La première étape des voies de signalisation enclenchées par la stimulation des RCPGs est l’activation de la protéine G qui leur est associée. L’interaction entre un grand nombre de RCPGs et leur protéine G est dépendante du motif consensus E/DRY situé sur la face intracellulaire du troisième pilier transmembranaire du récepteur (Oliveira et al., 1994). Plusieurs études ont montré que le couplage des récepteurs de chimioattractants avec la protéine Gi2 implique de multiples sites d’interaction, à la fois dans la boucle intracellulaire i1, sur la liaison entre les boucles intracellulaires i2 et i3 et au niveau de régions discrètes de la queue carboxyl-terminale (Bommakanti et al., 1995).
Les récepteurs de chimioattractants sont principalement couplés à une protéine G de type Gi2 (Gierschik et al., 1989) et les fonctions du polynucléaire neutrophile induites par les chimioattractants sont inhibées par un traitement avec la toxine pertussique (PTX) de Bordetella pertussis, qui provoque une ADP-ribosylation spécifique des sous-unités αi des protéines G hétérotrimériques de type Gi (Bokoch, 1995). Il a été montré que les récepteurs FPR et C5aR sont également capables de coupler avec les protéines Gi1, G0, et les protéines G insensibles à la PTX de type Gz et G16 (Tsu et al., 1995).
Les voies de signalisation stimulées en aval des récepteurs de chimioattractants sont hautement complexes, une vue schématique et non exhaustive de ces voies est présentée en Figure 11. Après la dissociation de la sous-unité α, le dimère βγ active la phospholipase Cβ2 (PLCβ2) (Camps et al., 1992) et la phosphoinositide 3 kinase γ (PI3Kγ) (Stoyanov et al., 1995). La PI3Kγ convertit le phosphoinositol-4,5-bisphosphate (PIP2) membranaire en phosphoinositol-3,4,5-triphosphate (PIP3). La délétion de la PI3Kγ chez la souris a révélé que cette enzyme est requise pour la migration dirigée des neutrophiles dans un gradient de peptide f-MLF (Hannigan et al., 2002) et pour la génération d’ions superoxyde initiée par la stimulation des récepteurs de chimioattractants (Hirsch et al., 2000). La PLCβ2 hydrolyse le
PIP2 membranaire en diacylglycérol (DAG) et inositol triphosphate (IP3). Ce dernier cause la libération du calcium des vésicules de stockage intracellulaires.
Le calcium et le DAG entraînent l’activation des isoformes de la protéine kinase C (PKC). Les neutrophiles et les cellules HL-60 différenciées vers un phénotype "neutrophile- like" expriment les isoformes classiques de la PKC, α, βI et βII, la nouvelle isoforme de PKC δ et l’isoforme atypique ζ (Tardif et al., 1998; Tsao et Wang, 1997). Les études pour déterminer quelles isoformes de PKC ont un rôle dans les fonctions du neutrophile sont assez contradictoires. Des études in vitro ou dans des systèmes reconstitués de génération d’ions superoxyde indiquent que certaines isoformes de PKC sont impliquées dans l’activation et la régulation de la NADPH oxydase.
Figure 11 : Représentation schématique des voies de signalisation enclenchées par les récepteurs de chimioattractants
L’activation d’autres kinases est également intimement liée à la signalisation relative aux chimioattractants. Dans le neutrophile, les Mitogen-Activated Protein (MAP) kinases ERK1/2 (Extracellular signal-Regulated Kinases 1 et 2) et p38 sont activées par les chimioattractants. Ces deux voies de signalisation participent aux phénomènes d’adhérence, de chimiotactisme et de production d’ions superoxyde. La voie menant à l’activation de p38 n’est pas encore complètement élucidée alors que celle vers l’activation de ERK1/2 a été reconstituée (Lopez-Ilasaca et al., 1997). Le dimère βγ de la protéine G recrute la PI3Kγ à la membrane plasmique, augmentant ainsi l’activité des tyrosine kinases de la famille Src, qui
phosphorylent des protéines d’échafaudage comme la protéine adaptatrice Shc. L’association fonctionnelle entre Shc, Grb2 et la protéine SOS intervient alors et mène à l’activation de la voie Ras-Raf-MEK-ERK.
Les effecteurs intracellulaires couplés aux cascades de signalisation en aval des récepteurs de chimioattractants incluent entre autres, la phospholipase A2-α, la phospholipase D, les MAP kinases et les kinases de la famille Src (Ma et al., 2000; Rane et al., 1997; Torres et al., 1993). La PLA2-α est phosphorylée par les MAP kinases et elle est transférée à la membrane par un mécanisme dépendant du calcium (Lin et al., 1993). La PLA2-α pourrait être requise pour l’activation de la NADPH oxydase car la production d’ions superoxyde est inhibée par traitement des cellules différenciées HL-60 avec des ARN antisens dirigés contre cette phospholipase. Le défaut résultant peut être compensé par l’addition d’acide arachidonique (Dana et al., 1998). Toutefois, ces résultats sont en contradiction avec une étude récente qui montre que la délétion du gène de la PLA2-α chez la souris supprime totalement la libération d’acide arachidonique mais n’affecte pas la production d’ions superoxyde (Rubin et al., 2005).
La stimulation des récepteurs de chimioattractants mène à l’activation de GTPases monomériques, appelées protéines G de petite masse moléculaire, de la famille Rho (Rho, Rac et Cdc42), par l’intermédiaire de l’activation de protéines GEFs (Guanine-nucleotide Exchange Factors) comme Vav1 et pRex1 (Kim et al., 2003; Welch et al., 2002). Les GTPases de type Rho sont des régulateurs primordiaux des fonctions des leucocytes (pour revue : Sanchez-Madrid et del Pozo, 1999). RhoA serait impliqué dans l’adhésion dépendante des intégrines induite par les chimioattractants. La Rho-GTPase Rac2, dont l’expression est restreinte aux cellules hématopoïétiques, joue un rôle central dans la formation du complexe actif de la NADPH oxydase (pour revue : Dinauer, 2003). Les Rho-GTPases Rac1, Rac2 et Cdc42 sont impliquées dans le remodelage du cytosquelette d’actine. L’activation de Cdc42 serait responsable de la relaxation de la conformation auto-inhibitrice de la protéine WASP (Wiskott-Aldrich Syndrome Protein), une protéine à domaines multiples qui est un activateur du complexe de nucléation Arp2/3 (Machesky et Gould, 1999; Symons et al., 1996). Il a été montré que la queue cytoplasmique C-terminale du récepteur C5aR interagit avec WASP lorsque la conformation auto-inhibitrice est relâchée (Tardif et al., 2003). Cette interaction pourrait être un moyen pour ce récepteur de contrôler spatialement les sites de polymérisation de l’actine pendant la migration dirigée des leucocytes le long d’un gradient de C5a.