Projet de recherche P6/14 (Action de recherche P6)
Les récepteurs couplés aux ptrotéines G (RCPGs) représentent la plus grande famille de récepteurs membranaires. Ils jouent un rôle majeur dans de nombreux processus physiologiques et physiopathologiques, et constituent les cibles de près de la moitié des molécules actives utilisées en thérapeutique. En travaillant ensemble dans le cadre d’un réseau PAI précédent, les partenaires du présent programme ont joué un rôle majeur dans la caractérisation de nombreux RCPGs de mammifères, insectes et levures. Sur la base de cette expérience, ils ont mis en place un réseau qui se propose d'étudier plus avant des aspects généraux et spécifiques des cette importante famille de gènes, avec le but ultime d'améliorer la santé humaine. Le partenariat utilisera des récepteurs et sous-familles de récepteurs spécifiques comme modèles pour approcher le domaine des RCPGs dans son ensemble, car de nombreux aspects étudiés pourront être appliqués à la famille entière. Les principaux modèles étudiés, sur lesquels les partenaires ont construit leur expertise actuelle, incluent les récepteurs d'hormones glycoprotéiques et d'agents chimioattractants chez l'homme et la souris, les récepteurs neuropeptidergiques d'insectes, et les récepteurs aux sucres des levures. Les principaux axes seront les suivants :
Structure des RCPGs, mécanismes d'activation et interactions ligand-récepteur
Nous construirons des modèles tridimensionnels de nos récepteurs d'intérêt, sur la base de la seule structure cristallographique disponible actuellement (rhodopsine bovine), de manière à générer des hypothèses concernant les interactions ligand-récepteur, les mécanismes d'activation et l'organisation oligomérique. Nous testerons systématiquement ces modèles par mutagenèse, et les résultats de ces expériences seront utilisés pour améliorer les modèles. Cette approche sera appliquée à la plupart des récepteurs étudiés, et la modélisation sera supportée par notre partenaire étranger EU1 (L. Pardo, Barcelone). Dans quelques cas, les modèles seront aussi utilisés comme base pour le criblage virtuel de librairies chimiques et le développement de petites molécules agonistes, antagonistes ou modulateurs allostériques.
Oligomérisation des RCPGs
Les RCPGs étaient initialement considérés comme des monomères. Des données plus récentes ont montré que la plupart de ces récepteurs forment des dimères ou oligomères d’ordre supérieur. L'aptitude des RCPGs à former des homo- ou des hétéro-dimères va certainement bouleverser de nombreux aspects de la pharmacologie, et le partenariat a récemment démontré l'existence d'interactions allostériques entre protomères de récepteurs. Nous étudierons plus avant, pour différentes classes de récepteurs, les conséquences fonctionnelles de la dimérisation, en termes de pharmacologie, activation, signalisation et régulation, et explorerons si ces observations s'appliquent aux récepteurs exprimés à des niveaux physiologiques dans des populations cellulaires natives. Les récepteurs de chimiokines, d'hormones glycoprotéiques et du glucose seront les premiers récepteurs étudiés dans ce cadre.
Cascades de signalisation des récepteurs couplés aux protéines G
En plus des cascades classiques activées par les RCPGs via les protéines G hétérotrimériques, une série d’autres cascades, parfois indépendantes des protéines G, ont été décrites. De plus, l’éventail de cascades activées par un récepteur donné peut varier en fonction de l’agoniste utilisé. Nous étudierons les cascades de signalisation des récepteurs aux sucres des levures, des récepteurs peptidergiques d’insectes, et des récepteurs d’agents chimioattractants humains, en nous focalisant sur les cascades originales et les complexes protéiques impliqués dans la transduction des signaux.
Caractérisation fonctionnelle de récepteurs spécifiques en physiologie
Une série de récepteurs spécifiques, dont certains identifiés par les partenaires au cours des programmes PAI précédents, seront étudiés en détail afin de déterminer leur rôle dans les processus physiologiques. Ceci impliquera l'analyse in vitro de leur pharmacologie et du processing de leur ligand, des études de distribution, ainsi que des études in vivo et la génération de modèles transgéniques et knock-out. Nous étudierons, entre autres, les récepteurs d'agents chimioattractants (ChemR23, FPRL2), de certains agents neuromodulateurs, des récepteurs neuropeptidergiques d'insectes, et les récepteurs du glucose/sucrose de la levure et Candida albicans.
Les RCPGs idans les maladies humaines et les modèles animaux de pathologies
Pour les récepteurs de mammafèresmammifères, nous déterminerons leur implicatiojn potentielle dans les maladies humaines, particulièrement l'inflammation, le cancer et les désordres de l'axe neuroendocrinien. Ces études seront conduites en étudiant des échantillons pathologiques humains, et en soumettant les souris modifiées génétiquement à divers modèles de pathologies. Ces modèles seront réalisés avec l'aide d'un groupe de pathologistes (partenaire P5). Les récepteurs étudiés dans ce cadre incluent des récepteurs d’hormones glycoprotéiques, d’agents chimioattractants et d'agents neuromodulateurs. Finalement, l'influence de variations alléliques des gènes ou clusters de gènes de RCPGs dans des modèles murins de maladies pulmonaires seront étudiés par analyse de liaison génétique. Si des RCPGs candidats résultent de cette approche, ils seront étudiés plus spécifiquement chez l'homme et sur modèles murins.
Caractérisation de nouveaux récepteurs et leurs ligands
De nombreux récepteurs orphelins dont les ligands et fonctions sont encore inconnus sont codés par les génomes des mammifères, insectes et levures. Plusieurs partenaires vont s’attacher à la caractérisation de ces récepteurs, par l'identification de leur ligand naturel et de leur fonction biologique. En particulier, les récepteurs humains de nouveaux agents chimioattractants pour les leucocytes, de neuropeptides, de protéines apparentées aux hormones glycoprotéiques et du glucose, les récepteurs peptidergiques d'insectes, et les récepteurs de nutriments de la levure, seront étudiés en utilisant des arguments évolutifs.
Récepteurs olfactifs et aspects évolutifs de la famille des RCPGs
Le réseau inclut des groupes spécialisés dans les récepteurs de levure, d'insectes et de mammifères, apportant une dimension évolutive au programme. Nous interagirons avec un autre réseau PAI dédié à la bioinformatique, de manière à mener des études en profondeur concernant les familles de RCPGs dans le nombre croissant de génomes complets disponibles dan,s les bases de données. Les corrélations entre l'évolution structurale et fonctionnelle des familles de récepteurs et ligands sera étudiée dans ce contexte. Nous réinitialiserons également une étude des récepteurs olfactifs. Après des années d'essais infructueux, l'expression fonctionnelle de récepteurs olfactifs est en effet devenue possible. Nous construirons sur cette base, et démarrerons un programme de protéomique visant à identifier de nouvelles protéines impliquées dans les complexes de signalisation des neurones olfactifs, chez la souris et les insectes. Les aspects évolutifs des récepteurs olfactifs, des protéines associées, et de leur spécificité de ligands sera considérée également.
Intégration dans les réseaux internationaux
Ce programme sera connecté par certains de ses membres à plusieurs réseaux européens (FP6) dédiés aux mêmes thèmes. Ceci inclut un programme STREP “GPCRs” impliquant le partenaire P1 (comme coordinateur) et EU1, un projet intégré “INNOCHEM”, incluant les partenaires P1 et P4, un réseau d'excellence “EADGENE” incorporant le partenaire P5 et un réseau Marie-Curie “CANTRAIN” impliquant le partenaire P3.
