Etude de la signalisation du récepteur métabotropique de type 5 à l'aide de la photopharmacologie

Study of the metabotropic glutamate receptor 5 signaling using photopharmacology

• Auteur / Autrice : Iona Truong
• Direction : Cyril Goudet
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 12/12/2024
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé (Montpellier ; Ecole Doctorale ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : IGF - Institut de Génomique Fonctionnelle
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : ETUDE MÉCANISMES MOLÉCULAIRES ET STRUCTURAUX DE LA NEUROMODULATION
• Jury : Président / Présidente : Julie Le merrer
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Cyril Goudet, Laetitia Mony, Ludovic Tricoire
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laetitia Mony, Ludovic Tricoire

Mots clés

Mots clés libres

Neuropharmacologie

Récepteur mGlu5

Signalisation

Neuropharmacology

MGlu5 receptor

Signalisation

Résumé

Le récepteur métabotropique du glutamate de type 5 (mGlu5) est un récepteur couplé aux protéines G, impliqué dans la plasticité synaptique et les processus de mémorisation. Le récepteur mGlu5 est un acteur moléculaire dans de multiples pathologies du système nerveux telles que la maladie d’Alzheimer, et pour lesquelles il représente une cible thérapeutique d’intérêt. De nombreuses études s’intéressent donc à la pharmacologie du ce récepteur. Récemment s’est développée la photopharmacologie, une approche innovante permettant de moduler l’activité d’un récepteur grâce à des ligands photocontrôlables. Par rapport à la pharmacologie classique, cette technique permet un meilleur contrôle temporel de l’activité du ligand sur son récepteur et de se rapprocher de l’activation dynamique et transitoire des récepteurs synaptiques. Dans ce contexte, l’objectif principal de mon projet de thèse est d’utiliser des ligands photocontrôlables afin d’étudier l’effet d’un traitement photopharmacologique rythmique sur les mécanismes de signalisation en aval du récepteur mGlu5. Dans un premier temps, j’ai participé à la caractérisation de nouveaux modulateurs allostériques positifs et négatifs (PAM et NAM) photocontrôlables spécifiques du récepteur mGlu5 dont j’ai pu tester les capacités à contrôler dynamiquement la signalisation du récepteur. Cela m’a notamment permis de valider le premier NAM inactif au repos et activable à la lumière, le MCS1965, en tant qu’outils permettant un contrôle optique précis du récepteur mGlu5. Dans un second temps, j’ai utilisé Alloswitch-1, un NAM spécifique du récepteur mGlu5 inactivable à la lumière afin de comparer l’effet d’une activation rythmique par rapport à une activation continue sur différents paramètres cellulaires. Les résultats ont montré que l’application d’un traitement photopharmacologique rythmique permet une synchronisation des activités calciques d’une population de cellules HEK293 exprimant le récepteur mGlu5. Enfin, dans un troisième temps, je me suis intéressée aux partenaires moléculaires du récepteur mGlu5 à l’aide d’une technique de marquage de proximité innovante, l’approche APEX, permettant une analyse de l’interactome entier du récepteur. J’ai pu valider cette approche au sein de neurones corticaux murins et l’objectif, à terme, sera d’explorer les dérégulations au sein des interacteurs du récepteur mGlu5 dans un contexte de la maladie d’Alzheimer et d’essayer de les renverser par photopharmacologie. Dans sa globalité, ce projet de thèse ouvre de nouvelles perspectives quant à l’utilisation de la photopharmacologie dans l’approfondissement de la compréhension des fonctions cellulaires propres aux récepteurs neuronaux avec une haute résolution spatiale et temporelle.

The metabotropic glutamate receptor type 5 (mGlu5) is a G protein-coupled receptor, which is involved in synaptic plasticity and memory processes. The mGlu5 receptor is a molecular player in multiple nervous system pathologies such as Alzheimer's disease, for which it represents a therapeutic target of interest. Numerous studies are therefore focusing on the pharmacology of this receptor. Photopharmacology, an innovative approach to modulating the activity of a receptor using photocontrollable ligands, has recently been developed. Compared with conventional pharmacology, this technique allows better temporal control of the activity of the ligand on its receptor, and brings us closer to the dynamic and transient activation of synaptic receptors. In this context, the main objective of my thesis project is to use photocontrollable ligands to study the effect of a rhythmic photopharmacological treatment on the downstream signalling mechanisms of the mGlu5 receptor. First, I participated in the characterisation of new photocontrollable positive and negative allosteric modulators (PAM and NAM) specific to the mGlu5 receptor, which I was able to test for their ability to dynamically control receptor signalling. In particular, this enabled me to validate the first resting-state inactive light-activatable NAM, MCS1965, as a tool for precise optical control of the mGlu5 receptor. Secondly, I used Alloswitch-1, a light-inactivatable mGlu5 receptor-specific NAM, to compare the effect of rhythmic versus continuous activation on different cellular parameters. The results showed that the application of a rhythmic photopharmacological treatment synchronised the calcium activities of a population of HEK293 cells expressing the mGlu5 receptor. Finally, I focused on the molecular partners of the mGlu5 receptor using an innovative proximity labelling technique, the APEX approach, which enables the entire interactome of the receptor to be analysed. I have been able to validate this approach in murine cortical neurons and the ultimate aim will be to explore deregulations within the mGlu5 receptor interactors in the context of Alzheimer's disease and try to reverse them using photopharmacology. Overall, this thesis project opens up new prospects for the use of photopharmacology to gain a deeper understanding of the cellular functions specific to neuronal receptors with high spatial and temporal resolution.