Nouveaux éléments sur la structure, fonction et pharmacologie des récepteurs delta (GluD)

New insights on the structure, function and pharmacology of delta receptors (GluD)

• Auteur / Autrice : Laura Piot
• Direction : Pierre Paoletti, Laetitia Mony
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurobiologie
• Date : Soutenance le 20/12/2021
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cerveau, cognition, comportement (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de biologie de l'École normale supérieure (Paris ; 2010-....)
• Jury : Président / Présidente : Bruno Miroux
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre-Jean Corringer, Ingo Greger
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Julie Perroy, Jean-Philippe Pin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fluorimétrie

Canaux ioniques

Neurotransmetteurs -- Récepteurs

Récepteurs du glutamate

GABA

Neurobiologie moléculaire

Électrophysiologie

Mots clés libres

GABA

Delta

Fluorométrie

Neurotransmission

Récepteurs ionotropiques du glutamate

Synapse

GABA

Delta

Fluorometry

Neurotransmission

Résumé

Les récepteurs ionotropiques du glutamate (iGluRs) sont les principaux médiateurs de la transmission excitatrice dans le système nerveux central (SNC) des Vertébrés. Il a longtemps été considéré que les réponses biologiques provoquées par les iGluRs étaient nécessairement liées au flux d’ions à travers leur canal, d’où l’appellation « ionotropique ». Toutefois de nombreuses données indiquent que plusieurs membres de cette classe de récepteurs peuvent provoquer des signalisations intracellulaires sans ouverture de leur canal. C’est le cas des récepteurs delta, classe comprenant deux membres (GluD1 et GluD2) et qui joue des rôles clé dans la formation des synapses et la régulation de la transmission synaptique par le biais de signalisations non ionotropiques. Toutefois les mécanismes moléculaires de fonctionnement et de signalisation des récepteurs GluD, ainsi que leur pharmacologie, restent mal compris à ce jour, par manque d’outils appropriés pour leur étude. Durant ma thèse, j’ai développé deux méthodes d’étude des récepteurs GluD1: (i) un mutant ouvert de façon constitutive permettant l’étude de GluD1 par électrophysiologie cellulaire classique, et (ii) une technique de fluorescence dite de ‘voltage-clamp fluorometry’ ou VCF pour détecter en temps réel des changements de conformation locaux au sein de GluD1. Ces outils offrent un moyen sans précédent d’étude de la pharmacologie et des mécanismes moléculaires de transduction du signal dans cette classe de récepteurs. J’ai ainsi pu caractériser et quantifier la sensibilité des récepteurs GluD1 à une série de ligands synthétiques et naturels.

Ionotropic glutamate receptors (iGluRs) are the main mediators of excitatory transmission in the vertebrate central nervous system (CNS). It has long been considered that the biological responses elicited by iGluRs were necessarily related to the flow of ions through their channel, hence the name "ionotropic". However, many data indicate that several members of this class of receptors can induce intracellular signaling without opening their channel. This is the case of delta receptors, a class comprising two members (GluD1 and GluD2) which plays key roles in synapse formation and the regulation of synaptic transmission through non-ionotropic signaling. However, the molecular mechanisms of GluD receptor function and signaling, as well as their pharmacology, still remain poorly understood, due to a lack of appropriate tools for their study. During my thesis, I developed two methods to study GluD1 receptors: (i) a constitutively open mutant allowing the study of GluD1 by classical cell electrophysiology, and (ii) a fluorescence technique called 'voltage-clamp fluorometry' or VCF to detect in real time local conformational changes within GluD1. These tools offer an unprecedented means to study the pharmacology and molecular mechanisms of signal transduction in this class of receptors. I was thus able to characterize and quantify the sensitivity of GluD1 receptors to a series of synthetic and natural ligands.