Les récepteurs

Physiologie du SN et GE M. Pichon Semestre 6
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Mode d’action des hormones
I. Caractéristique du récepteur
1- Interaction rapide avec le ligand spécifique
2- Spécificité de l’interaction avec le ligan
3- Réversibilité de l’interaction
4- Saturabilité
Ces expériences sont faites avec un ligand radioactif, incubées avec un ligand non radioactif, en
quantité très supérieure. Par soustraction, on peut obtenir la fixation spécifique. Quand on a 50% de
la fixation totale, avec la concentration de fixation totale, on a le KD, qui s’exprime en M, alors que KA
s’exprime en M-1
II. Les différents types de récepteurs
2 grandes catégories de récepteurs :
- Les récepteurs membranaires
- Les récepteurs cytosoliques et/ou nucléaires
A. Les récepteurs membranaires
Il y en a de plusieurs types :
- Les canaux ioniques régulés par la fixation d’un ligand
- Les récepteurs à activité enzymatique intrinsèque : tyrosine kinase, sérine kinase,
phosphatase, guanylyl cyclase
- Les récepteurs couplés aux protéines G trimériques
- Les récepteurs associés à des transducteurs intracellulaires : récepteurs des cytokines (II, INF,
TNF…)

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B. Les récepteurs cytosoliques et/ou nucléaires
Les ligands sont :
- Des structures stéroïdes : hormone thyroïdienne, acide rétinoïque (proche de la vitamine A,
en ajoutant un alcool, le rétinol, que peut être transformé en aldéhyde, le rétinal, qui peut
être oxydé et donner l’acide rétinoïque, le ligand actif)
- La vitamine D3, prohormone pour le calcitriol, aussi appelé 1,25-dihydroxycholécalciférol. La
vitamine D3 est aussi appelée le cholécalciférol.
On va surtout utiliser les récepteurs stéroïdes. Comment a-t-on mis en évidence ces récepteur ? Au
début des années 50, il a été montré que de l’œstradiol tritié était séquestré dans des organes
spécifiques. De plus, l’interaction de l’œstradiol avec le tissu cible était réversible. La concentration
en hormone décroit jusqu’à des concentrations négligeables en quelques heures. On a alors pu
montrer par autoradiographie que l’hormone se trouvait pratiquement exclusivement dans le noyau
des cellules cibles. C’était le cas pour toutes les hormones stéroïdiennes. Cette localisation de
l’hormone et du récepteur de l’hormone est quelque chose qui a été très longuement débattu. La
localisation du récepteur est différente suivant si l’hormone est présente ou absente. En absent
d’hormone, la majorité des récepteurs peut être extraite des cellules par des tampons de faible force
ionique, ce qui a suggéré que les récepteurs étaient intracytoplasmiques. En présence d’hormone, le
récepteur n’est plus présent dans la partie soluble, mais lié fortement au noyau. On a alors postulé le
phénomène de translocation du récepteur dans le noyau en présence d’hormone.
Les récepteurs (en particulier de l’œstradiol et de la progestérone) étaient particulièrement localisés
dans le noyau, que l’hormone soit présente ou absente. Ce qui prévaut maintenant, c’est que la plus

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grande partie des récepteurs des hormones stéroïdiennes, sont initialement localisées dans le noyau
où ils sont faiblement associés avec les constituants cellulaires. On peut alors les extraire facilement
avec des tampons de faible force ionique. Ces récepteurs ont été appelés récepteurs cytosoliques.
L’affinité des récepteurs pour les composants nucléaires augmente considérablement en présence
d’hormone, il faut une plus forte force ionique, on les a appelé récepteurs nucléaires. Dans tous les
cas, le complexe hormone stéroïdienne-récepteur
est présente dans le noyau et il interagit
fortement avec l’ADN nucléaire. Dans le cas des
hormones thyroïdiennes et du calcitriol, les
récepteurs sont apparemment toujours
nucléaires. Dans toutes les espèces de vertébrés,
et dans tous les organes cibles, les récepteurs dits
cytosoliques de l’œstrogène, de la progestérone,
de l’androstérone, des glucocorticoïdes, des
minéralocorticoïdes, tous ont une masse
moléculaire de l’ordre de 300 000 Da, avec un
coefficient de sédimentation de l’ordre de 8 à 10
S, ceci lorsqu’ils sont isolés en absence de ligand.
Ce sont les formes lourdes. Cette forme est un
complexe protéique qui contient une ou 2
molécules de récepteurs associés avec 2
molécules d’une protéine de 90 000 Da, appelée
HSP90, avec en plus des protéines chaperonnes
associées dans ce complexe.
Quand l’hormone se fixe sur le récepteur, il entraine un changement de conformation qui démasque
un site de fixation à l’ADN. C’est la forme légère avec une conformation de 4 S. Ceci va interagir avec
les HRE (Hormone Response Element).

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La forme lourde cytosolique, quand l’hormone déplace HSP90, devient légère, et on a dimérisation
du complexe, et l’homodimère permet alors l’association avec le HRE et l’ADN en se transloquant.
Quelle est la structure plus précise de ce dimère, et celle qui permet la reconnaissance spécifique du
HRE ?
III. Structure des récepteurs
A. Région de fixation à l’ADN
La purification et l’étude structurale des récepteurs et molécules hydrophobes, et le clonage des
récepteurs a permis de mettre en évidence des structurales importantes, et on a pu caractériser
plusieurs domaines fonctionnels, avec une région responsable de la fixation à l’ADN. Tous les
récepteurs sont caractérisés par une région riche en cystéine et en arginine-lysine. Elle définit le
domaine de fixation à l’ADN, le DBD (DNA binding domain) qui contient environ 70 acides aminés, et
approximativement placé au milieu du peptide. Cette région a une séquence particulièrement bien
conservée, qui est dite en doigts à zinc. On a 2 atomes de zinc chélatés avec deux cystéines.

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Du coté C-ter de chaque doigt à zinc, on a une hélice α. Ces deux hélices α, dans l’espace, sont dans
une position en croix l’une par rapport à l’autre.
Certains acides aminés de la première hélice α sont responsables de la fixation à HRE (ceux qui sont
numérotés sur les schémas). Par exemple, en prenant un récepteur des hormones œstrogènes, aux
acides aminés 25, 26 et 29, on a respectivement Glu, Gly et Ala. Si on substitue au même endroit ces
acides aminés par les acides aminés Gly, Ser et Val, correspondant au récepteur des glucocorticoïdes
(GRE), il ne reconnait plus l’ERE, mais le GRE. Ces 3 acides aminés suffisent pour reconnaitre
l’élément spécifique au niveau de l’ADN.
Qu’est-ce qui est reconnu au niveau de l’ADN ?
ERE : AGGTCAXXXTGACCT
GRE : AGAACAXXXTGTTCT
Ce sont ces domaines qui vont permettre la reconnaissance du récepteur :
Il va aussi régler l’espacement des deux récepteurs, et donc la reconnaissance des demi-séquences
au niveau de l’ADN. On peut montrer l’importance de ce domaine D dans la dimérisation et le réglage
de l’écartement de l’hélice α de ce monomère. En changeant de domaine D de récepteur aux
œstrogènes par un domaine D de l’hormone thyroïdienne T3, sous l’action d’œstrogènes, ce
récepteur ER + DT3R va reconnaitre les séquences HRE de T3.
ERE : AGGTCAXXXTGACCT