Régulations de l’activité du récepteur MC1R

III.2.1. Dimérisation du récepteur MC1R

La plupart des RCPG forment des dimères et des oligomères (Angers et al., 2002; Breitwieser, 2004; Milligan, 2001). La dimérisation est un évènement précoce dans la biosynthèse du récepteur MC1R qui a lieu dans le réticulum endoplasmique. Cette dimérisation implique la formation de quatre ponts disulfures et d’interactions non covalentes (Zanna et al., 2008). Des études récentes ont montré que le récepteur MC1R pouvait dimériser dans les cellules vivantes (Mandrika et al., 2005), dans les cellules hétérologues et dans les mélanomes (Sanchez-Laorden et al., 2006a).

L’hétérodimérisation des formes sauvages et mutantes du récepteur MC1R a de nombreuses conséquences fonctionnelles. On observe des effets dominants-négatifs qui diminuent l’expression du récepteur sauvage à la surface de la cellule (Sanchez-Laorden

et al., 2006a; Zanna et al., 2008), des modulations dans les propriétés pharmacologiques

comme l’affinité du ligand ou le couplage aux protéines G (Sanchez-Laorden et al., 2006a) et des changements dans les vitesses de désensibilisation et d’internalisation du récepteur (Beaumont et al., 2007; Sanchez-Laorden et al., 2007; Sanchez-Laorden et al., 2006a). De plus, la dimérisation implique des échanges entre certains domaines de sorte que deux unités défectueuses peuvent aboutir au final à une unité partiellement active, c’est le phénomène de complémentation partielle.

Page 55 III.2.2. Désensibilisation et internalisation du récepteur MC1R

Dans la plupart des RCPG, la signalisation cellulaire du récepteur est atténuée dans les minutes suivant la liaison de l’agoniste. Ce mécanisme est appelé désensibilisation homologue (Luttrell and Lefkowitz, 2002; Pitcher et al., 1998). D’autre part, dans la désensibilisation dite hétérologue, la signalisation du récepteur est atténuée par des agents n’agissant par sur le récepteur lui-même. Les désensibilisations homologue et hétérologue impliquent la phosphorylation du récepteur par deux classes de kinases : les kinases activées par les seconds messagers comme la PKA ou la PKC et une famille de kinases spécifiques des RCPG, les GRKs (pour G-protein Receptor Kinases) (Luttrell and Lefkowitz, 2002; Pitcher et al., 1998). Le récepteur phosphorylé a alors l’incapacité de se coupler aux voies de transduction du signal. De plus, la phosphorylation du récepteur est souvent suivie de son internalisation et contribue à déclencher de nouveaux signaux via l’activation de kinases cytosoliques (Aragay et al., 1998; Gutkind, 2000; Luttrell and Lefkowitz, 2002; Shenoy and Lefkowitz, 2003).

Dans les récepteurs aux mélanocortines, la désensibilisation homologue a été mise en évidence pour le mc4r dans des cellules hypothalamiques GT1-7 murines (Shinyama et al., 2003) et pour le mc2r dans des cellules adrénocorticales Y1 murines (Baig et al., 2001). La désensibilisation homologue des récepteurs mc1r murin et MC1R humain a été étudiée dans des lignées de mélanomes homozygotes pour le gène sauvage et dans des systèmes hétérologues exprimant le gène cloné (Sanchez-Mas et al., 2005). Elle est médiée par les GRK2 et GRK6 (Figure 19). La cotransfection d’une de ces kinases avec le gène MC1R dans des cellules HEK 293T inhibe fortement la signalisation du récepteur. Cependant, l’expression d’un mutant dominant-négatif GRK2 dans des mélanomes humains stimule les réponses AMPc dépendantes de l’agoniste alors que la surexpression de la GRK6 dans ces cellules les réduits (Sanchez-Mas et al., 2005).

La phosphorylation des RCPG par les GRKs est souvent suivie par l’internalisation des complexes récepteur-ligand dans des vésicules d’endocytose (Luttrell and Lefkowitz, 2002; Pitcher et al., 1998). L’internalisation peut être suivie, soit par la dégradation du récepteur par les lysosomes, soit par le recyclage du récepteur à la membrane plasmique (Figure 19).

Page 56 Une étude portant sur la liaison et l’internalisation d’un ligand radiomarqué dans des mélanomes murins B16 a montré que le ligand était rapidement internalisé et transporté dans les lysosomes où il était dégradé (Wong and Minchin, 1996). Aucune preuve de recyclage du récepteur à la membrane plasmique n’a été mise en évidence, suggérant que la protéine doit être également dégradée. D’autres études de liaison ont montré que de longues expositions aux MCs diminuaient le nombre de sites de liaison à l’α-MSH dans certaines lignées de mélanomes (Siegrist et al., 1994). Comme les MCs stimulent l’expression génique du MC1R, le nombre de sites de liaison dans la membrane plasmique des mélanocytes exposés continuellement à l’agoniste dépend de la balance entre deux effets opposés : la séquestration du récepteur et probablement sa dégradation d’une part, et l’activation de l’expression du gène d’autre part.

Figure 19 : Régulations de l’expression et de la signalisation du récepteur MC1R. Les évènements activateurs et inhibiteurs sont représentés en vert et en rouge, respectivement. (1) La transcription du gène MC1R est stimulée par les UV, les MCs, l’IL-1α et l’IL-1β et est inhibée par le TNF-α, le TGF-β et l’H2O2. (2) Le transcrit est transporté dans le cytosol où la traduction commence. (3) La protéine naissante s’associe au RE, lieu des modifications post-traductionnelles. (4) La protéine se dirige ensuite vers l’appareil de Golgi. (5) Les récepteurs matures quittent l’appareil de Golgi pour être adressés à la membrane plasmique. Le trafic intracellulaire de la protéine peut être bloqué par certaines mutations entraînant alors une rétention des récepteurs dans la cellule. (6) Le récepteur, sous forme de dimère, est activé par les MCs et est inhibé par l’ASP. Suite à la liaison du ligand, le récepteur est couplé à l’AC via les protéines Gs hétérotrimériques. Le récepteur actif est un substrat pour les GRK2 et GRK6 qui phosphorylent le récepteur et bloquent son couplage fonctionnel. (7) Le récepteur désensibilisé et son ligand sont internalisés dans des vésicules d’endocytose. (8) Le récepteur internalisé est soit dégradé dans les lysosomes soit recyclé à la membrane plasmique (Bohm et al., 2006).

Page 57 III.2.3. Activité constitutive du récepteur MC1R

L’activité constitutive est une propriété fréquente des RCPG (Bond and Ijzerman, 2006; Smit et al., 2007) qui reflète un équilibre allostérique entre un état actif et un état inactif du récepteur (Chen et al., 2000; Kenakin, 2001; Lefkowitz et al., 1993).

L’activité constitutive du MC1R a été mise en évidence dans des systèmes de surexpression du MC1R (Garcin, 2007; Garcin et al., 2007; Garcin et al., 2009) et dans une lignée humaine de mélanomes (Sanchez-Mas et al., 2004). L’expression hétérologue du MC1R sauvage entraîne une augmentation de la synthèse d’AMPc, indépendamment de toute stimulation par l’agoniste, alors que les mutants non fonctionnels du MC1R montrent une faible activation basale de l’AMPc (Sanchez-Mas et al., 2004). Dans les cellules HEK transfectées par le récepteur MC1R, l’activité constitutive maximale atteint environ 40% des concentrations d’AMPc observées après liaison de l’agoniste (Sanchez-Mas et al., 2004).