Un modèle d’activation du récepteur de la TSH A THS receptor activation model

La superfamille des récepteurs couplés aux protéines G (GPCR) comprend plus de 500 protéines à sept domaines transmembranaires qui, activées par la fixation d’un ligand, recrutent et contrôlent l’activité de protéines G hétérotrimériques intracellulaires [1]. Ces récepteurs transmettent des signaux endogènes (amines biogéniques, peptides, glycoprotéines, lipides, nucléotides, ions, protéases) et exogènes (photons, particules odorantes) [1]. La rhodopsine, activée par les photons et exprimée par les cellules photosensibles de la rétine, constitue, avec le récepteur β₂ adrénergique, le GPCR le plus étudié [1]. Un autre signal activateur de ce type de récepteur est la thyrotropine (TSH), une hormone glycoprotéique de 30 kDa, qui contrôle la production des hormones thyroïdiennes par la glande thyroïde. La manière dont des agonistes de taille et de nature aussi diverses sont capables d’activer les GPCR par un mécanisme que l’on peut supposer commun, étant donné leur très grande identité de structure, reste une question centrale non résolue. On considère actuellement que les GPCR existent sous forme d’un équilibre entre conformation(s) inactive(s) (R) et conformation(s) active(s) (R*) [2]. En l’absence de l’agoniste, la conformation R prédomine, même si la différence énergétique entre les deux conformations est suffisamment faible pour permettre à une fraction des récepteurs d’adopter la conformation R* spontanément (activation constitutive). Les substances agonistes, en se liant préférentiellement à la forme activée R* pour laquelle elles présentent une plus forte affinité, modifieraient l’équilibre en faveur de ces formes. Inversement, la conformation R serait stabilisée par des ligands que l’on appelle agonistes inverses. Les données expérimentales suggèrent que la transition entre les conformations R et R* est caractérisée par une modification relative de la position de certaines des hélices transmembranaires, en particulier les hélices 3, 6 et 7 [3]. En termes d’activation, le récepteur de la TSH (TSHr) possède des caractéristiques particulières: son activité constitutive est relativement importante, et il peut être stimulé par la TSH, mais aussi par les auto-anticorps produits au cours de la maladie de Graves-Basedow, et par des mutations naturelles. Certaines de ces mutations naturelles activatrices ont été décrites dans les boucles extracellulaires de la région à sept domaines transmembranaires (serpentin) [4] et, plus récemment, dans le long segment extracellulaire (ectodomaine) (Figure 1A) [5] qui caractérise le TSHr et les autres récepteurs des hormones glycoprotéiques (hormone lutéinisante ou LH, hormone de la folliculogenèse ou FSH, hormone chorioplacentaire ou HCG). Par ailleurs, la délétion de l’ectodomaine entraîne une augmentation de l’activité intrinsèque du récepteur tronqué par rapport au TSHr intact [6]. L’ensemble de ces observations suggère que l’ectodomaine pourrait exercer une contrainte inhibitrice sur le serpentin spontanément actif du TSHr. Cependant, la mesure de l’activité du récepteur tronqué est techniquement difficile, son expression membranaire étant extrêmement réduite. La fusion du signal d’adressage membranaire de la rhodopsine sur le TSHr tronqué nous a récemment permis d’obtenir une forte expression membranaire de ce récepteur et de montrer que son activation intrinsèque est 5 à 6 fois plus importante que celle du TSHr intact [7]. Ces résultats confirment que l’ectodomaine du TSHr inhibe l’activité intrinsèque du domaine serpentin. En outre, une équipe américaine a récemment montré que l’ectodomaine du récepteur de la LH et de l’HCG interagit avec la 2^e boucle extracellulaire pour inhiber le serpentin [8]. Ce mécanisme inhibiteur pourrait donc être une caractéristique générale des récepteurs des hormones glycoprotéiques. Une expression membranaire conservée nous a offert aussi l’opportunité d’évaluer l’effet des mutations activatrices dans le contexte d’un TSHr tronqué de son ectodomaine (Figure 1B). Ainsi, nous avons pu montrer que des mutations ponctuelles du 6^e segment transmembranaire (mutation D633A) et de la 3^e boucle intracellulaire (mutation A623I) activent le TSHr …