Fonctions des récepteurs purinergiques

1.1 Les sources physiologiques possibles des nucléotides et nucléosides

L’ATP et les autres nucléotides décrits traitent les récepteurs métabotropes (P2Y) et ionotropes (P2X). Les sous-unités des récepteurs P2X (P2X1-P2X7) forment des canaux cationiques dépendant du ligand, comme des homomultimères ou des hétéromultimères. Les sous-unités P2X3 contribuent à la voie de perméabilité ionique en joignant les champs de chaque sous-unité. P2X3R a la perméabilité relative au Ca2+ enregistrée la plus faible de la famille. P2X7, en plus des canaux cationiques, est associé pour contenir de grands pores cytolytiques ; qui sont trouvés dans les macrophages et les cellules microgliales du cerveau. Les récepteurs P2Y peuvent activer ou inhiber l’adénylate cyclase en fonction du sous-type et donc du type de protéine G couplée. Adénylate cyclase et surtout pour l’inhibition du canal Ca2+ apparaît. Les récepteurs P2Y forment un sous-ensemble de récepteurs liés à la protéine G ; la plupart se lient à la phospholipase C via la protéine G, mais l’inhibition de l’adénylate cyclase et des canaux Ca2+ de type N et l’activation des canaux K+ apparaissent également. Les récepteurs P2Y exprimés se distinguent généralement sur le plan pharmacologique par l’ordre de classement des agonistes ; certains préfèrent la pyrimidine à la purine. Plusieurs récepteurs P2Y ont une distribution tissulaire très commune . Les structures moléculaires de l’ATP et du BzATP sont présentées dans la figure 1.

Les nucléotides adéniques inhibent l’accumulation d’AMP cyclique induite par l’isoprotérénol et la forskoline dans les cellules de gliome de rat C6-2B. Cette inhibition se produit en présence d’un inhibiteur de la phosphodiestérase. Les adénine-nucléotides n’ont pas eu d’effet sur les mesures de l’activité phosphodiestérase directe dans les cellules intactes. Le prétraitement des cellules de gliome C6-2B par la toxine de pertussis a bloqué les effets inhibiteurs des agonistes des récepteurs P2Y-purinergiques. Un certain nombre d’analogues de l’ATP et de l’ADP ont produit un ordre de puissance de rang (2-méthylthioadénosine 5′-triphosphate> ou = 2-méthylthioadénosine 5′-diphosphate > adénosine 5′-.O-(2-thiodiphosphate) > 2-chloro-adénosine ADP = adénosine 5′-O-(3-thio- triphosphate) > ATP > UTP) attendue d’une activation des récepteurs P2Y-purinergiques ; et les agonistes des récepteurs P2X-purinergiques, alpha, bêta-méthylène-adénosine 5′-triphosphate et bêta, gamma-méthylène-adénosine 5′-triphosphate n’ont eu aucun effet. L’activité de la phospholipase C se produit en réponse à l’activation des récepteurs P2-purinergiques dans de nombreux tissus cibles, c’est pourquoi les effets des agonistes des récepteurs P2Y sur l’accumulation de phosphate d’inositol ont été mesurés dans des cellules C6-2B. Aucune preuve n’a été trouvée pour la régulation du récepteur P2Y-purinergique médiée par le métabolisme des lipides d’inositol dans des conditions où l’activation du récepteur cholinergique muscarinique ou de l’AIF4 augmentait l’accumulation de phosphate d’inositol. Ces résultats indiquent qu’un sous-type de récepteur P2-purinergique avec des caractéristiques de signalisation différentes est présent sur les cellules de gliome de rat C6-2B. Bien que ce récepteur exprime les propriétés pharmacologiques générales d’un récepteur P2Y-purinergique lié à la phospholipase C, il pourrait représenter un sous-type de récepteur unique car il inhibe l’adénylyl cyclase .

On pensait que les purines étaient limitées au compartiment intracellulaire dans lequel elles étaient utilisées pour le traitement de l’énergie, la synthèse des acides nucléiques et un grand nombre de réactions biochimiques. Karl Lohmann a isolé l’ATP, qui est la principale monnaie énergétique intracellulaire, en 1929 . Cependant, l’adénosine et l’adénosine triphosphate (i) sont des composants biochimiques abondants du microenvironnement tumoral, (ii) sont de puissants modulateurs des réponses des cellules immunitaires et de la libération de cytokines, et (iii) sont des acteurs clés de l’interaction hôte-tumeur. En outre, les deux nucléotides affectent directement la croissance des cellules tumorales. L’adénosine est un puissant immunosuppresseur (principalement efficace au niveau des récepteurs A2A) et un modulateur de la croissance cellulaire (principalement efficace au niveau des récepteurs A3). L’ATP est un agent pro-inflammatoire (efficace sur les récepteurs P2Y1, P2Y2, P2Y4, P2Y6 et P2Y12 et sur les récepteurs P2X4 et P2X7), un immunosuppresseur (efficace sur P2Y11) et un promoteur de croissance (efficace sur P2Y1, P2Y2 et P2X7). Ce réseau de signalisation complexe produit un certain nombre de réponses inhibitrices et stimulantes qui affectent la fonction des cellules immunitaires, la croissance tumorale et la propagation métastatique.

Les récepteurs purinergiques, représentés par de nombreuses familles, sont les récepteurs les plus abondants dans les organismes vivants, peut-être présents dans les premiers stades de l’évolution. La signalisation purinergique dans les systèmes nerveux périphériques et centraux est un domaine en pleine expansion. L’examen de ces récepteurs permet de développer des stratégies thérapeutiques pour ces troubles avec de nouveaux mécanismes d’action, y compris purulents, des conditions pathogènes, notamment la douleur, les traumatismes, l’ischémie, l’épilepsie, la migraine, les troubles psychiatriques et la dépendance aux drogues .

En concentrations micromolaires/nanomolaires, il a été démontré que l’adénosine triphosphate (ATP) extracellulaire produit des changements fonctionnels importants dans une grande variété de types de cellules normales et transformées. Bien que l’ATP puisse être spécifiquement libéré du cytosol des cellules endommagées, il est également emballé dans certaines vésicules/granules exocytotiques contenant des neurotransmetteurs et des hormones classiques. Diverses réponses biologiques à l’ATP sont médiées par divers récepteurs P2-purinergiques de surface cellulaire activés par la liaison de l’ATP et d’autres nucléotides. Des études physiologiques, biochimiques et pharmacologiques récentes ont montré qu’il existe de multiples sous-types de récepteurs de l’ATP. Il s’agit notamment de : (1) les récepteurs de l’ATP liés aux protéines G qui induisent l’hydrolyse des phospholipides d’inositol, la mobilisation de Ca2 + et l’activation de la protéine kinase C ; (2) les récepteurs de l’ATP qui activent directement les canaux cationiques non sélectifs dans les membranes plasmiques de divers types de cellules et (3) les récepteurs de l’ATP capables de produire des réponses cytotoxiques ou d’activation dans les lymphocytes T et d’autres cellules effectrices immunitaires par l’induction rapide de pores membranaires de surface perméables aux ions et aux métabolites endogènes (avec des poids moléculaires jusqu’à 900 Da). En plus de ces critères fonctionnels, ces sous-types de récepteurs ATP par défaut peuvent être distingués pharmacologiquement par une puissance caractéristique pour divers analogues d’ATP structurellement modifiés .

Les nucléotides intracellulaires jouent un rôle fondamental et omniprésent dans le métabolisme énergétique, la synthèse des acides nucléiques et la régulation des enzymes. Il est largement admis que les nucléotides et nucléosides extracellulaires exercent des actions biologiques importantes dans de nombreux tissus et cellules . Les capteurs métaboliques GLUT (facilitant le transport du glucose dans les cellules), SGLT (facilitant la réabsorption du glucose dans la circulation) et KATP (canaux potassiques sensibles à l’ATP) jouent un rôle important dans l’homéostasie et le métabolisme du glucose dans l’organisme et dans de nombreux organes spécifiques (par ex, intestin, pancréas, cœur, muscles squelettiques et cerveau) .

Les KATP lient les signaux métaboliques à l’excitabilité cellulaire et jouent un rôle important dans de nombreux tissus, notamment la régulation de la sécrétion d’insuline, le contrôle du tonus vasculaire et la protection des neurones et des muscles contre l’ischémie. Les canaux KATP sont des complexes octamériques composés de quatre récepteurs des sulfonylurées (SUR.x) et de quatre canaux potassiques à redressement vers l’intérieur (Kir6.x). Ils sont régulés par l’ATP et l’ADP intracellulaires. Alors que l’ATP inhibe l’activité du canal, l’ADP antagonise l’effet inhibiteur de l’ATP en présence de Mg2+ et stimule l’activité du canal. Ces propriétés de porte sont essentielles pour que ce canal puisse détecter les changements métaboliques dans les cellules. Ainsi, dans les cellules β pancréatiques, le rapport / augmente en réponse à l’augmentation de la glycémie, ce qui entraîne la fermeture du canal KATP, la dépolarisation de la membrane, l’activation des canaux Ca2+ dépendant du voltage et la libération d’insuline. Cependant, lorsque les niveaux de glucose dans le sang sont faibles, le rapport / diminue, les canaux KATP sont ouverts et la sécrétion d’insuline diminue .

Les canaux catastrophiques dans le pancréas sont activés comme suit ; en cas d’augmentation du niveau de glucose dans les cellules β, le rapport intracellulaire de l’ATP à l’ADP augmente également, ce qui entraîne la fermeture du canal KATP, la dépolarisation des cellules et la libération d’insuline .

Le courant K′(K + ) sensible au P serait régulé par des protéines liant le GTP (protéines G), mais les voies combinant le récepteur, la protéine G et le canal ne sont pas identifiées. La régulation du courant K′ sensible au tolbutamide dans les myocytes ventriculaires de rat néonatal est déterminée. Des canaux K + (K + ) sensibles à l’ATP activés sont présents dans les cellules lorsque les niveaux d’ATP intracellulaires diminuent. Ils sont présents dans les cellules lorsque le niveau d’ATP intracellulaire diminue. Ils sont présents dans les muscles squelettiques, le cerveau et le pancréas. On sait peu de choses sur la fonction des canaux K + dans les cellules cardiaques, bien que leur rôle important dans le contrôle de la sécrétion d’insuline par les cellules P du pancréas ait été bien établi. Lorsqu’ils sont activés pharmacologiquement, ces canaux réduisent considérablement la durée du potentiel d’action et il a été proposé qu’ils soient responsables du raccourcissement du potentiel d’action dans les muscles ischémiques métaboliquement dangereux. Cependant, la concentration d’ATP dans la caste métaboliquement bloquée reste supérieure au niveau qui empêche les canaux dans les plaques de membrane excisées. Une explication possible de cette divergence est que la sensibilité à l’ATP des canaux peut être modulée par des mécanismes intracellulaires .

Les canaux K+ sensibles à l’ATP, appelés canaux KATP, fournissent un lien entre le métabolisme cellulaire et l’activité électrique membranaire dans divers tissus. Les isoformes de canaux sont des cibles pour les composés qui stimulent et inhibent leur activité, ce qui entraîne respectivement une hyperpolarisation et une dépolarisation de la membrane. Le muscle lisse vasculaire et la stimulation du relâchement de la sécrétion d’insuline sont des exemples pour ces situations ci-dessus . Les agonistes de l’adénosine et les ouvreurs du canal potassique sensible à l’ATP (KATP) ont été signalés pour limiter la taille de l’infarctus (IS) . Les canaux potassiques sensibles à l’ATP (KATP) sont bien définis dans le cœur, le squelette et les muscles lisses, les cellules pancréatiques, l’hypophyse, le système nerveux central et périphérique, tant sur le plan électrophysiologique que pharmacologique. Les activités et donc les différentes fonctions cellulaires sont contrôlées par le métabolisme cellulaire. En général, on pense que les changements dans l’ATP (causant la fermeture du canal) et dans le MgADP (activant le canal) ont un métabolisme double pour l’activité du canal 6. Il est décrit que la localisation cellulaire de deux transcriptions d’ARNm qui est censé générer des canaux K+ sensibles à l’ATP dans le cerveau murin. Il existe des preuves que le canal KATP dans les cellules pancréatiques est composé d’une sous-unité Kir6.2 et d’un complexe de sous-unités SUR1. Des canaux KATP avec des caractéristiques similaires (type I) ont été décrits dans divers neurones, y compris ceux du cortex cérébral, du nigra basique, du caudate et de l’hippocampe .

Presque toutes les cellules tumorales et toutes les cellules immunitaires expriment des récepteurs de la membrane plasmique pour les nucléosides extracellulaires (adénosine) et les nucléotides (ATP, ADP, UTP, UDP et sucre UDP). Le microenvironnement tumoral est caractérisé par une concentration inhabituellement élevée d’ATP et d’adénosine. L’adénosine est un déterminant important de l’environnement tumoral immunosuppressif. L’hydrolyse en série de l’ATP extracellulaire catalysée par CD39 et CD73 est la principale voie de formation de l’adénosine dans l’interstitium tumoral. L’ATP extracellulaire et le moule de l’adénosine sont à la fois des réponses de l’hôte et de la tumeur. En fonction du récepteur spécifique activé, les purines extracellulaires médient l’immunosuppression ou l’immunostimulation du côté de l’hôte et la stimulation de la croissance ou la cytotoxicité du côté de la tumeur. Les développements récents dans ce domaine fournissent la clé pour déchiffrer ce scénario complexe, en utilisant les avantages potentiels de la thérapie. Les données précliniques indiquent que le ciblage de la voie de production de l’adénosine ou des récepteurs adénosinergiques atténue l’immunosuppression et inhibe fortement la croissance tumorale. D’autre part, la croissance des tumeurs expérimentales est fortement inhibée en ciblant le récepteur de l’ATP P2X7 sélectif des cellules cancéreuses et immunitaires. Le rôle des purines extracellulaires (signalisation purinergique) agit dans l’interaction hôte-tumeur et met en évidence les nouvelles options de traitement issues des progrès récents. Il existe désormais un consensus sur le fait que l’ATP et l’adénine sont les principaux composants du microenvironnement tumoral (TME), dans lequel le TME affecte la croissance tumorale, les fonctions des cellules immunitaires et l’interaction tumeur-hôte de différentes manières. Compte tenu de l’observation généralisée selon laquelle de nombreuses tumeurs malignes surexpriment plusieurs sous-types de P1R ou P2R, une approche simple consisterait à cibler ces récepteurs avec des récepteurs sélectifs pour supprimer la croissance des récepteurs tumoraux. Dans le même ordre d’idées, on considère les enzymes impliquées dans le métabolisme des nucléotides et des nucléosides extracellulaires (CD39, CD73 et adénosine désaminase). Bien que l’efficacité de plusieurs modèles précliniques simples ait été prouvée, cette approche simple est clairement très pure. Les P1R, P2R et les enzymes perturbatrices de l’ATP/adénosine sont exprimés avec les cellules immunostimulatrices et stromales de l’hôte, qui ont des fonctions très importantes pour la formation du complexe intégré de l’hôte autour de la tumeur. Une sélection minutieuse du récepteur purinergique candidat en combinaison avec des modulateurs des voies adénosinergiques extracellulaires peut permettre d’inhiber la croissance des cellules tumorales et d’augmenter de façon concomitante la réponse de l’hôte anti-tumorale. Cet agent anticancéreux fournira une arme puissante supplémentaire pour les traitements combinés .

Les nucléotides et leurs récepteurs apparaissent comme des acteurs potentiels de l’interaction hôte-tumeur, comme de nouveaux et importants modulateurs inflammatoires et immunitaires. Un grand nombre de récepteurs P2 et P1 exprimés par les cellules tumorales et inflammatoires présentant différentes affinités de ligand pour les sous-types de récepteurs P2 et P1 sont modulés par des facteurs locaux obtenus à partir d’ectonucléotides et ADA sur la concentration en nucléotides et en adénosine. Les données in vivo confirment les preuves in vitro selon lesquelles la réduction de la concentration intratumorale d’adénosine et le ciblage du récepteur P2X7 ont un effet antitumoral puissant. Par conséquent, l’étude de la signalisation purinergique dans le cancer ouvre des perspectives prometteuses pour le développement de thérapeutiques innovantes.

La signalisation purinergique s’est concentrée sur la réponse immunitaire associée à la tumeur ; les nucléotides et les nucléosides ont de forts effets directs sur les cellules tumorales elles-mêmes. La stimulation des récepteurs P2Y (P2Y1 et P2Y2) favorise la croissance. Par conséquent, en fonction des sous-types de récepteurs P2Y exprimés, l’accumulation d’ATP dans le microenvironnement tumoral est susceptible de favoriser la croissance tumorale. En plus des récepteurs P2Y, P2X7 joue un rôle dans la croissance tumorale. On observe depuis longtemps que la plupart des tumeurs malignes surexpriment P2X7 . On sait que ce récepteur déclenche une forte réponse cytotoxique. On peut donc déterminer pourquoi une tumeur doit surexprimer un récepteur « suicide ». Cependant, la cytotoxicité est le plus souvent déclenchée par des doses pharmacologiques (c’est-à-dire proches de la millimole) d’ATP. En revanche, l’activation de P2X7 par l’ATP libéré de manière endogène produit un effet trophique, favorisant la croissance .

Les nucléotides et les nucléosides présents dans le fluide de surface des voies aériennes régulent les activités de clairance mucociliaire (MCC), le principal mécanisme de défense naturel qui élimine les particules étrangères et les agents pathogènes de la surface des voies aériennes. Ces effets dans les voies respiratoires sont principalement médiés par deux sous-types de récepteurs purinergiques, le récepteur P2Y2 de détection de l’ATP/UTP couplé au Gq et le récepteur A2b de l’adénosine conjugué au Gs. L’activation du récepteur A2b entraîne une activation dépendante de l’AMP cyclique du canal Cın1 du régulateur transmembranaire de la fibrose kystique (CFTR) et une stimulation de la fréquence des impulsions ciliaires. L’activation agoniste du récepteur P2Y2 favorise l’inhibition de la sécrétion de Cl CFTR-dépendante et CFTR-indépendante, du battement ciliaire et de la sécrétion de mucine ainsi que l’absorption de Na+ .

Le phénomène sur le processus révèle la participation d’une cascade biologique. Dans ce contexte, les agonistes de l’adénosine et les ouvreurs du canal K+ sensible à l’ATP (KATP) imitent certains effets protecteurs du processus de préconditionnement. En outre, ces effets sont inversés par les antagonistes de l’adénosine et les bloqueurs de KATP ; cela suggère que la libération d’adénosine et l’activation des canaux KATP par les récepteurs de l’adénosine Al peuvent constituer une étape précoce du préconditionnement cérébral ischémique .

L’activation du récepteur de l’adénosine, de la protéine kinase C (PKC) et du canal potassique sensible à l’ATP (KATP) est connue pour déclencher le préconditionnement. Ces données fournissent des preuves directes que le canal KATP, plutôt que le récepteur de l’adénosine, est l’effecteur en aval de la PKC dans le déclenchement du préconditionnement médié par la PKC. Le récepteur de l’adénosine et le canal KATP sont tous deux nécessaires pour promouvoir l’effet protecteur réel pendant une hypoxie continue. La possibilité de joindre l’étape biologique de l’implication de l’événement protecteur des récepteurs de l’adénosine A1 et des canaux KATP, associée à la tolérance croisée entre la tolérance épileptique induite par la KA ou l’épilepsie induite par la KA et l’ischémie globale, est évaluée ,

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