ghredyn — Relations entre la dynamique conformationelle du récepteur de la ghréline et sa multiplicité fonctionnelle

La ghréline est une hormone peptidique aux effets biologiques pleïotropes. A côté de sa fonction orexigène, elle influence de nombreuses voies neuroendocriniennes, extraendocriniennes et métaboliques. Elle contrôle aussi les mécanismes neurobiologiques qui sous-tendent différentes formes de comportements addictifs tels que la consommation compulsive de nourriture et l’addiction aux drogues et à l’alcool. L'ensemble des effets induits par la ghréline résulte de sa liaison à un récepteur membranaire, le GHS-R1a, qui appartient à la famille des récepteurs couplés aux protéines G (RCPG). Du fait des effets biologiques multiples de la ghréline, le GHS-R1a est une cible privilégiée pour le développement de molécules à visée thérapeutique avec des applications potentielles dans le traitement de la cachexie, de l'obésité, du diabète ou de l'addiction. La diversité des effets biologiques induits par la ghréline trouve son origine dans la multiplicité des voies de signalisation pouvant être activées par son récepteur. En effet, le GHS-R1a, comme la plupart des RCPG, peut engager plusieurs partenaires intracellulaires pour orchestrer une signalisation dépendante ou indépendant des protéines G. La dimension plurielle de l’efficacité de signalisation du GHS-R1a offre de nouvelles opportunités pour le développement de médicaments qui cibleraient sélectivement les voies de signalisation importantes pour leur action thérapeutique et présenteraient, de ce fait, une efficacité accrue et des effets indésirables réduits. Cependant, la conception de ces molécules de nouvelle génération reste limitée par une connaissance incomplète de la nature des déterminants moléculaires responsables de la sélectivité de signalisation. Le modèle actuellement proposé pour rendre compte de la plasticité fonctionnelle des RCPG suppose que ces récepteurs oscillent entre plusieurs conformations qui présenteraient plus ou moins d’affinité pour les diverses voies de signalisation. La stabilisation de ces conformations nécessiterait les contraintes allostériques fournies à la fois par la liaison du ligand et les protéines de signalisation. Nous proposons ici d'apporter une démonstration expérimentale à ce modèle dans le cas du récepteur de la ghréline. Une telle analyse demande la mise en place de stratégies expérimentales élaborées. En effet, seule la combinaison de plusieurs méthodes biophysiques avec des résolutions spatiales et temporelles variées et complémentaires pourra apporter une description complète de l'espace conformationnels que peut explorer un récepteur. Nous mettrons donc en œuvre une approche multidisciplinaire inédite associant les techniques de chimie, de biochimie, de biophysique en solution et de cristallographie. La dynamique conformationelle sera ainsi explorée en combinant la fluorescence en molécule unique et la RMN en solution. Ces techniques seront appliquées au GHS-R1a purifié et reconstitué dans un environnement membranaire modèle, les nanodisques lipidiques, en absence et en présence de ligands de nature pharmacologique variée et des différentes protéines de signalisation purifiées (protéines G, arrestines, GRKs, µ-AP2). En parallèle, nous chercherons à déterminer, par cristallographie aux rayons X, la structure du récepteur de la ghréline stabilisé dans sa conformation inactive par le antagonistes et/ou agonistes inverses originaux dont nous disposons. Associée aux méthodes de modélisation moléculaires que nous mettrons en œuvre pour prédire les variations de la structure du GHS-R1a le long de son chemin d'activation, cette étude par radiocristallographie devrait nous permettre de replacer les observations de dynamique dans un contexte structural précis. L'ensemble de ces travaux apportera ainsi une description détaillée des évènements moléculaires reliant la stabilisation d’une conformation particulière du récepteur à l'activation sélective d'une voie de signalisation et, par conséquent, à la sélection d’une réponse biologique.