SIGNALISATION, biologie

Signalisation intercellulaire

Les familles de signaux ou ligands ne diffèrent souvent que par d'infimes substitutions moléculaires (fig. 1). L'addition d'un radical hydoxyle (-OH) ou méthyle (-CH3) suffit à différencier l'action des médiateurs monoaminergiques que sont la dopamine, la noradrénaline et l'adrénaline. Dans la famille des morphinomimétiques (courtes séquences d'acides aminés appelées peptides et agissant de façon analogue à la morphine, en intervenant notamment dans la modulation de la douleur), la substitution d'un seul acide aminé peut modifier la reconnaissance du ligand par son récepteur. Par exemple, l'évolution a entraîné la diversification du gène d'origine de la métenképhaline (séquence active : tyrosine-glycine-glycine-phénylalanine-méthionine) en remplaçant une méthionine par une leucine, ou encore en prolongeant la séquence en amont. Les divers récepteurs des opiaciés reconnaissent leurs ligands avec des affinités différentes. Ces différences sont importantes, car elles permettent d'affiner considérablement la transmission de l'information : chaque peptide morphinomimétique agit optimalement sur son récepteur spécifique, mais est également capable d'affecter d'autres récepteurs de la famille avec une affinité moindre ; une population variable de récepteurs sera ainsi recrutée lorsque la concentration du ligand augmente.

Les récepteurs sont tous constitués de séquences portant successivement le motif de reconnaissance du ligand (exposé à l'extérieur de la cellule), un segment transmembranaire qui assure la fixation du récepteur à la membrane plasmique, enfin une séquence intracellulaire portant l'activité enzymatique. Ils se répartissent en quatre superfamilles qui diffèrent par le mode de mise intracellulaire sous l'effet de la liaison du signal.

Dans la famille la plus simple (récepteur de l'insuline par exemple), les deux extrémités d'une même molécule assurent la réception du signal et l'activation enzymatique.

Dans les autres familles, plusieurs molécules sont associées à la réalisation de ces fonctions. C'est le cas des récepteurs à sept domaines transmembranaires (aussi appelés « couplés aux protéines G »). Cette famille contient les récepteurs de la majorité des hormones protéiques et des neuromédiateurs ; son récepteur archétypique est la rhodopsine, une molécule photoréceptrice de la rétine dont un seul photon suffit à modifier la conformation. En dehors de la configuration caractéristique qui leur permet de traverser 7 fois la membrane plasmique, ces récepteurs présentent l'originalité d'être couplés à leur effecteur enzymatique par un double intermédiaire (fig. 2), les protéines G et les seconds messagers, comme l'adénosine monophosphate cyclique (cAMP) ou la voie des inositol-posphates, qui activent respectivement la protéine kinase A et la protéine kinase C. La voie des inositol-phosphates est également capable de mobiliser le calcium intracellulaire.

Enfin, les récepteurs-canaux sont des structures polymériques dont la partie transmembranaire forme des pores, ou canaux, dont le gabarit et la répartition des charges électriques déterminent la sélectivité pour différents ions (calcium, sodium, potassium...). Cette famille comporte notamment les récepteurs du glutamate (qui jouent un rôle important dans l'apprentissage et la mémoire), ou encore ceux de l'acétylcholine et du GABA.