Les récepteurs couplés aux protéines G sont la cible clé d'un grand nombre de médicaments. Les scientifiques de Würzburg ont maintenant pu montrer plus précisément comment ces récepteurs agissent à l'intérieur des cellules.

Le génome humain code des centaines de récepteurs couplés aux protéines G (RCPG). Ceux-ci forment le plus grand groupe de récepteurs à travers lesquels les hormones et les neurotransmetteurs exercent leurs fonctions sur nos cellules. Par conséquent, ils sont de la plus haute importance en tant que cibles médicamenteuses :environ la moitié de tous les médicaments prescrits agissent sur ces récepteurs - et donc les GPCR aident dans le traitement de maladies répandues telles que l'hypertension, l'asthme ou la maladie de Parkinson.

Pendant longtemps, les scientifiques étaient convaincus que les GPCR se trouvent à la surface de la cellule et qu'à partir de là seulement, ils influencent l'activité de la cellule via l'activation de diverses cascades de signalisation intracellulaire. Cette croyance a été ébranlée par une série d'études récentes. Ces études suggèrent que les GPCR sont également actifs à l'intérieur des cellules. Des chercheurs dirigés par le professeur Davide Calebiro de l'Institut de pharmacologie et de toxicologie et du Centre de bio-imagerie de l'Université de Würzburg ont maintenant apporté un soutien important à cette théorie. Les résultats de leurs travaux sont présentés dans le dernier numéro de la revue Communication Nature .

En termes simplifiés, Les récepteurs couplés aux protéines G se trouvent au niveau de la membrane cellulaire en attendant qu'une hormone ou un neurotransmetteur se lie et les active ainsi. Le signal est ensuite transmis à l'intérieur de la cellule, principalement par la production d'un second messager intracellulaire tel que l'adénosine monophosphate cyclique (AMPc court). Ce deuxième messager, à son tour, est impliqué dans la régulation d'un grand nombre de fonctions cellulaires, telles que la transcription des gènes et la division cellulaire.

Les récepteurs sont également actifs à l'intérieur de la cellule

"La première indication que les GPCR initient également la production d'AMPc à l'intérieur de la cellule provient de deux études de récepteurs hormonaux protéiques typiques, " dit Davide Calebiro. Lui et son équipe étaient responsables de l'une de ces études; ils avaient étudié un récepteur important pour la production d'hormones thyroïdiennes - le récepteur de l'hormone stimulant la thyroïde (TSH). " Ces études ont montré indépendamment que les GPCR sont capables d'induire une seconde, phase persistante de production d'AMPc à l'intérieur de la cellule, " a déclaré Davide Calebiro. En effet, ce phénomène s'est avéré être " biologiquement pertinent ". Cependant, le mécanisme exact était en grande partie inconnu.

Avec leur dernière étude, les chercheurs de l'Université de Würzburg, avec des collègues de l'Université de Birmingham, ont réussi à déchiffrer ce qui se passe à l'intérieur de la cellule. En tant qu'acteur majeur, ils ont identifié le réseau trans-Golgi (TGN), un réseau de tubules et de vésicules associés au complexe de Golgi. C'est le compartiment cellulaire où les protéines nouvellement synthétisées sont triées dans différentes vésicules de transport qui les transportent vers leurs emplacements subcellulaires finaux. "Nos nouvelles données montrent que le TGN est une plateforme intracellulaire importante pour l'activité des récepteurs couplés aux protéines G, " dit Davide Calebiro. Selon les scientifiques, leur étude révèle un nouveau mécanisme qui explique les effets de la signalisation GPCR à l'intérieur de la cellule.

Le mécanisme de la signalisation GPCR à l'intérieur de la cellule

Le mécanisme nouvellement décrit de la signalisation GPCR à l'intérieur des cellules thyroïdiennes peut être récapitulé comme suit :lors de la liaison à la TSH, Les récepteurs de la TSH sont captés par les cellules (internalisés) et transportés vers le réseau trans-Golgi. Là, les récepteurs induisent la production d'AMPc et activent une autre enzyme - la protéine kinase A. Étant donné que ces événements se produisent à proximité immédiate du noyau, où l'information génétique de la cellule est stockée, ils modifient la transcription des gènes.

« Cette étude représente une avancée significative, " affirme Davide Calebiro avec confiance, car il présente un nouveau modèle capable d'expliquer comment les GPCR fonctionnent à l'intérieur de nos cellules. Ces nouveaux résultats pourraient « conduire au développement de médicaments innovants pour une variété de maladies humaines qui ciblent spécifiquement l'absorption de récepteurs ou leur fonction dans le TGN ».