Le fonctionnement de récepteurs clés de la communication neuronale décodé

Publié par Isabelle le 18/10/2021 à 13:00
Source: CNRS INC

© Guillaume Lebon
De nombreuses pathologies du système nerveux central, comme l'autisme, la maladie de Parkinson, la schizophrénie, l'anxiété ou encore la dépression, sont liées au dysfonctionnement des neurotransmetteurs et de leurs récepteurs. La mise au point (Graphie) de médicaments ou de thérapies contre ces dysfonctionnements nécessite une meilleure compréhension moléculaire et chimique des mécanismes d'activation (Activation peut faire référence à :) des récepteurs des neurotransmetteurs. C'est chose faite pour l'un des récepteurs du glutamate, le principal neurotransmetteur (Les neurotransmetteurs, ou neuromédiateurs, sont des composés chimiques...) excitateur du cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite...), grâce à une collaboration entre la France, l'Inde et l'Angleterre (L’Angleterre (England en anglais) est l'une des quatre nations constitutives du Royaume-Uni....).

Ces résultats, publiés dans la revue Cell Reports, ont permis de mettre en évidence certaines structures moléculaires qui contrôlent la transmission du signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe...) entre les neurones.

Le cerveau humain est composé de milliards de neurones interconnectés par les synapses. Les réseaux de communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle,...) neuronaux ainsi formés sont fondamentaux pour les fonctions cérébrales telles que les processus d'apprentissage (L’apprentissage est l'acquisition de savoir-faire, c'est-à-dire le processus...) ou la mémoire (D'une manière générale, la mémoire est le stockage de l'information. C'est aussi le souvenir...). Les synapses sont le lieu d'échanges des molécules de la communication entre les neurones, aussi appelées neurotransmetteurs, tels que le glutamate. Le glutamate, libéré dans la synapse, est capté par des récepteurs membranaires qui participent à la modulation de l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) neuronale. Parmi ceux-ci, le récepteur métabotropique du glutamate de sous type 5, mGlu5, joue (La joue est la partie du visage qui recouvre la cavité buccale, fermée par les...) un rôle clé dans le fonctionnement synaptique. Son dysfonctionnement étant associé à plusieurs pathologies du système nerveux (Le système nerveux est un système en réseau formé des organes des sens, des...) central, tels que l'autisme (Le terme autisme tend a désigner aujourd'hui un trouble affectant la personne dans trois...), les douleurs chroniques, la maladie de Parkinson (La maladie de Parkinson est une maladie neurologique chronique affectant le système nerveux...) ou encore la schizophrénie (Le terme de schizophrénie regroupe de manière générique un ensemble...), comprendre ses mécanismes d'activation à l'échelle atomique est essentiel pour mettre au point de nouveaux médicaments pour traiter ces maladies.

En collaboration avec une équipe du National Centre for Biological Sciences, Tate Institute of Fundamental Research (NCBS-TIFR, Bangalore, Inde), du Laboratory of Molecular Biology du Medical Research Council (MRC-LMB, Cambridge, Angleterre), du Paul Scherrer Institute en Suisse (PSI, Villigen, Suisse), et du Laboratory of Medicinal Chemistry and Synthesis (MCS, Barcelone (Barcelone (Barcelona en catalan et en castillan) est une commune de Catalogne - Espagne, située...), Espagne), des scientifiques de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) de génomique (La génomique est une discipline de la biologie moderne. Elle étudie le fonctionnement...) fonctionnelle (En mathématiques, le terme fonctionnelle se réfère à certaines fonctions....) (CNRS/INSERM/Université de Montpellier) ont résolu la structure tridimensionnelle du récepteur mGlu5 lié à des agents chimiques modulant son activité.

Grâce à la microscopie (La microscopie est l'observation d'un échantillon (placé dans une préparation microscopique...) en condition cryogénique sur les microscopes du LMB de Cambridge, ils ont étudié la diversité des changements de conformation (En chimie, la conformation d'une molécule est l'arrangement spatial des atomes qui la composent....) qui permettent la transmission du message (La théorie de l'information fut mise au point pour déterminer mathématiquement le taux...) chimique par le récepteur mGlu5, phénomène appelé transduction du signal. Ils ont ensuite décomposé le fonctionnement moléculaire de ce récepteur et de son domaine membranaire encore plus en détails en combinant la cristallographie des rayons X et l'utilisation d'un modulateur photosensible qui permet de contrôler l'activité du récepteur avec la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...).

Ces structures tridimensionnelles et l'analyse fonctionnelle réalisée en collaboration avec des chercheurs du Centre de biochimie (La biochimie est la discipline scientifique qui étudie les réactions chimiques ayant lieu...) structurale (CBS) et l'Institut des biomolécules Max Mousseron (IBMM) de Montpellier ont permis de mettre en évidence les bases structurales et moléculaires qui contrôlent l'équilibre des conformations responsables de la transduction du signal. Ces résultats ont été publiés dans la revue Cell Reports et devraient aider à lutter contre les pathologies du système nerveux central dans lesquelles le récepteur est impliqué.


Structure 3D du neurorécepteur métabotropique du glutamate humain de sous type 5, mGlu5, obtenue en cryo-microsocpie électronique.
© Guillaume (Guillaume est un prénom masculin d'origine germanique. Le nom vient de Wille, volonté et Helm,...) Lebon

Référence:
Agonists and allosteric modulators promote signaling from different metabotropic glutamate receptor 5 conformations
Chady Nasrallah, Giuseppe Cannone, Julie Briot, Karine Rottier, Alice E. Berizzi, Chia-Ying Huang, Robert B. Quast, Francois Hoh, Jean-Louis Banères, Fanny Malhaire, Ludovic Berto, Anaëlle Dumazer, Joan Font-Ingles, Xavier Gómez-Santacana, Juanlo Catena (Catena (pluriel catenae) est un mot féminin d'origine latine qui signifie série ou chaînes. Une...), Julie Kniazeff, Cyril Goudet, Amadeu Llebaria, Jean-Philippe Pin (Pin désigne :), Kutti R. Vinothkumar et Guillaume Lebon, Cell Reports 31 août 2021.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.celrep.2021.109648

Contact:
- Guillaume Lebon - Chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la...), Institut de génomique fonctionnelle (CNRS/INSERM/Université de Montpellier) - guillaume.lebon at igf.cnrs (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand...).fr
- Christophe Cartier dit Moulin (Un moulin est une machine à moudre les grains de céréale en farine et, par analogie,...) - Chercheur à l'Institut parisien de chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à...) moléculaire & Chargé de mission pour la communication scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui...) de l'INC - inc.communication at cnrs.fr
- Anne-Valérie Ruzette - Chargée scientifique pour la communication - Institut de chimie du CNRS - anne-valerie.ruzette at cnrs.fr
- Stéphanie Younès - Responsable Communication - Institut de chimie du CNRS - inc.communication at cnrs.fr
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