Récepteur

Définition

Un récepteur est quelque chose qui reçoit d'un émetteur. En biologie, un récepteur est une protéine ou une substance biochimique cible capable de reconnaître et de se lier spécifiquement à une molécule informative. Les récepteurs peuvent être membranaires ou intracellulaires.

Exemples de récepteurs membranaires :

Les récepteurs membranaires sont, typiquement, des protéines qui sont intégrées dans la membrane. Bien qu'il existe de nombreux ligands (molécules de signal) différents situés à l'extérieur de la cellule, les protéines membranaires sont spécifiques et seuls certains ligands se lient à chacun. C'est pourquoi chaque protéine a un ligand différent, et induit également une réponse cellulaire différente. La réponse peut être la transcription d'un gène, la croissance cellulaire ou de nombreuses autres actions cellulaires.

Explications

Les récepteurs cellulaires sont des protéines soit à l'intérieur d'une cellule, soit à sa surface, qui reçoivent un signal. Dans la physiologie normale, il s'agit d'un signal chimique où une protéine-ligand se lie à un récepteur de protéine. Typiquement, un seul ligand aura un seul récepteur auquel il peut se lier et provoquer une réponse cellulaire.

Voir aussi des récepteurs spécialisés : barorécepteur, photorécepteur, récepteur nucléaire, récepteur sensoriel, mécanorécepteur, neurorécepteur, autorécepteur, volorécepteur, un accepteur des électrons comme un accepteur d'électrons. Une cellule réceptrice (intracellulaire) est activée par une molécule signal extracellulaire.

Propriétés

Les récepteurs se lient à un seul messager ou classe de messagers. Cette propriété est appelée spécificité. La force de la liaison entre un messager et son récepteur est appelée affinité.

Un même messager chimique peut se lier à plusieurs récepteurs et avoir des affinités différentes pour chacun. Par exemple, l'épinéphrine et la norépinéphrine se lient aux récepteurs adrénergiques. Il existe différents types de récepteurs adrénergiques dont a1 et a2, et b1, b2 et b3. Les a récepteurs a ont une affinité plus grande pour la norépinéphrine et récepteurs b2 ont une affinité plus grande pour l'épinéphrine. b1 et b3 ont des affinités égales pour l'épinéphrine et la norépinéphrine.

Les cellules varient dans les récepteurs qu'elles possèdent et une seule cellule cible peut avoir des récepteurs pour différents messagers chimiques. Par exemple, le muscle squelettique possède des récepteurs à la fois pour l'acétylcholine qui provoque la contraction et l'insuline qui stimule l'apport en glucose et le métabolisme.

Plus la concentration du messager est grande, plus la réponse est grande. Cette relation se maintient jusqu'à ce que tous les récepteurs deviennent liés au messager et soient occupés. À ce stade, les récepteurs sont saturés.

Plus la cellule cible a de récepteurs, plus la réponse est importante. La cellule peut réguler à la hausse ou augmenter le nombre de récepteurs lorsque la concentration de messager est faible ou réguler à la baisse ou diminuer les récepteurs lorsque la concentration de messager est élevée.

Plus l'affinité du récepteur pour le messager est grande, plus la réponse est importante.

Les ligands qui se lient aux récepteurs pour provoquer une réponse biologique sont appelés agonistes. Lorsqu'un ligand se lie à un récepteur et ne produit pas de réponse, il est appelé antagoniste. Les agonistes et antagonistes de récepteurs artificiels ont souvent une utilité thérapeutique et expérimentale.

Les récepteurs intracellulaires se lient à des messagers lipophiles qui peuvent facilement traverser les membranes cellulaires. Le récepteur peut être localisé dans le cytosol ou dans le noyau. Le messager se lie au récepteur pour former un complexe hormone-récepteur qui se lie à une certaine région de l'ADN appelée élément de réponse hormonale. Cette liaison peut alors soit activer soit désactiver un gène entraînant soit la synthèse soit la fin de la synthèse d'une protéine. Parce que l'activation ou la désactivation de la synthèse des protéines prend un certain temps, les hormones ont des actions qui sont lentes à se développer et persistent pendant un certain temps. Les messagers lipophobes dépendent de récepteurs dans la membrane plasmique faisant face à l'environnement extracellulaire.

Récepteurs biochimiques

En biologie, le terme récepteur désigne des protéines ou des glycoprotéines qui permettent l'interaction de certaines substances avec les mécanismes du métabolisme cellulaire. Ils sont présents dans la membrane plasmique, dans les membranes des organites, dans le cytosol cellulaire ou dans le noyau cellulaire, auxquels d'autres substances chimiques appelées molécules de signalisation (médiateur chimique), telles que les hormones et les neurotransmetteurs, se lient spécifiquement. Par exemples : les chémorécepteurs ou chimiorécepteurs.

L'union d'une molécule de médiateur chimique à ses récepteurs spécifiques déclenche une série de réactions à l'intérieur des cellules (transduction du signal), dont le résultat final dépend non seulement du stimulus reçu, mais de nombreux autres facteurs, tels que le stade cellulaire, la présence des pathogènes, l'état métabolique de la cellule, etc.

Récepteurs sensoriels

Un récepteur sensoriel, en physiologie, est toute structure qui, en recevant des stimuli environnementaux, produit une impulsion nerveuse informative.

Les neurones sensoriels également connus sous le nom de neurones afférents sont des neurones qui convertissent un type spécifique de stimulus, via leurs récepteurs, en potentiels d'action ou en potentiels gradués. Différents types de neurones sensoriels ont différents récepteurs sensoriels qui répondent à différents types de stimuli.

Transmembranaires

Les récepteurs transmembranaires sont des protéines qui couvrent toute l'épaisseur de la membrane plasmique de la cellule, les protéines transmembranaires, avec une extrémité du récepteur à l'extérieur de la cellule (domaine extracellulaire) et une autre extrémité du récepteur à l'intérieur (domaine intracellulaire). Lorsque le domaine extracellulaire reconnaît une hormone, le récepteur entier subit un changement dans sa composition structurelle qui affecte le domaine intracellulaire, lui donnant une nouvelle action. Dans ce cas, l'hormone (ou un autre ligand) ne traverse pas la membrane plasmique pour pénétrer dans la cellule. Bien qu'un seul récepteur puisse transduire un certain signal après la liaison au ligand, le plus souvent, la liaison au ligand provoque l'association de plusieurs molécules de récepteur.

✅ Dans ce groupe, on trouve des récepteurs à activité intrinsèque de tyrosine kinase, des récepteurs dépourvus d'activité intrinsèque et recrutant des kinases, et des récepteurs couplés aux protéines G. ⭐ Voir ci-dessous pour ces 3 types de récepteurs.

La reconnaissance de la structure chimique d'une hormone par le récepteur hormonal utilise les mêmes mécanismes de liaison non covalente que les liaisons hydrogène, les forces électrostatiques, les forces hydrophobes et de Van der Waals. L'équivalence entre la liaison aux récepteurs hormonaux et l'hormone libre est égale à: [H] + [R] ↔ [HR] ([R] = récepteur; [H] = hormone libre; [HR] = récepteur lié à l'hormone).

L'important à propos de la force du signal transmis par le récepteur est la concentration des complexes hormone-récepteur, qui est définie par l'affinité qui existe entre l'hormone avec son récepteur, par la concentration de l'hormone et par la concentration du récepteur. La concentration d'hormones circulantes est le principal point d'intensité du signal, à condition que les deux autres valeurs soient constantes. Dans les réactions rapides, la production d'hormones par les cellules peut être stockée sous forme de prohormones, et rapidement transformée et libérée si nécessaire.

La cellule peut également modifier la sensibilité du récepteur, par exemple par phosphorylation. En raison également de la variation du nombre de récepteurs pouvant modifier la force de signalisation totale à l'intérieur de la cellule.

Récepteurs à activité intrinsèque de tyrosine kinase

Au sein de ce groupe se trouvent les récepteurs de la plupart des facteurs de croissance, tels que EGF, TGF-alpha, HGF, PDGF, VEGF, FGF et le récepteur de l'insuline. Les récepteurs de cette famille ont un domaine de liaison au ligand extracellulaire, un domaine transmembranaire et un domaine intracellulaire avec une activité tyrosine kinase.intrinsèque. Lorsque le ligand se lie, le récepteur se dimérise, induisant une autophosphorylation de la tyrosine du domaine intracellulaire et active la tyrosine kinase, qui phosphoryle (et donc active) de nombreuses molécules effectrices en cascade, directement ou via des protéines adaptatrices. Ces récepteurs peuvent activer différentes cascades de signalisation, telles que :

• la cascade MAP kinase (par la protéine activée par un mitogène), avec l'activation de la protéine de liaison au GTP appelée Ras, et la synthèse et l'activation de facteurs de transcription tels que FOS et JUN, qui stimulent la production de nouveaux facteurs de croissance, récepteurs de ces facteurs et protéines qui contrôlent l'entrée de la cellule dans le cycle cellulaire.
• la cascade PI3K (phosphoinositol 3-kinase), qui active la kinase Akt, impliquée dans la prolifération cellulaire et la survie cellulaire en inhibant l'apoptose.

Des altérations de l'activité et des mutations du récepteur tyrosine kinase ont été détectées dans de nombreux types de cancer, faisant de ces molécules des cibles thérapeutiques très importantes.

Récepteurs dépourvus d'activité intrinsèque et recrutant des kinases

Ce groupe comprend les récepteurs de nombreuses cytokines, telles que l'IL-2, l'IL-3, l'interféron α, β et γ, l'érythropoïétine (EPO), l'hormone de croissance et la prolactine. La transmission du signal de ces récepteurs provoque l'activation de membres de la famille des kinases appelés JAK (Janus kinases). Ces kinases activent des facteurs de transcription cytoplasmiques appelés STAT (pour les transducteurs de signal et l'activation de la transcription), qui se transloquent vers le noyau et activent la transcription de gènes spécifiques. Dans d'autres cas, ces récepteurs activent la cascade MAP-kinase.

Récepteurs couplés aux protéines G

Les récepteurs liés aux protéines G répondent à leurs ligands en activant une protéine spéciale appelée protéines G. Les protéines G sont situées du côté intracellulaire de la membrane cellulaire.

Il s'agit d'un vaste ensemble de récepteurs couplés aux protéines G qui basent leur modèle fonctionnel sur la transduction du signal : une protéine se lie au récepteur et génère une cascade de signaux (transduction du signal) qui se traduit par un comportement biologique spécifique. 40 % des médicaments actuels sont finalement activés par ces récepteurs. Il existe 6 sous-types de récepteurs couplés aux protéines G qui se distinguent par leur similitude, leur mécanisme ou leur fonction.

Chaque unité se lie à la guanosine diphosphate (et donc de la protéine G) dans son état inactif. Lorsqu'un messager se lie au récepteur, la protéine G libère le GDP et se lie au GTP et s'active. La sous-unité est libérée et se déplace ensuite vers une protéine cible. La sous-unité "a" se désactive en hydrolysant le GTP en GDP.

Récepteurs basés sur l'ouverture d'un canal ionique

Les récepteurs ioniques constituent un ensemble important de récepteurs qui basent leur modèle fonctionnel sur l'ouverture d'un canal ionique de sodium (Na⁺), de calcium (Ca²⁺) ou de chlore (Cl^-). Une protéine se lie à un récepteur et provoque l'ouverture d'un canal ionique à travers lequel passent certains ions, positifs ou négatifs, qui provoquent une réponse biologique spécifique.

La protéine G peut réguler un canal ionique à ligand lent soit en ouvrant soit en fermant le canal. Ceci contraste avec les canaux plus directs déclenchés par le ligand qui ne s'ouvrent qu'en réponse à la liaison du messager. Les canaux ioniques liés à la protéine G mettent également plus de temps à s'ouvrir et à rester ouverts plus longtemps.

Récepteurs enzymatiques

Les récepteurs liés aux enzymes sont des récepteurs qui basent leur modèle fonctionnel sur l'augmentation de l'activité enzymatique. Une protéine se lie au récepteur et provoque une activité enzymatique spécifique au niveau intracellulaire. Une hormone importante qui exerce ses effets par l'intermédiaire de la tyrosine kinase est l'insuline.

Les récepteurs enzymatiques sont des protéines transmembranaires avec un côté récepteur faisant face au liquide interstitiel et le côté enzymatique faisant face au cytosol. Les exemples incluent les tyrosine kinases et les guanylate cyclases.

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