Exploration structurale et dynamique du phénomène d'activation des récepteurs P2Xs par de nouveaux outils optochimiques

Exploration of the P2X pore gating mechanism using novel optochemical tools

• Auteur / Autrice : Chloé Habermacher
• Direction : Thomas Grutter
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurobiologie moléculaire
• Date : Soutenance le 25/09/2015
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Strasbourg ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Chémo-biologie synthétique et thérapeutique (Strasbourg ; 2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Marcel Hibert
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pierre-Jean Corringer, Philippe Rondard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sondes moléculaires

Dérivés

Azobenzène

Complexes récepteur-ligand

Optogénétique

Récepteurs purinergiques P2X

Neurobiologie moléculaire

Mots clés libres

P2XR

Azobenzènes

Optogating

Sonde moléculaire

P2XR

Azobenzene

Optogating

Photo-switchable tweezers

Résumé

Les récepteurs purinergiques P2Xs sont impliqués dans de nombreux processus physiopathologiques et représentent des cibles thérapeutiques majeures. Leur étude souffre néanmoins d’un manque de molécules pharmacologiques sélectives des différents sous-types et les mécanismes impliqués dans les transitions allostériques restent putatifs.Nous avons développé des outils optochimiques innovants, dérivés d’azobenzènes permettant une maîtrise spatiale et temporelle inégalée de la fonctionnalité du récepteur : d’une part,un outil dérivé d’une stratégie de pharmacologie optogénétique contrôlant l’activité d’un récepteur ingéniéré et d’autre part, une sonde moléculaire capable d’induire des mouvements entre des résidus au sein de la protéine et d’étudier les mécanismes lors de l’activation. Ces travaux nous ont permis de proposer un nouveau mécanisme d’activation du récepteur. Ces deux outils pourraient être utilisés sur d’autres cibles pour des investigations moléculaires et physiologiques.

Purinergic P2X receptors are implicated in a diverse range of physiopathological processes and are therefore promising therapeuthic target. Their study suffers from the lack of pharmacological tools selective of one subtype only and mechanisms by which the receptor switches between different conformational states remain elusive.We have developed novel optochemical tools based on azobenzene derivatives to obtain a spatio temporal control of the functionality of the receptor. Inspired by optogenetic pharmacology, we have designed an engineered receptor to control electrical activity of cultured neurons. Molecular photo-switchable tweezers have been developed to explore allosteric transitions of the protein and giving new insights into the P2X pore gating mechanism. This approach provides data enabling us to purpose a new model of the active state. The versability of the two strategies makes these tools promising for molecular and physiological studies of other membrane proteins.