adenylcyclase

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L'Adénylate Cyclase
2016-2017
Les voies effectrices mises en jeu par les récepteurs membranaires à protéines
G
– UE : X - Pharmacologie
L'Adénylate Cyclase
Semaine : n°17 (du 30/01/17 ) au
03/02/17)
Date : 02/02/2017
Heure : de 16h00 à
17h00
Binôme : n°17
Professeur : Pr. GRESSIER
Correcteur : n°46
Remarques du professeur : Il demande souvent les mécanismes d'action à l'examen.
I) Structure :
II ) Fonction de l'adénylate cyclase :
III) Application pharmacologique :
A)
Méthylxantine : théophylline
B)
Milronone et Enoximone
C)
Au niveau des corps caverneux : le Sildénafil , le Tadafil et le
Vardénafil
D)
Au niveau des vaisseaux pulmonaire, le Sidénafilet et le Tadafil .
E)
Fonction de l'adénylate cyclase par rapport aux récepteurs à protéine G
IV) Rôle de l'AMPc
A)
Exemples de cibles de PKA et effets dus à l'augmentation de l'AMPc :
agoniste β
1)
Premier effet principal
2)
Deuxième effet (secondaire) : glycogénolyse
3)
Autres effets dus à l'AMPc
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I)
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L'Adénylate Cyclase
Structure
C'est une glycoprotéine transmembranaire qui comprend un certain nombre d’AA (1134 résidus d'AA)
disposés en 2 ensembles.
Chaque ensemble comprend 6 segments transmembranaires hydrophobes reliés entre eux par une longue
chaîne cytoplasmique hydrophile.
On a des longues séquences COOH terminale et NH2 du coté cytoplasmique
On aura 2 sites de phosphorylation catalytique :
Pour le PKA : en COOH terminale
Pour PKC : sur la boucle qui sépare les 2 ensembles transmembranaires
A)Les isoformes de l'adénylate cyclase
On voit plusieurs isoformes de l'adénylate cyclase: 9 transmembranaires et 1 cytosolique
Les formes transmembranaires :
Toutes stimulées par la sous -unité α S de la protéine G
I , III , VIII stimulées par le couple Calcium/Calmoduline
II et IV par la protéine G β- γ S
Plusieurs par phosphorylations par PKA / PKC
La forme cytosolique :
Stimulée par HCO3participe au maintient du PH intra cellulaire et au taux de base de l'AMPc
Leur localisation est variable.
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II)
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Fonction de l'adénylate cyclase :
Le but est de transformer l'ATP en AMPc en
présence de Mg2+ .
L'AMPc sera libéré dans le cytoplasme.
La cyclisation de l'ATP en AMPc se fait avec la perte
d'un phosphate inorganique.
La durée de vie de l'AMPc est courte car celle ci est
ensuite inactivée par des phosphodiestérases en 5'AMP
inactif . Ce 5'AMP perd la propriété activatrice de
l'AMPc. ( on retrouve la même chose pour le GMPc /
GMP inactif )
On a 11 groupes de phosphodiestérases qui diffèrent en fonction de leurs localisations préférentielles et
qui diffèrent en fonction de leurs sélectivités et en fonction du substrat : AMPc et/ou GMPc.
Les phosphodiestérases 1 , 2 , 3 , 10 et 11 vont hydrolyser les résidus AMPc et GMPc
les 4, 7 et 8 hydrolysent sélectivement l'AMPc
Les 5, 6 , 9 hydrolysent sélectivement le GMPc
Donc si on inhibe les phosphodiestérase, on augmente la durée de vie et l’activité de l’AMPc ou du
GMPc en fonction de la phosphodiestérase concernée.
III)
Application pharmacologique :
A) Méthylxantine : théophylline
o Ex : méthylxantine : théophylline* / Théostat, euphyllline*
o C'est un dérivé méthyl Xanthine
o Inhibe de manière non sélective les phosphodiestérases
o Agit au niveau pulmonaire . Entraîne une relaxation des fibres musculaires lisses (bronchique ++)
o Utilisation en tant que :
•
bronchodilatateur .
•
psychotrope avec stimulation de l'activité du SNC
•
pour l'asthme complexe (effet secondaire nombreux)
•
dans l'asthme on donnera plus facilement des médicaments agonistes des
récepteurs β2 associés à des corticoïdes
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Utilisation pour des BPCO (Broncho-pneumopathie Chronique Obstructive)
o Médicament à index thérapeutique étroite (zone thérapeutique est proche de la zone de toxicité)
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On a des effets secondaire très forts : cardiaques et centraux. Cela nécessite une surveillance avec des
dosages biologiques du médicament.
B)Milronone et Enoximone
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ex :Le milrinone : corotrope* et Enoximone : Perfane *:
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inhibiteur de Phosphodiestérase de type 3
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au niveau artériel et cardiaque
•
utilité :
- en milieu hospitalier avec des propriétés tonicardiaques et vasodilatatrices .
- Pour le traitement de l’insuffisance cardiaque aiguë congestive surtout quand l'effet de la
dobutamine s'épuise. La dobutamine est un β1 stimulant cardiaque congestif.
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En augmentant le taux d'AMPc dans la cellule cardiaque, le médicament active la PKA qui
phosphoryle des canaux calciques voltage dépendants. Il y a une entrée de calcium
intracellulaire avec un effet inotrope positif, c'est la force de contraction cardiaque qui augmente
et donc on augmente le débit cardiaque.
•
On a une augmentation du taux de GMPc au niveau des fibres musculaires lisses des vaisseaux
artériels : effets vasodilatateurs artériels.
•
Cet effet va diminuer ce qu'on appelle la pré et la poste charge, ce qui va soulager le travail du
cœur.
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Vasodilatateur artériel: action relaxante sur le muscle lisse vasculaire artériel, ce qui va diminuer
les résistances périphériques des vaisseaux.
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Ils ont des effets secondaires :
- Céphalées
- Arythmie
- Hypotension, il faut surveiller l'ECG et la tension
C) Au niveau des corps caverneux : Le Sildénafil , le Tadafil et le
Vardénafil
Ex : -Le Sildénafil :viagra*
- le tadafil : Cialis*
- le Vardénafil : levitra* :
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Ce sont des inhibiteurs de phosphodiesterase de type 5, ils augmentent le taux de GMPc
dans les corps caverneux . Cela conduit à un relâchement des muscles lisses et un engorgement
vasculaire permettant l'érection. Ils sont donc utilisés pour les troubles de l'érection.
•
Les molécules ont les mêmes propriétés mais diffèrent selon leur cinétique, leur durée d'action.
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Effets secondaires :
-céphalées
-troubles visuels
-hypotension , faire très attention à une interaction médicamenteuse avec les dérivés nitrés qui
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peuvent induire une hypotension brutale.
D) Au niveau des vaisseaux pulmonaire, Le sidénafile et le Tadafil .
Ex : -Le sidénafil :Revatio*
-Tadafil : Adcirca* :
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Avec ces mêmes molécules on a également une augmentation du taux de GMPc dans les
vaisseaux pulmonaires → vasodilatation par relaxation des cellules musculaires lisses des
vaisseaux pulmonaires.
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Ils sont utilisés pour le traitement de l'hypertension artérielle pulmonaire.
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Effets secondaires :
-troubles visuels
-céphalés
-congestion nasale
-hypotension
E) Fonction de l'adénylate cyclase par rapport aux récepteur à protéines
G:
Agoniste du récepteur protéine Gs → AMPc
augmente
Agoniste du récepteur protéine Gi → AMPc diminue
IV)
Rôle de l'AMPc
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C'est un activateur enzymatique des PKA, dont le rôle est de phosphoryler un certain nombre
de protéines
•
La protéine kinase A est un tétramère formé de deux unités
catalytiques S, associés à deux unités régulatrices : R
•
Les PKA sont elles mêmes associées aux membranes
intracellulaires : par des protéines AKAP : (A-kinase anchoring
protéins)
•
Il faut la fixation de 2 molécules d'AMPc par unité R pour
induire une dissociation du tétramère qui est inactif ce qui va
libérer des unités catalytiques C, la forme devient active
•
Elles vont exercer leur activité en phosphorylant des acides
aminés thréonines et sérines des protéines cibles
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Les protéines cibles peuvent être
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-des enzymes
-des canaux ioniques
-des protéines impliquées dans les phénomènes de contraction
l’Arrêt du signal : l'AMPc synthétisée va stimuler l'activité d'une kinase qui phosphoryle la cyclase de
l'adénylate cyclase, ce qui va inhiber l'activité de l'adénylate cyclase, il y a donc un arrêt du signal.
A)
Exemples de cibles de PKA et effets dus à l'augmentation de l'AMPc :
agoniste β
β2 stimulant : le salbutamol : ventoline*
1)
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Premier effet principal :
Relaxation des fibres musculaires lisses :
→ bronchiques : Cela va entraîner une bronchodilatation. Les propriétés bronchodilatatrices sont
trouvées dans les β2 stimulants anti-asthmatiques
On a d'autres β2 stimulants utilisés pour l'asthme comme la terbutaline (bricany *).
Les β2 stimulants peuvent être utilisés en injectable dans le cas d'une crise d'asthme sévère ou en cas
d'état de mal asthmatique. On a d'autres formes galéniques utilisées notamment par inhalation (nécessite
une bonne coordination main poumon), des poudres...
Quand on utilise des β2 stimulants pour le traitement de l'asthme on a toujours une association avec les
corticoïdes : ils sont utilisés pour le traitement de la composante inflammatoire de l'asthme. On dit
que les β2 traite la crise et les corticoïde sont le traitement de fond.
Autres β2 stimulants à longue durée d'action (utilisés en traitement de fond) :
–
Formotérol (foradil *).
Associé aux corticoïdes budésonine (symbicort *). Sous la même forme galénique pour améliorer
l'observance.
–
Salmétérol (sérévent *).
Associé au fluticasone.
→ utérine : donc des propriétés utéro-relaxantes. Indication : MAP : menace d’accouchement
prématuré.
Mais on ne le donne plus, on préfère utiliser le salbutamol et la terbutaline uniquement par voie
injectable.
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L'Adénylate Cyclase
Mécanisme d'action des agonistes β2 :
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Le médicament β-2-stimulant : agoniste des récepteurs béta 2 qui est un récepteur membranaire à
protéine Gs on va avoir une stimulation de l'adénylate cyclase avec une augmentation de la
production d'AMPc.
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L'AMPc va stimuler la protéine kinase A : PKA elle va phosphoryler et activer la
NLCP (phosphatase de la chaîne légère de myosine).
•
La MLCP va déphosphoryler la chaîne légère de myosine : MLC.
•
La MLC non phosphorylée ne s'associe pas a l'actine, elle maintient la fibre musculaire lisse dans
un état de relaxation. → relaxation des fibres bronchiques
•
En plus la PKA rend la MLCK (kinase des chaînes légères de myosine) peu activable.
•
A l'inverse la contraction des fibres musculaires lisses nécessite la phosphorylation des chaînes
légères de myosine : la MLC va être phosphorylée par la MLCK lors de la contraction.
La MLCK va être activée par le couple Calcium/calmoduline.
Si la chaîne légère de myosine est phosphorylé avec l'actine → contraction
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2)
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Deuxième effet (secondaire) : glycogénolyse
La glycogénolyse est la transformation du glycogène en glucose, entraînant une hyperglycémie
Le salbutamol va stimuler une adénylate cyclase qui
va activer une PKA par l'intermédiaire de
l'augmentation du taux d'AMPc, ceci au niveau du
foie et des muscles.
Cette augmentation entraîne la phosphorylation, par
l'intermédiaire de la PKA, d'une phosphorylase kinase
qui va activer une autre phosphorylase qui est une
glycogène phosphorylase : elle transforme le
glycogène en glucose-1-phosphate (marque le début
de la glycogénolyse).
Cela entraînera une hyperglycémie, qui est un des
effets secondaires métaboliques des B2 stimulants
demandant des précautions d'emploi chez les patients
diabétiques (notamment avec les formes injectables et
orales) qui entraînent des effets secondaires tels que :
-les céphalés
-des vertiges
-des tremblements des extrémités
-des palpitations
-une tachycardie
3)
Autres effets dus à l'AMPc
Au niveau des adipocytes : activation de la triglycéride lipase : lipolyse
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Par activation de la PKA, on aura phosphorylation et activation de la triglycéride lipase, suite à
l'activation de l'AMPc. Cette triglycéride lipase clive les triglycérides en AG libres et triglycérols
(lipolyse).
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L'adrénaline et la noradrénaline stimulent des récepteurs B adrénergiques en particulier Beta 3,
couplés aux protéines Gs présentes sur les adipocytes.
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Gs active l'Adénylate Cyclaste qui augmente la concentration en AMPc qui active le PKA, qui
phosphoryle la triglycéride lipase ce qui permet de scinder les triglycéride en AG libres et en
glycérol.
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C'est la lipolyse.
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A l'inverse l'insuline stimule la lipogenèse :
Au niveau des cellules myocardiques
On aura un effet inotrope positif (augmentation de la force de contraction cardiaque).
Les médicaments utilisés sont l'isoprénaline (isuprel*) et la dobutamine sont des traitements de bas
débit cardiaque. On devra surveiller la tension artérielle et l'électrocardiogramme durant le traitement.
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L'Adénylate Cyclase
Mécanisme d'action moléculaire :
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Le médicament sera un agoniste des récepteurs B1 cardiaques, qui va les activer au niveau du
cœur. C'est un récepteur membranaire à protéine Gs : on aura activation de l'adénylate cyclase
puis augmentation du taux d'AMPc ce qui activera une PKA.
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La PKA va phosphoryler des canaux calciques voltage dépendant ce qui va entraîner une
augmentation du taux de calcium intracellulaire.
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Le calcium va se lier à une protéine, la troponine C, localisée entre les fibres d'actine et les têtes
de myosine sous forme d'un complexe avec la troponine I et la troponine T.
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Quand le taux de calcium augmente, on a changement de conformation de la troponine C par
liaison calcium ce qui favorise l'interaction myosine-actine entraînant une augmentation de la
contraction myocardique (effet inotrope positif dû au médicament béta1 stimulant).
L'isoprénaline et la dobutamine sont utilisés par voie injectable pour le traitement de bas débit cardiaque.
On devra surveiller la tension artérielle et l'électrocardiogramme durant le traitement.
Remarque : la forskoline est un autre activateur d'adénylate cyclase expérimental : elle permet
l'augmentation du taux d'AMPc mais on a des problèmes de sélectivité . Elle stimule différents isoformes
d'adénylate cyclase, des transporteurs de glucose et des canaux ioniques.
En pharmacologie expérimentale, on recherchera des propriétés bronchodilatatrices et tonicardiaques
mais elle n'a pas d'utilisation thérapeutique.
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