Les récepteurs post-synaptiques : pharmacologie agonistes et antagonistes

Nts

libérationautorécepteur

recapturerécepteur post synaptique

prèsynaptique post synaptique

transmission

Les récepteurs monoaminergiques : DA - NA et 5-HT

Multiplicité des récepteurs

Noradrénalinedopamine

sérotonine

5-HT 1A/ 1B/ 1D/ 1E

5-HT 35-HT 2A/2C

5-HT 45-HT 5

5-HT 65-HT 75-HT 1B

NAα 2α 2

DA

D2D2

Les récepteurs pré synaptiques 5-HT, DA et NA :

Localisation : somatodendritique et axonale

5-HT

5-HT 1B5-HT 1A

Récepteurs et 2nd messagers

dépolarisation

hyperpolarisationNTS - R réponse

• sites saturables ( # limité)

• interaction spécifique (stéréospécifique) ⇒ 1 Nts

• liaison réversible → action limitée dans le temps

• molécule protéique incluse dans la membrane cell

récepteurs métabotropiques et ionotropiques

Récepteurs métabotropiques

Famille récepteurs 7 domaines transmembranaires – couplés protéines G

intracellulaire

extracellulaire

COOHTM1 TM2 TM3 TM4 TM5 TM6 TM7

NH2 Longue chaîne N-terminal

Spécificité couplage protéines G

récepteur

Nts(1er messager)

G α i/0 ↓ AMPc

G α q /11 ↑ IP3/DAG

G αS ↑ AMPc

Protéines G

famille effecteur sous unité α (2nd messager)

Protéines G

- identifiées par Gilman et coll- couplées nucléotide guanine (GTP – GDP)- hétéro trimètre (sous unités α – β- γ )- 3 familles principales (en fonction de α)

Récepteurs métabotropiquesprotéines G cycle fonctionnel

Nts

α γβ

GDP

GTP → GDPα γβ

GTPase

Fixation Nts – R :- association α - R- ↓ affinité GDP - ↑ GTP- liaison GTP- α

α γβGTP

canaux ioniques , adénylate cyclasephospholipase C, autres protéines

Liaison GTP : - dissociation α – β / γ- sous unités actives

αγβ

GDPGTP

GTPase(activité intrinsèque α) : - dégradation GTP → GDP

⇒ …..

retour à l’état basal

- réassociation α + β / γ- dissociation Nts-R

Récepteurs ionotropiques

• Complexe macromoléculaire

- Tétramèrique (NMDA)

- Pentamérique (GABA)

• Sous unités:

- 3 domaines transmembranaires ( Glutamate)

C

N

sites glutamate

région flip flop

TM1 TM2 TM3

C

TM1 TM2 TM3 TM4

N

- 4 domaines transmembranaires (GABA / glycine)

=sous unité 4TM

• Hétérogénéité importante

Récepteurs ionotropiques

canal ionique

Nts

barrière

C

TM1TM2TM3TM4

N C

TM1TM2TM3TM4

N C

TM1TM2TM3TM4

NC

TM1TM2TM3TM4

N C

TM1TM2TM3TM4

N

5 sous unités à 4 TM

canal

=Complexe macromoléculaire pentamèrique

Structure du récepteur NMDA

Complexe tétramèrique hétéromère NR1 – NR2Ca2+ / Na+

2BNH2

12B1 2A1

2B

COOHK+

NH2

12B1 2A1 NR 1

NR 2ANR 2BNR 2CNR 2D

> 9 splice variants

• canal cationique• sites agonistes / antagonistes• sites régulation allostérique

Récepteur NMDA : sites de régulations / pharmacologie

Ca2+

K+

NR2NR1

glutamateNMDA

agonistes

D-APVantagonistescompétitifs

glycine co-agoniste

↓ ν ouverture canal (supprimée à pH=6)

Zn2+polyamines modulateurmodulateur

H+

↑ Activation R, ↓ [forte](blocage canal)

PCP

MK-801ketamine

mémantine

antagonistesnon compétitifs

Mg2+ magnésiumBlocage

voltage - dépendent

Les récepteurs GABA-A : structure - pharmacologie

• GABA-A : activation → ouverture canal anionique → hyperpolarisation → inhibition

• complexe macromoléculaire pentamérique

• sous unités: 4 domaines transmembranaires ( α - β - γ - δ - ρ - ε - π )

2 α1 - 2 β2 - 1 γ 2• Récepteur plus commun SNC :

• canal anionique Cl-

• sites agonistes / antagonistes compétitifs• sites régulation allostérique

GABA

Cl-

β site neurostéroïdes

site barbituriquesite benzodiazépine

site picrotoxine

Transmission synaptique

métabotropiques (protéine G)

canal ionique

récepteur

Nts

intracellulairebarrière

ion

∆ directe perméabilité ionique

Récepteurs:nicotinique (ACh)Glutamate (NMDA- AMPA-Kainate)GABA-A5-HT3

• complexe macromoléculaire• 3 – 5 sous unités

ionotropiques (canaux)

lente (sec)rapide (msec) Récepteurs

• 7 domaines transmembranaires

G

Nts

2nd messager

canal ionique

cAMP, cGMP, DAG

protéines kinaseset phosphatases

P

Effets intracellulairesphosphorylation protéines∆ Transcription génique

ion

intracellulaire

Etude des récepteurs

• approches électrophysiologiques

• approches comportementales (injection systémiques/locales)

• approches biochimiques

- mesure 2nd messager ( taux AMPc, …)

- étude de liaison (binding)in vitroin vivo

agonistes / antagonistes

- métabolisme Nts

homogénats

synaptosomes → récepteurs prèsynaptiques

coupes (autoradiographie)

La liaison ligand - récepteurs

• L* (3H, 14C, 125I) + tissue → totale - Incubation – filtration – mesure radioactivité

• L* + tissue + ligand froid → non spécifique

non spécifique = fraction de la liaison non saturable

• totale – non spécifique = spécifique

B (

fmol

/ mg

tissu

e)

total

spécifique

non spécifique

Courbe de saturation

• fonction de la [L*]

• spécifique / stéréoselective

• saturable (# R limité )

• steady state (équilibre , t° , temps)

Liaison:

[L*] nM

La liaison spécifique ligand – récepteur : quantification

Bmax et Kd

Bmax

Kd

Bmax

Kd(50 %)B

(fm

ol/ m

g)

B (

fmol

/ mg)

0 0[L*] nM log [L*] nM

Bmax Liaison maximale = # sites maximal x 1 ligand donné

Kd

⇒ affinité du site x le liganddéfinie x la [ligand] qui occupe 50% des sites de liaison spécifique constante de dissociation d’1 ligand x 1 site donné

↑ valeurs = ↓ affinité

R + L*K1

K2

[R + L*] Kd = K2 / K1

La liaison ligand – récepteur : transformation de scatchard

ScatchardCourbe de saturation

B (

fmol

/ mg)

B / Ftotal

•

•

•

••

•

Bmax

pente = - 1 / Kdspécifique

non spécifique

Bmax

(50 %)

Kd [L*] nM B (fmol/ mg)

B = Bound = spécifiqueF = Free = total - bound (spécifique)

La liaison ligand – récepteur : courbes de compétition

Capacité d’un composé à déplacer la liaison d’un Ligand * sur 1 site donné

log [composé]

Ki

L *(% spéc)

100

50

0

log [drug]

% s

péci

ficbi

ndin

g

100

50

0- 11 - 9 - 7 - 5 - 3

A B C

affinité: A > B > C

Kiconcentration du composé (ligand froid) qui déplace 50% (IC50) de la liaison spécifique du Ligand* sur 1 site donné⇒ affinité du composé x le site marqué (x le ligand H*)

agonistes – antagonistes des récepteurs

• agonistesubstance capable de reconnaître et de se fixé à un récepteur, de le stimuler ⇒ réponse physiologique, en mimant toute ou partie de l’action du neurotransmetteur endogène spécifiques du R

agoniste

Condition basale Liaison AGO-R ouverture canal

agonistes – antagonistes des récepteurs

• antagoniste

substance capable de reconnaître et de se fixé à un récepteur, ⇒ pas réponse physiologique; il réduit la réponse des agonistes et du neurotransmetteur endogène spécifiques du R

antagoniste

repos ANTAG : pas effet

(pas ∆ taille canal)

ANTAG : bloque effet AGO

⇒ reposAGO :

ouverture canal

agoniste

Antagonisme compétitif et non compétitif

réponse

Log [agoniste]

1

0.5

0

AGO seul AGO +ANTAG

antagonisme compétitif antagonisme non compétitif

Log [agoniste]

réponse

1

0.5

0

0.4

0.2

AGO seul

AGO +ANTAG

agoniste et antagonistes :- fixation même site → compétition

antagoniste non compétitif :- fixation sur site ≠ de l’agoniste- pas de compétition

Effet allostérique

Le récepteur NMDA

agonistes glutamateNMDA

Ca2+

K+

NR2NR1

PCPMg2+

antagonistescompétitifs

D-APV

antagonistesnon compétitifs

PCPMK-801mémantine

Interaction ligand –récepteur : efficacité et puissance

• activité intrinsèque : capacité à → réponse quantifiable après fixation - efficacité

• affinité (x un récepteur donné) : aptitude à se fixer sur le récepteur - puissanceConcentration Molaire ⇒ 50 % de l’effet Max (DE50) = -log [DE50]

Log [composé]

réponse

1

0.5

0

0.4

0.2

A

B

C

réponse

Log [composé]

1

0.5

0

X Y Z

act. Intrinsèque: A > B > C

affinité : A = B = C affinité: X > Y > Z

act. intrinsèque: X = Y = Z

• agoniste : ↑ affinité ↑ activité intrinsèque = 1puissance efficacité

• antagoniste : ↑ affinité activité intrinsèque = 0

• agoniste partiel : ↑ affinité faible activité intrinsèque 0 - 1

reposouverture totale ouverture partielle

agoniste agoniste partiel

• agoniste : ↑ affinité ↑ activité intrinsèque = 1puissance efficacité

• antagoniste : ↑ affinité activité intrinsèque = 0

• agoniste partiel : ↑ affinité faible activité intrinsèque 0 - 1

Log [composé]

réponse

1

0.5

0

KdKd

agoniste full

agoniste partiel

compétition avec : - agoniste- neurotransmetteur endogène

cas intéressant :

Effet agoniste - antagoniste

puissance (Kd) > agoniste

efficacité < agoniste

Agonistes partiels : effet agoniste - antagoniste

réponse

1

0.5

Agoniste seul

AGO + A P [faible]

AGO + A P [forte]Effet agoniste - antagoniste

- puissance (Kd) de l’agoniste partiel

- présence agoniste / NTS endogène

agoniste

agoniste partiel0

Log [agoniste]

RR R

Agonistes partiels : effet agoniste - antagoniste

off onsynapse – ligand/récepteur ⇒ rhéostat

pas Agoniste - AP agoniste partiel agoniste

+ APeffet agoniste

+ APeffet antagoniste

- agoniste partiel : possède son propre « potentiel lumière » (act. intrinsèque)

- effet agoniste/ antagoniste: dépend de la présence de l’agoniste

Spectre d’action des agonistes

antagoniste

agoniste agoniste inverse

agoniste inverse partiel

agoniste partiel

-Log [composé], M

% réponseagoniste full

agoniste inverse

0

100

50

-50

-100

agonistes inverses

• 1ère identification: récepteur GABA-A et β-carbolines

• effet opposé aux agonistes

agoniste agoniste inverse

ANTAGONISTE retour état repos

repos

ouverture canal

Agonistes inverses: pharmacologie

fermeture canal

• effet opposé aux agonistes

activité basale du Récepteur : activité constitutive

• effet bloqué x antagonistes (= agonistes)

Les récepteurs GABA-A

GABA

Cl-

β site neurostéroïdes

site barbituriquesite benzodiazépine

site picrotoxine

Diazepam affinité R x GABAν ouverture canal Cl-

effets

anxiolytiqueanticonvulsivantagonistes

β-carboline ν ouverture canal Cl-

efficacité liaison GABA

anxiogèneconvulsivant

agonistesinverses

Flumazenil • blocage site benzo (pas ∆ fonction canal)• (-) effets agonistes / agonistes inverses

antagonistescompétitifs

Spectre d’action des agonistes : effet sur le canal ionique

agoniste

agoniste partiel

agoniste inverse partiel

agoniste inverse

antagoniste

Autoradiographie quantitative

Les récepteurs 5-HT1A

Autoradiograms of the specific labeling of rat brain5-HT1A receptors by [3H]8-OH-DPAT and[3H]WAY 100635. Both radioligands bind to the same areas.

Cer.cx (IV): layer IV of the cerebral cortex; lat. sept.: lateral septum;diag. band: diagonal band of Broca;hippo. CA1: CA1 area of Ammon's horn in the

hippocampus; gyrus d.: gyrus dentatus; subst. nigra: substantia nigra; amygd.: amygdala; sup. coll.: superior colliculi; dorsal r.n.: dorsal raphe nucleus; ent. cx: entorhinal cortex; med. r.n.: median raphe nucleus.

Régulation des récepteurs pré et post-synaptiques:hypo et hyper-sensibilité

↓ Recepteurs post-synaptiques

↑ Recepteurs post-synaptiques

SERTSERT

R5-HT

( - )Fluoxètine

Table 1. Effects of chronic fluoxetine treatment on the specific binding of [3H]WAY 100635 in the dorsal raphe nucleus, the cerebral cortex and the hippocampusa

Fluoxetine x n: pas ∆ Bmax récepteurs 5-HT1A

Fluoxetine en chronique (8 mg/kg ip x 21 j) :désensibilisation récepteurs 5-HT1A du RD mais pas dans l’hippocampe

• pas ∆ réponses 5-HT1A dépendantes dans l’hippocampe (CA1 cellules pyramidales)

• ↓ Effet inhibiteur 8-OH-PAT dans le RD

∆ adaptatives région dépendantes de la transmission 5-HT

en absence ∆ Bmax