agoniste partiel / agoniste full / antagoniste
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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
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