Transduction : activation des récepteurs
Vue d'ensemble et couplage direct avec un canal ionique

Vue d'ensemble

1. Un récepteur biologique est une structure qui possède :

• une fonction réceptrice par la reconnaissance d'un messager chimique,
• une fonction effectrice qui initie la production d'un processus biologique contenu dans le message.

Cette transmission peut être :

• électrique par des variations de courants ioniques au niveau membranaire.
• biochimique par activation de cascades enzymatiques et de voies de signalisation intracellulaires.

2. La modification de la perméabilité de la membrane plasmique à certains ions provoque un changement local du potentiel de repos de la cellule et provoque :

• soit un potentiel gradué, modification locale et brève (dépolarisante ou hyperpolarisante) du potentiel membranaire, dans une cellule sensorielle par exemple (transduction sensorielle), qui est appelé potentiel récepteur,
• soit un vrai potentiel d'action qui se propage de neurone en neurone jusqu'aux cellules-cibles.

Dans les systèmes sensoriels, la transduction correspond à la transformation d'une forme d'énergie (mécanique, chimique, lumineuse, thermique) en signal électrique.

Dans d'autres contextes, elle désigne plus largement la conversion d'un signal extracellulaire en réponse intracellulaire.

3. Cette modification membranaire, i.e. mouvements ioniques, est possible grâce à plusieurs mécanismes (les voies de transduction) :

a. par couplage direct avec un canal ionique comme dans les récepteurs ionotropes,

C'est, en général, le cas des mécanorécepteurs et des thermorécepteurs.

b. par des couplages indirects comme :

• certains types de canaux ioniques, i.e canaux potassiques activés par le calcium (KCa),
• des récepteurs métabotropes couplés à une protéine-G par exemple.

c. par une combinaison de plusieurs mécanismes.

Couplage direct avec un canal ionique

1. Certains canaux sont dits :

• dépendants du voltage (ou électrorécepteurs), i.e. ils possèdent une porte qui détecte les différences de potentiel.

C'est le cas des canaux sodium, potassium ou calcium par exemple.

• dépendants du ligand, i.e. la fixation du ligand (agoniste ou antagoniste) sur les récepteurs ionotropes (dirigés vers le flux ionique) provoque un changement de conformation qui ouvre ou ferme le canal.

Ces canaux sont récepteurs et effecteurs : on les appelle récepteurs directement liés à un canal ionique.

2. Les récepteurs à un neurotransmetteur sont :

• le récepteur nicotinique à l'acétylcholine (Na⁺, K⁺), les récepteurs au glutamate de type NMDA (Ca⁺⁺ surtout, Na⁺, K⁺) et de type AMPA et kainate (Na⁺, K)…
• les récepteurs GABA-A et à la glycine, principalement perméables au Cl^-, avec une conductance parfois mixte selon le contexte ionique.

Un récepteur intracellulaire important est le récepteur de l'inositol 1,4,5-triphosphate (IP₃R) localisé dans la membrane du réticulum endoplasmique, qui est lui-même un canal calcique activé par l'IP₃.

Couplages indirects