Les systèmes réceptoriels
L’organisme communique des informations très différentes à l’échelle cellulaire. Celles-ci peuvent induire des réponses très longues (croissance, développement) ou de l’ordre de la milliseconde (in ux nerveux). Pour cela, l’organisme dispose de systèmes de transduction variés.
Systèmes à action ionotropique
L’action ionotropique met en jeu des systèmes capables de moduler la perméabilité membranaire à un ion induisant une modification du potentiel transmembranaire. Cette action contribue à la genèse et à la propagation d’influx nerveux et peut également affecter des mécanismes sécrétoires. Dans le cas des canaux ioniques, il n’existe pas de site spécifique pour un ligand. Néanmoins des modulateurs chimiques (toxines, ATP, calcium) et physiques (déformations de la membrane, stimulation électrique) peuvent interagir avec les protéines formant le canal et conduire à la réponse cellulaire. En revanche, les récepteurs-canaux ionotropiques, possèdent un récepteur spécifique à un ligand comme l’acétylcholine, la sérotonine, le glutamate… L’interaction (plus lente) ligand/récepteur modifie la conformation structurale du récepteur-canal qui devient alors perméable à un ion.
Systèmes à action métabotropique
L’action métabotropique est une transduction indirecte à but amplificateur qui met en jeu un ensemble de « seconds messagers » intracellulaires ainsi que des cascades de phosphorylation au niveau cytoplasmique. En fonction des protéines cibles (enzymes, canaux ioniques, facteurs de transcription…), les réponses cellulaires s’étendent sur une échelle de temps plus ou moins longue selon le mécanisme sous-jacent : croissance, différenciation ou mort cellulaires, réponses immunes et physiologiques.
Les récepteurs couplés à une protéine G (RCPG) sont des protéines formées de sept hélices transmembranaires. Ils sont couplés aux effecteurs cytoplasmiques. Il existe deux catégories de récepteurs : les RCPG « métabotropiques » moteurs de la neurotransmission lente (réponse cellulaire de l’ordre de la minute) et les RCPG sensibles aux peptides hormonaux tels que le glucagon et la calcitonine (réponse cellulaire de l’ordre de l’heure).
Les récepteurs-enzymes sont des protéines formées d’une hélice transmembranaire. Ils ont la particularité de porter un système enzymatique cytoplasmique (kinase) activé par le ligand. L’autophosphorylation du complexe ligand/récepteur stabilise le système pour induire un effet prolongé (plusieurs heures). Facteurs de croissance, hormones (insuline) ou cytokines sont des ligands naturels pouvant agir à long terme sur la synthèse protéique.
Systèmes à action nucléaire
En présence de leur ligand, les récepteurs nucléaires agissent au niveau du noyau sur une échelle de temps très longue (heures, jours). Ils ont la capacité de réguler la transcription génique grâce à leur fixation sur des séquences de réponse présentes sur l’ADN. Actuellement, deux grands types de récepteurs sont classés selon leur localisation cellulaire et la nature des ligands : le type I cytoplasmique est sensible aux hormones stéroïdes et il se transloque dans le noyau ; le type II est présent nativement dans le noyau et est sensible aux lipides et aux hormones thyroïdiennes. L’action du récepteur nucléaire peut être activatrice ou inhibitrice selon la participation de protéines annexes appelées co-activateurs ou co-répresseurs.
Types de couplage récepteur-effecteur et transduction.
Messagers secondaires : adénosine monophosphate cyclique (AMPc) ; calmoduline kinase (CaM kinase) ; ion calcium (Ca2+) ; diacyglycérol (DAG) ; guanosine monophosphate cyclique (GMPc) ; inositol triphosphate (IP3) ; protéine kinase A, C ou G (PKA, PKC, PKG) ; récepteurs couplés aux protéines G kinase (RCPG kinase).
