation des sites PKA nécessite l’internalisation du récepteur (249). De la même

manière, certains sites du récepteur à la somatostatine sont déphosphorylés à la membrane alors que d’autres ne le sont qu’après internalisation, ce qui suggère l’implication de différentes phosphatases (250). Hinkle et ses collègues proposent que l’internalisation du récepteur et la dissociation du ligand dans les endosomes précoces permettent un retour à l’état inactif du récepteur entraînant une diminution de son affinité pour arrestine. La dissociation du complexe arrestine/récepteur qui s’ensuit pourrait faciliter l’accès des phosphatases à certains sites phosphorylés auparavant inaccessibles (251).

Ubiquitination

L’ubiquitination est le signal majeur de dégradation des RCPG et l’ubiquitine agit comme molécule d’adressage vers le lysosome (voir section 2.6.3). Il est intéressant de noter que l’ubiquitination des récepteurs est dynamique et contrebalancée par les déubiquitinases (DUB). Une déubiquitination dépendante de la stimulation par l’agoniste a été démontrée pour quelques RCPG. Par exemple, la diminution de l’expression des DUB USP20 et USP33 par des ARN interférents augmente l’ubiquitination et la dégradation lysosomale de b2AR induite par le ligand (252). Ces DUB possèdent une grande sélectivité (253). Par exemple, USP4 déubiquitine a2AR (254) et augmente son expression de surface mais n’affecte pas l’ubiquitination de b2AR (252). Au vu de ces résultats, Berthouze et ses collègues proposent que le recyclage rapide depuis les endosomes précoces implique seulement la déphosphorylation de récepteurs non-ubiquitinés alors que le recyclage plus lent des récepteurs ubiquitinés est contrôlé conjointement par les DUB et les phosphatases. Ainsi, les DUB servent de commutateurs entre les voies de recyclage et de resensibilisation, ou les voies de dégradation et de désensibilisation à long-terme des RCPG (252).

SUMOylation

La SUMOylation est une modification post-transcritpionnelle voisine de l’ubiquitination (255). L’attachement du groupe SUMO à un résidu Lys est effectué par un cascade enzymatique comprenant SUMO E1, E2 (Ubc9) et E3.

Quelques études ont montré la SUMOylation des RCPG, toutefois l’importance de cette modification post-transcriptionnelle sur la modulation du trafic des récepteurs est encore peu connue. Par exemple, le récepteur 5-HT1A est SUMOylé de manière agoniste-dépendante et la forme SUMO1-5-HT1A est inactive et localisée majoritairement au niveau des endosomes. Les auteurs proposent donc que la SUMOylation puisse jouer un rôle dans la désensibilisation et peut-être l’endocytose du récepteur 5-HT1A (256).

Les données de la littérature rapportent la SUMOylation d’au moins deux autres RCPG : le récepteur cannabinoïde CB1 (257) et mGluR8 (258). Contrairement au récepteur 5-HT1A, la stimulation de CB1 par l’agoniste semble diminuer sa SUMOylation. Pour mGLuR8, comme pour CB1, la fonction physiologique de cette SUMOylation reste inconnue.

Palmitoylation

La palmitoylation consiste en l’ajout d'un acide gras, souvent l'acide palmitique, sur un résidu Cys, Ser ou Thr d’une protéine membranaire. Cette modification covalente augmente l’hydrophobicité des protéines et contribue à leur association à la membrane plasmique. Elle participe aussi à la localisation et le trafic subcellulaire des protéines (259, 260).

La palmitoylation du récepteur à la rhodopsine, puis de b2AR, ont été rapportées dès les années 80 (38, 261). Les études démontrent que la palmitoylation des RCPG au niveau de la queue cytoplasmique permet la création d’un point d’ancrage dans la membrane après la boucle i3, formant ainsi une quatrième boucle intracellulaire (27, 262).

Les travaux menés par Mark Wheatley et Michel Bouvier montrent que la palmitoylation des récepteurs joue aussi un rôle dans leur internalisation et leur signalisation. Le récepteur V1AR est palmitoylé sur les résidus Cys371/372 en réponse à l’agoniste et cette modification diminue la phosphorylation du récepteur et augmente son internalisation (263). De la même manière, la palmitoylation de V2R sur les Cys341/342 augmente le recrutement d’arrestine au récepteur et donc son internalisation, ainsi que l’activation des voies dépendantes d’arrestine, telle que la stimulation de ERK1/2 (264). Enfin, la forme non palmitoylée du récepteur b2AR présente une activation réduite de l’adénylate cyclase (38). Tous ces résultats mettent donc en évidence le rôle de la palmitoylation dans la régulation des RCPG.