Les récepteurs de signaux sont généralement situés à la surface des cellules. Cependant, il est important de se rappeler qu’il existe certains groupes de récepteurs qui n’entrent pas dans le modèle général de transduction du signal présenté dans la figure 2, Il s’agit des récepteurs intracellulaires, qui fixent des molécules petites ou lipophiles, telles que les hormones stéroïdes, qui peuvent traverser la membrane cellulaire. Les voies de signalisation activées par ces récepteurs semblent assez simples par rapport aux autres voies que nous allons traiter, mais les mêmes principes de liaison du ligand, de changement de conformation, d’amplification du signal, de translocation et ainsi de suite décrits précédemment s’appliquent toujours.

Une importante famille de récepteurs intracellulaires sont les récepteurs nucléaires (également connus sous le nom de « récepteurs d’hormones nucléaires »), qui comprennent les récepteurs des hormones stéroïdes, des hormones thyroïdiennes, des rétinoïdes et de la vitamine D. Bien que les ligands diffèrent dans leur type structurel, tous les récepteurs nucléaires sont structurellement similaires. Ils sont de bons exemples de récepteurs à activité transcriptionnelle intrinsèque (section 1.3), comprenant un domaine d’activation de la transcription, un domaine de liaison à l’ADN et un domaine de liaison au ligand. Leurs ligands sont tous petits et hydrophobes, ce qui leur permet de diffuser facilement à travers la membrane plasmique. Les récepteurs sont généralement maintenus dans une conformation inactive par des protéines inhibitrices (souvent des chaperons/protéines de choc thermique). La liaison du ligand induit un changement de conformation qui entraîne la dissociation de la protéine inhibitrice du récepteur (Figure 27). Le récepteur peut alors se déplacer vers le noyau s’il se trouvait dans le cytoplasme, ou il peut déjà se trouver dans le noyau ; dans tous les cas, le complexe récepteur-ligand est maintenant capable de se lier à des séquences d’ADN spécifiques grâce à son domaine de liaison à l’ADN. La liaison à l’ADN peut également être facilitée par l’association du complexe récepteur-ligand avec d’autres protéines (appelées « protéines coactivatrices »). La séquence d’ADN à laquelle le complexe récepteur-ligand se lie est une région promotrice des gènes cibles ; dans le cas des hormones, elle est appelée « élément de réponse hormonal (HRE) ».

Figure 27 Le mécanisme d’activation des récepteurs nucléaires. (a) Le récepteur inactif, lié à une protéine inhibitrice. (b) Dans le récepteur, la liaison du ligand induit le domaine de liaison au ligand à se refermer autour du ligand, permettant à la protéine inhibitrice de quitter le complexe. Cela permet la liaison d’une protéine coactivatrice et la liaison conséquente à un élément de réponse hormonal dans la séquence d’ADN, et l’initiation de la transcription du gène.

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