Interactions ligand-récepteur

Question 1

Définition d’un ligand

Answer 1

• substance biologiquement active qui exerce son action en agissant via un récepteur (drogues, hormones, neurotransmetteurs, toxines, etc.)
• on peut classer les ligands de différentes façons soit en termes d’affinité ou en mode d’action

Question 2

Définition générale d’un récepteur

Answer 2

• protéine qui active un effecteur en présence d’un agoniste
• incorporées dans la membrane
• associées à des membranes
• associées à d’autres substances telles que l’ADN
• solubles
• les récepteurs ont une poche dans laquelle le ligand vient se fixer avec des interactions (induire ou inhiber) très spécifiques
• sont typiquement des protéines qui médient l’action des substances endogènes comme les neurotransmetteurs, les hormones, etc.
• ex : enzymes qui sont inhibés par des agents pharmacologiques, des protéines de transport comme la Na+-K+-ATPase, des protéines structurales comme la tubuline
• à l’exception de certaines molécules agissant par exemple sur le pH (antiacide), l’osmose, ou des chélateurs de métaux lourds

Question 3

Agoniste

Answer 3

• induit une réponse biologique lorsqu’il se lie à son récepteur

Question 4

Antagoniste

Answer 4

• se lie au récepteur, mais est incapable d’induire une activation
• la plupart des antagonistes sont en réalité des agonistes inverses
• toutefois, il existe des agonistes neutres : reconnaissent les formes actives et inactives ne changent pas l’équilibre

Question 5

Agoniste partiel

Answer 5

• capable d’induire un effet, mais moins efficace qu’un agoniste

Question 6

Agoniste inverse

Answer 6

• réduit la réponse de base
• diminue l’activité d’un récepteur
• affinité sélective du ligand pour la forme inactive
• le ligands amène le récepteur dans la conformation Ri et le système est redistribué

Question 7

Étude de la relation entre ligands et récepteurs

Answer 7

• étude de liaison spécifique des ligands : récepteurs purifiés, fragments membranaires, cellules isolées
• études fonctionnelles des récepteurs et caractérisation des ligands : organes isolés, organisme entier

Question 8

Comment sépare-t-on les ligands marqués qui sont liés des ligands marqués non liés

Answer 8

• centrifugation
• dialyse
• chromatographie
• filtration
• ex : fluorescence ou radioactivité des ligands

Question 9

Études de liaison

Answer 9

• connaitre l’affinité du ligand pour un récepteur (donner une dose dans la fenêtre thérapeutique, aucun effet secondaire)
• connaitre le nombre de sites de liaison
• stoïchiométrie de la liaison
• identification des sous-types de récepteurs
• détermination de la quantité relative de chaque sous-type

Question 10

Liaison spécifique : critères

Answer 10

• réversibilité (ligand est capable de s’enlever du récepteur)
• affinité
• saturabilité (nombre de sites de liaison soit saturables)
• stéréospécificité (dépend des isomères)

Question 11

Critère de réversibilité

Answer 11

• la plupart des médiateurs physiologiques et des médicaments agissent de façon réversible
• les forces de liaison qui interviennent entre le ligand et le récepteur sont constituées par des liaisons de Van der Waals, des liaisons hydrogènes et des liaisons ioniques
• des liaisons de plus grande énergie s’opposeraient à la réversibilité de la liaison
• ex : pas de liaison covalente car elles sont trop fortes

Question 12

Types de liaisons réversibles

Answer 12

• liaison réversible : la plupart des ligands physiologiques et pharmacologiques
• liaison quasi irréversible : composés toxiques (ex : venin)
• liaison irréversible : surtout utilisée dans un contexte d’études structurales

Question 13

Exemple réversibilité

Answer 13

• comme la réaction est réversible, nous pouvons changer la dynamique de la réaction
• par exemple, si la réaction se fait dans un volume de 1mL, une fois l’état d’équilibre atteint, il y aura autant de ligands qui se fixent aux récepteurs, que de ligands qui se détachent des récepteurs
• si l’on augmente le volume de la réaction, à ce moment, disons à 100mL, sans changer le nombre de récepteurs ou la quantité de ligands, le temps qu’un ligand libre vienne s’associer à un récepteur va augmenter
• il y aura moins de ligands associés à un récepteur à tout moment
• le nombre de complexes ligand-récepteur sera plus faible
• après un certain temps, un nouvel état d’équilibre sera atteint

Question 14

Critères d’affinité

Answer 14

• probabilité qu’un ligand occupe un récepteur à un moment donné
• ce ligand peut être un agoniste ou un antagoniste
• plus d’affinité d’un ligand est forte pour un récepteur, plus il y a de probabilité qu’il produise un effet via son interaction avec ce récepteur
• en général, lorsque l’affinité d’un ligand pour un récepteur est forte, plus la concentration du ligand dans le corps est faible
• plus il se lie, plus il y aura une réaction
• si la liaison est forte, pas besoin d’une grande concentration de ligands pour une bonne réaction

Question 15

Critères d’affinité : expérience

Answer 15

• ligand radioactif qui lie le récepteur
• la concentration de ce ligand radioactif est stable
• plus on ajoute un ligand non radioactif, moins de ligands radioactifs vont lier le récepteur jusqu’à un minimum

Question 16

Quelle condition pourrait augmenter le nombre de liaisons entre un ligand radioactif et son récepteur?

Answer 16

• ajouter des récepteurs

Question 17

Liaison spécifique vs. non spécifique

Answer 17

• les liaisons spécifiques correspondent à une interaction entre le ligand et le récepteur
• le nombre de récepteurs est fini et donc saturable
• si le ligand se fixe à un endroit différent d’un récepteur, ce sera une liaison non spécifique
• le nombre de sites non spécifiques est non-saturable

Question 18

Critère de saturabilité

Answer 18

• nombre fini de sites de liaison
• par opposition, le nombre de sites de liaison non spécifique est virtuellement infini (non saturables)
• à mesure que nous augmentons la quantité de ligand froid (non marqué), le ligand marqué est déplacé du récepteur

Question 19

Courbe de saturation

Answer 19

• liaison totale : série de tubes avec une augmentation croissante de ligand radioactif
• liaison non spécifique : série de tubes avec les mêmes concentrations croissantes de ligand radioactif, mais avec une quantité beaucoup plus importante de ligand froid

Question 20

Kd

Answer 20

• est déterminé comme étant la concentration de radioligand requise pour occuper 50% de la population totale des récepteurs
• plus la valeur de Kd est petite, meilleure est l’affinité du ligand pour le site de liaison spécifique

Question 21

Critères de stétéospécificité

Answer 21

• dans la plupart des médicaments, un isomère optique est plus actif que son énantiomère

Question 22

Formule Bmax

Answer 22

• Bmax = (L*R) + (R)

Question 23

Formule Kd

Answer 23

• Kd = (LBmax) - (L) (L*R)

Question 24

Formules importantes

Answer 24

• Bmax/2
• (LR) / Bmax = (L) / Kd + (L*) = Y

Question 25

Quel est le taux d’occupation si nous avons un agoniste dont le Kd est de 100nM et que nous utilisons une concentration de 1um?

Answer 25

• 1000/1100
• près de 90%

Question 26

Antagoniste chimique (irréversible)

Answer 26

• association avec le site du récepteur par l’intermédiaire de liaisons covalentes

Question 27

Antagoniste compétitif

Answer 27

• correspond à la fixation de l’antagoniste au site de liaison de l’agoniste

Question 28

Antagoniste non-compétitif

Answer 28

• correspond à la fixation de l’antagoniste sur un site de liaison distinct du site de liaison de l’agoniste

Question 29

Antagoniste fonctionnel

Answer 29

• correspond à une interaction résultat à en des processus biochimiques cellulaires distincts
• ex : sur une même cellule, l’agoniste d’un récepteur peut entraîner une contraction et l’agoniste d’un autre récepteur une relaxation : les deux agonistes ont des effets antagonistes

Question 30

Antagoniste surmontable

Answer 30

• caractérisé par un déplacement vers la droite de la courbe effet/concentration de l’agoniste, sans diminution de l’effet maximum

Question 31

Antagoniste insurmontable

Answer 31

• caractérisé par une dépression induire par l’antagoniste de l’effet maximum de l’agoniste

Question 32

Ligands orthostériques

Answer 32

• agonistes : complets, partiels
• antagonistes : inverses

Question 33

Ligands allostériques

Answer 33

• agonistes complets
• modulateurs allorstériques
• ehancers allostériques
• agonistes partiels

Question 34

Application thérapeutique des agonistes inverses

Answer 34

• dans le cas où les récepteurs sont constitutivement actifs
• ex : cancer, récepteurs a1-adrénergiques (proto-oncogènes)
• syndrome de Cushing : activation constante du système b-adrénergique (hyper-activation) (agoniste inverse diminue activité)

Question 35

Agonistes Protéan

Answer 35

• change dépendamment de la situation
• agoniste qui active un récepteur mais moins efficacement que la forme spontanée (forme Ra vers Ra’)
• agoniste qui transforme le récepteur quiescent (pas activité spontanée) vers la forme active (RI vers Ra’)

Question 36

Agonistes biaisés

Answer 36

• lorsque sa liaison avec le récepteur induit une conformation du récepteur qui mène à l’activation d’une partie des voies de signalisation du récepteur par l’intermédiaire d’un seul effecteur (protéine G, argentine) sans activer d’autres effecteurs
• un agoniste conventionnel active toutes les voies de signalisation

Question 37

Récepteurs de réserve

Answer 37

• fonction du pool total des récepteurs qui n’est pas nécessaire à la réponse maximale ou submaximale (pare receptors)
• tous les récepteurs ne sont pas occupés pour observer une réponse maximale
• la réserve des récepteurs en fonction de la sensibilité du tissu et et de l’efficacité de l’agoniste
• permettrait de maintenir une persistance des récepteurs lorsque le nombre total de récepteurs est diminué (effet tampon)