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Thèses et Mémoire de l'Université de Strasbourg

Structure et Dynamique du Récepteur Nicotinique

MOUROT, Alexandre (2004) Structure et Dynamique du Récepteur Nicotinique. Thèses de doctorat, Université Louis Pasteur.

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Résumé

Le travail de cette thèse a porté sur le récepteur nicotinique (nAChR), une protéine membranaire allostérique qui appartient à la grande famille des récepteurs canaux extracellulaires. Le nAChR intervient dans la transduction d’un signal chimique en signal électrique au niveau de la membrane postsynaptique de la jonction neuromusculaire et de celle de synapses nicotiniques centrales. Le neuromédiateur acétylcholine, en se liant au nAChR, provoque l’ouverture du canal et la dépolarisation de la membrane. En présence continue d’agoniste, le récepteur entre ensuite dans un état fermé réfractaire à toute stimulation : on parle de phénomène de désensibilisation. La connaissance structurale du nAChR a connu ces dernières années un véritable essor, mais la dynamique moléculaire du récepteur est toujours imprécise. Nous avons donc décidé d’étudier la dynamique structurale du nAChR, au cours de la désensibilisation, à l’aide d’une technique développée dans notre laboratoire : le marquage de photoaffinité dynamique. Cette technique repose sur l’incubation, à l’obscurité, d’un agoniste photosensible avec le nAChR, et ceci pendant un temps déterminé à l’aide d’un appareil de mélange rapide. Une photolyse flash permet ensuite de « photographier » le récepteur dans un état conformationnel transitoire. Nous avons dans un premier temps synthétisé l’agoniste photosensible et radiomarqué [3H]AC5 et établi sa caractérisation pharmacologique. Les profils d’incorporation de cette sonde se sont révélés être intimement liés à l’état conformationnel du nAChR. La construction d’un modèle moléculaire, basé sur la structure d’une protéine soluble homologue au nAChR, nous a permis d’entrevoir les réorganisations structurales qui s’opèrent au cours de la désensibilisation du nAChR. Nous proposons un modèle de réarrangement quaternaire dans lequel les sous-unités du nAChR subiraient une rotation concertée, en accord avec la théorie de l’allostérie selon Monod-Wyman-Changeux. The focus of this thesis is the nicotinic acetylcholine receptor (nAChR), a transmembrane allosteric protein that belongs to the Ligand Gated Ion Channel (LGIC) family. This receptor is located at the postsynaptic membrane of the neuromuscular junction and the neuronal synapse; it converts a chemical signal into an electrical one. Upon binding, the neurotransmitter acetylcholine leads to ion channel gating and to the depolarization of the membrane. Continuous exposure to its agonist drives the nAChR to a closed state: this molecular phenomenon is called desensitization. In the last couple of years considerable progress has been made in the understanding of the nAChR structure, however the dynamics of the receptor is still elusive. We thus sought to study, at the molecular level, the allosteric transitions governing the regulation of the nicotinic receptor. This can be achieved using a technique developed in our laboratory: dynamic photolabelling with photoactivatable cholinergic agonists. Dynamic photoaffinity labeling combines the power of photochemical covalent bond formation with rapid mixing techniques. A stopped-flow mixing device adapted with a photochemical quenching system was used to analyze the structural reorganization at the ACh binding site. We first synthesized the photosensitive radiolabeled nicotinic agonist [3H]AC5. This molecule was then tested for its pharmacological properties. The photoincorporation of this probe is highly dependent on nAChR conformationnal state. A molecular model of the ligand binding domain, based on the atomic structure of a soluble homologous protein, allowed us to propose a model for the allosteric transition governing the nAChR during desensitization. This study suggests a concerted rotation of all five subunits of the nAChR, in agreement with the Monod- Wyman-Changeux theory of allosteric transitions.

Type d'EPrint:Thèse de doctorat
Sujets:CL Classification > DDC Dewey Decimal Classification > 500 Sciences de la nature et mathématiques > 570 Sciences de la vie. Biologie. Biochimie > 572 Biochimie
Classification Thèses Unistra > Santé > Sciences de la vie, biologie, biochimie > 570 Sciences de la vie. Biologie. Biochimie > 572 Biochimie

UNERA Classification UNERA > ACT Domaine d'activité UNERA > ACT-2 Bio-industries, biotechnologies
UNERA Classification UNERA > DISC Discipline UNERA > DISC-16 Sciences de la vie et de la santé, psychologie
Code ID:896
Déposé le :07 Février 2005

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