chapitre 11 La communication cellulaire 239
m Figure 11.7
panoraMa Les récepteurs de surface transmembranaires
Un récepteur couplé à une protéine G
est un récepteur de surface transmembranaire
qui fonctionne à l’aide de la protéine G,
laquelle se lie à la molécule GTP riche en
énergie. Beaucoup de molécules de signalisation se lient aux récepteurs couplés à une
protéine G, notamment les facteurs de reconnaissance sexuelle des levures, de nombreuses
hormones (dont l’adrénaline) et des neurotransmetteurs. Bien que la similarité de leur
structure soit frappante, ces récepteurs diffèrent
par leurs ligands et par leur capacité à reconnaître différentes protéines G internes.
Ils constituent une grande famille de récepteurs des cellules eucaryotes et se caractérisent
par leur structure secondaire composée d’un
polypeptide (le ruban) replié en sept hélices a
transmembranaires, représentées ici par des
cylindres et disposées côte à côte par souci
de clarté. Les boucles forment les sites de
fixation des molécules de signalisation extracellulaires ou des protéines G intracellulaires.
Les récepteurs couplés à une protéine G sont
très répandus et remplissent des fonctions très
variées. Ils jouent notamment un rôle important
dans le développement de l’embryon, l’immunité et la réception des sensations. Chez les
humains, par exemple, le fonctionnement des
sens (comme la vue, l’odorat et le goût) dépend
de telles protéines. Les diverses protéines G
ainsi que les récepteurs qui y sont couplés ont
une structure apparentée qui laisse croire qu’ils
sont apparus très tôt dans l’évolution.
Beaucoup de maladies humaines impliquent
des protéines G. Par exemple, les bactéries
responsables du choléra (Vibrio cholerae) sécrètent
des toxines qui nuisent au bon fonctionnement
des protéines G. L’efficacité de plus de 60 %
de tous les médicaments découle de leur action
sur les voies où les protéines G interviennent.
Portion qui
interagit avec
une protéine G
Récepteur couplé à une protéine G
Site de liaison du signal chimique
GDP
P i
Enzyme
activée
Réponse cellulaire
GTP
Molécule de signalisation
Récepteur
activé
Enzyme
inactive
GTP
GTP
Membrane
plasmique
Récepteur couplé
à une protéine G
Protéine G
(inactive)
CYTOPLASME
Enzyme
GDP
GDP
1 Retenue par des liaisons faibles au récepteur sur le côté cytoplasmique
de la membrane, la protéine G fonctionne comme un interrupteur
qui est activé ou inactivé selon le nucléotide qui y est attaché : elle est
inactivée par le GDP (guanosine diphosphate, un nucléoside), mais activée
par le GTP (guanosine triphosphate). (C’est la guanosine qui a donné
son nom à la « protéine G ».) Le récepteur et la protéine G agissent
conjointement avec une autre protéine, habituellement une enzyme.
2 Lorsque la molécule de signalisation se lie à la partie extracellulaire
du récepteur, celui-ci est activé et change de forme. La protéine G
change aussi de forme et se lie à une molécule de GTP (celle-ci prend
la place d’une molécule de GDP). La protéine G se trouve ainsi activée.
(Cette étape fait intervenir une dissociation des trois sous-unités
de la protéine G [non représentées].)
3 La protéine G activée se détache du récepteur, diffuse le long de
la membrane, puis se lie à une enzyme dont elle modifie la forme
et l’activité. Une fois activée, l’enzyme peut déclencher l’étape suivante,
entraînant une réponse cellulaire. Les molécules de signalisation se lient de
manière réversible : comme les autres ligands, elles se lient et se dissocient
plusieurs fois. La concentration du ligand à l’extérieur de la cellule
détermine combien de fois ce ligand se lie et communique un signal.
4 Une des sous-unités de la protéine G agit également comme une
GTPase (une enzyme) : elle hydrolyse le GTP qui lui est fixé en GDP. Elle
se trouve ainsi neutralisée, et elle se libère de l’enzyme. Les sous-unités
de la protéine G se réassocient et celle-ci est à nouveau disponible. La
GTPase permet d’arrêter rapidement la transduction à l'arrêt du signal.
Les récepteurs couplés à une protéine G
m Figure 11.7
panoraMa Les récepteurs de surface transmembranaires
Un récepteur couplé à une protéine G
est un récepteur de surface transmembranaire
qui fonctionne à l’aide de la protéine G,
laquelle se lie à la molécule GTP riche en
énergie. Beaucoup de molécules de signalisation se lient aux récepteurs couplés à une
protéine G, notamment les facteurs de reconnaissance sexuelle des levures, de nombreuses
hormones (dont l’adrénaline) et des neurotransmetteurs. Bien que la similarité de leur
structure soit frappante, ces récepteurs diffèrent
par leurs ligands et par leur capacité à reconnaître différentes protéines G internes.
Ils constituent une grande famille de récepteurs des cellules eucaryotes et se caractérisent
par leur structure secondaire composée d’un
polypeptide (le ruban) replié en sept hélices a
transmembranaires, représentées ici par des
cylindres et disposées côte à côte par souci
de clarté. Les boucles forment les sites de
fixation des molécules de signalisation extracellulaires ou des protéines G intracellulaires.
Les récepteurs couplés à une protéine G sont
très répandus et remplissent des fonctions très
variées. Ils jouent notamment un rôle important
dans le développement de l’embryon, l’immunité et la réception des sensations. Chez les
humains, par exemple, le fonctionnement des
sens (comme la vue, l’odorat et le goût) dépend
de telles protéines. Les diverses protéines G
ainsi que les récepteurs qui y sont couplés ont
une structure apparentée qui laisse croire qu’ils
sont apparus très tôt dans l’évolution.
Beaucoup de maladies humaines impliquent
des protéines G. Par exemple, les bactéries
responsables du choléra (Vibrio cholerae) sécrètent
des toxines qui nuisent au bon fonctionnement
des protéines G. L’efficacité de plus de 60 %
de tous les médicaments découle de leur action
sur les voies où les protéines G interviennent.
Portion qui
interagit avec
une protéine G
Récepteur couplé à une protéine G
Site de liaison du signal chimique
GDP
P i
Enzyme
activée
Réponse cellulaire
GTP
Molécule de signalisation
Récepteur
activé
Enzyme
inactive
GTP
GTP
Membrane
plasmique
Récepteur couplé
à une protéine G
Protéine G
(inactive)
CYTOPLASME
Enzyme
GDP
GDP
1 Retenue par des liaisons faibles au récepteur sur le côté cytoplasmique
de la membrane, la protéine G fonctionne comme un interrupteur
qui est activé ou inactivé selon le nucléotide qui y est attaché : elle est
inactivée par le GDP (guanosine diphosphate, un nucléoside), mais activée
par le GTP (guanosine triphosphate). (C’est la guanosine qui a donné
son nom à la « protéine G ».) Le récepteur et la protéine G agissent
conjointement avec une autre protéine, habituellement une enzyme.
2 Lorsque la molécule de signalisation se lie à la partie extracellulaire
du récepteur, celui-ci est activé et change de forme. La protéine G
change aussi de forme et se lie à une molécule de GTP (celle-ci prend
la place d’une molécule de GDP). La protéine G se trouve ainsi activée.
(Cette étape fait intervenir une dissociation des trois sous-unités
de la protéine G [non représentées].)
3 La protéine G activée se détache du récepteur, diffuse le long de
la membrane, puis se lie à une enzyme dont elle modifie la forme
et l’activité. Une fois activée, l’enzyme peut déclencher l’étape suivante,
entraînant une réponse cellulaire. Les molécules de signalisation se lient de
manière réversible : comme les autres ligands, elles se lient et se dissocient
plusieurs fois. La concentration du ligand à l’extérieur de la cellule
détermine combien de fois ce ligand se lie et communique un signal.
4 Une des sous-unités de la protéine G agit également comme une
GTPase (une enzyme) : elle hydrolyse le GTP qui lui est fixé en GDP. Elle
se trouve ainsi neutralisée, et elle se libère de l’enzyme. Les sous-unités
de la protéine G se réassocient et celle-ci est à nouveau disponible. La
GTPase permet d’arrêter rapidement la transduction à l'arrêt du signal.
Les récepteurs couplés à une protéine G