Paired activation of two components within muscarinic M3 receptor dimers is required for recruitment of beta-arrestin-1 to the plasma membrane.

beta-Arrestins regulate the functioning of G protein-coupled receptors in a variety of cellular processes including receptor-mediated endocytosis and activation of signaling molecules such as ERK. A key event in these processes is the G protein-coupled receptor-mediated recruitment of beta-arrestins to the plasma membrane. However, despite extensive knowledge in this field, it is still disputable whether activation of signaling pathways via beta-arrestin recruitment entails paired activation of receptor dimers. To address this question, we investigated the ability of different muscarinic receptor dimers to recruit beta-arrestin-1 using both co-immunoprecipitation and fluorescence microscopy in COS-7 cells. Experimentally, we first made use of a mutated muscarinic M(3) receptor, which is deleted in most of the third intracellular loop (M(3)-short). Although still capable of activating phospholipase C, this receptor loses almost completely the ability to recruit beta-arrestin-1 following carbachol stimulation in COS-7 cells. Subsequently, M(3)-short was co-expressed with the M(3) receptor. Under these conditions, the M(3)/M(3)-short heterodimer could not recruit beta-arrestin-1 to the plasma membrane, even though the control M(3)/M(3) homodimer could. We next tested the ability of chimeric adrenergic muscarinic alpha(2)/M(3) and M(3)/alpha(2) heterodimeric receptors to co-immunoprecipitate with beta-arrestin-1 following stimulation with adrenergic and muscarinic agonists. beta-Arrestin-1 co-immunoprecipitation could be induced only when carbachol or clonidine were given together and not when the two agonists were supplied separately. Finally, we tested the reciprocal influence that each receptor may exert on the M(2)/M(3) heterodimer to recruit beta-arrestin-1. Remarkably, we observed that M(2)/M(3) heterodimers recruit significantly greater amounts of beta-arrestin-1 than their respective M(3)/M(3) or M(2)/M(2) homodimers. Altogether, these findings provide strong evidence in favor of the view that binding of beta-arrestin-1 to muscarinic M(3) receptors requires paired stimulation of two receptor components within the same receptor dimer.

On the existence and function of galanin receptor heteromers in the central nervous system

Galanin receptor (GalR) subtypes 1-3 linked to central galanin neurons may form heteromers with each other and other types of G protein-coupled receptors in the central nervous system (CNS). These heteromers may be one molecular mechanism for galanin peptides and their N-terminal fragments (gal 1-15) to modulate the function of different types of glia-neuronal networks in the CNS, especially the emotional and the cardiovascular networks. GalR-5-HT1A heteromers likely exist with antagonistic GalR-5-HT1A receptor-receptor interactions in the ascending midbrain raphe 5-HT neuron systems and their target regions. They represent a novel target for antidepressant drugs. Evidence is given for the existence of GalR1-5-HT1A heteromers in cellular models with trans-inhibition of the protomer signaling. A GalR1-GalR2 heteromer is proposed to be a galanin N-terminal fragment preferring receptor (1-15) in the CNS. Furthermore, a GalR1-GalR2-5-HT1A heterotrimer is postulated to explain why only galanin (1-15) but not galanin (1-29) can antagonistically modulate the 5-HT1A receptors in the dorsal hippocampus rich in gal fragment binding sites. The results underline a putative role of different types of GalR-5-HT1A heteroreceptor complexes in depression. GalR antagonists may also have therapeutic actions in depression by blocking the antagonistic GalR-NPYY1 receptor interactions in putative GalR-NPYY1 receptor heteromers in the CNS resulting in increases in NPYY1 transmission and antidepressant effects. In contrast the galanin fragment receptor (a postulated GalR1-GalR2 heteromer) appears to be linked to the NPYY2 receptor enhancing the affinity of the NPYY2 binding sites in a putative GalR1-GalR2-NPYY2 heterotrimer. Finally, putative GalR-α2-adrenoreceptor heteromers with antagonistic receptor-receptor interactions may be a widespread mechanism in the CNS for integration of galanin and noradrenaline signals also of likely relevance for depression

Targeting striatal metabotropic glutamate receptor type 5 in Parkinson's disease: bridging molecular studies and clinical trials

Metabotropic glutamate (mGlu) receptors are G protein-coupled receptors expressed primarily on neurons and glial cells modulating the effects of glutamatergic neurotransmission. The pharmacological manipulation of these receptors has been postulated to be valuable in the management of some neurological disorders. Accordingly, the targeting of mGlu5 receptors as a therapeutic approach for Parkinson's disease (PD) has been proposed, especially to manage the adverse symptoms associated to chronic treatment with classical PD drugs. Thus, the specific pharmacological blocking of mGlu5 receptors constitutes one of the most attractive non-dopaminergic-based strategies for PD management in general and for the L-DOPA-induced diskynesia (LID) in particular. Overall, we provide here an update of the current state of the art of these mGlu5 receptor-based approaches that are under clinical study as agents devoted to alleviate PD symptoms.

Alpha2-Adrenoceptor-mediated vascular responses induced by dexmedetomidine

Alpha2-Adrenoceptors are cell-surface G protein coupled receptors that mediate many of the effects of the catecholamines noradrenaline and adrenaline. The three human α2-adrenoceptor subtypes are widely expressed in different tissues and organs, and they mediate many different physiological and pharmacological effects in the central and peripheral nervous system and as postsynaptic receptors in target organs. Previous studies have demonstrated that α2-adrenoceptors mediate both vascular constriction and dilatation in humans. Large inter-individual variation has been observed in the vascular responses to α2-adrenoceptor activation in clinical studies. All three receptor subtypes are potential drug targets. It was therefore considered important to further elucidate the details of adrenergic vascular regulation and its genetic variation, since such knowledge may help to improve the development of future cardiovascular drugs and intensive care therapies. Dexmedetomidine is the most selective and potent α2-adrenoceptor agonist currently available for clinical use. When given systemically, dexmedetomidine induces nearly complete sympatholysis already at low concentrations, and postsynaptic effects, such vasoconstriction, can be observed with increasing concentrations. Thus, local infusions of small doses of dexmedetomidine into dorsal hand veins and the application of pharmacological sympathectomy with brachial plexus block provide a means to assess drug-induced peripheral vascular responses without interference from systemic pharmacological effects and autonomic nervous system regulation. Dexmedetomidine was observed to have biphasic effects on haemodynamics, with an initial decrease in blood pressure at low concentrations followed by substantial increases in blood pressure and coronary vascular resistance at high concentrations. Plasma concentrations of dexmedetomidine that significantly exceeded the recommended therapeutic level did not reduce myocardial blood flow below the level that is observed with the usual therapeutic concentrations and did not induce any evident myocardial ischaemia in healthy subjects. Further, it was demonstrated that dexmedetomidine also had significant vasodilatory effects through activation of endothelial nitric oxide synthesis, and thus when the endothelial component of the blood vessel response to dexmedetomidine was inhibited, peripheral vasoconstriction was augmented. Hand vein constriction responses to α2-adrenoceptor activation by dexmedetomidine were only weakly associated with the constriction responses to α1-adrenoceptor activation, pointing to independent cellular regulation by these two adrenoceptor classes. Substantial inter-individual variation was noted in the venous constriction elicited by activation of α2-adrenoceptors by dexmedetomidine. In two study populations from two different continents, a single nucleotide polymorphism in the PRKCB gene was found to be associated with the dorsal hand vein constriction response to dexmedetomidine, suggesting that protein kinase C beta may have an important role in the vascular α2-adrenoceptor signalling pathways activated by dexmedetomidine.

Homogeneous assay technologies in drug screening: Quenching Resonance Energy Transfer (QRET) technique

Information gained from the human genome project and improvements in compound synthesizing have increased the number of both therapeutic targets and potential lead compounds. This has evolved a need for better screening techniques to have a capacity to screen number of compound libraries against increasing amount of targets. Radioactivity based assays have been traditionally used in drug screening but the fluorescence based assays have become more popular in high throughput screening (HTS) as they avoid safety and waste problems confronted with radioactivity. In comparison to conventional fluorescence more sensitive detection is obtained with time-resolved luminescence which has increased the popularity of time-resolved fluorescence resonance energy transfer (TR-FRET) based assays. To simplify the current TR-FRET based assay concept the luminometric homogeneous single-label utilizing assay technique, Quenching Resonance Energy Transfer (QRET), was developed. The technique utilizes soluble quencher to quench non-specifically the signal of unbound fraction of lanthanide labeled ligand. One labeling procedure and fewer manipulation steps in the assay concept are saving resources. The QRET technique is suitable for both biochemical and cell-based assays as indicated in four studies:1) ligand screening study of β2 -adrenergic receptor (cell-based), 2) activation study of Gs-/Gi-protein coupled receptors by measuring intracellular concentration of cyclic adenosine monophosphate (cell-based), 3) activation study of G-protein coupled receptors by observing the binding of guanosine-5’-triphosphate (cell membranes), and 4) activation study of small GTP binding protein Ras (biochemical). Signal-to-background ratios were between 2.4 to 10 and coefficient of variation varied from 0.5 to 17% indicating their suitability to HTS use.

Muscarinic toxins : characterization of adrenoceptor binding and applicability of membrane anchoring via glycosylphosphatidylinositol tail

Adrenoceptors (ARs), G-protein coupled receptors (GPCRs) at the plasma membrane, respond to endogenous catecholamines noradrenaline and adrenaline. These receptors mediate several important physiological functions being especially important in the cardiovascular system and in the regulation of smooth muscle contraction. Impairments in the function of these receptors can thus lead to severe diseases and disorders such as to cardiovascular diseases and benign prostatic hyperplasia. The Eastern green mamba (Dendroaspis angusticeps) venom has been shown to contain toxins that can antagonize the functions of GPCRs. The most well-known are muscarinic toxins (MTs) targeting muscarinic acetylcholine receptors (mAChRs) with high affinity and selectivity. However, some reports have indicated that these toxins might also act on the α1- and α2-ARs which can be divided into various subtypes; the α1-ARs to α1A-, α1B- and α1D-ARs and α2-ARs to α2A-, α2B- and α2C-ARs. In this thesis, the interaction of four common MTs (MT1, MT3, MT7 and MTα) with the adrenoceptors was characterized. It was also evaluated whether these toxins could be anchored to the plasma membrane via glycosylphosphatidylinositol (GPI) tail. Results of this thesis reveal that muscarinic toxins are targeting several α-adrenoceptor subtypes in addition to their previously identified target receptors, mAChRs. MTα was found to interact with high affinity and selectivity with the α2B-AR whereas MT7 confirmed its selectivity for the M1 mAChR. Unlike MTα and MT7, MT1 and MT3 have a broad range of target receptors among the α-ARs. All the MTs characterized were found to behave as non-competitive antagonists of receptor action. The interaction between MTα and the α2B-AR was studied more closely and it was observed that the second extracellular loop of the receptor functions as a structural entity enabling toxin binding. The binding of MTα to the α2B-AR appears to be rather complex and probably involves dimerized receptor. Anchoring MTs to the plasma membrane did not interfere with their pharmacological profile; all the GPI-anchored toxins created retained their ability to block their target receptors. This thesis shows that muscarinic toxins are able to target several subtypes of α-ARs and mAChRs. These toxins offer thus a possibility to create new subtype specific ligands for the α-AR subtypes. Membrane anchored MTs on the other hand could be used to block α-AR and mAChR actions in disease conditions such as in hypertension and in gastrointestinal and urinary bladder disorders in a cell-specific manner and to study the physiological functions of ARs and mAChRs in vivo in model organisms.

Studies on membrane properties of cholesterol and 3-beta modified sterol analogs

Cholesterol (Chol) is an important lipid in cellular membranes functioning both as a membrane fluidity regulator, permeability regulator and co-factor for some membrane proteins, e.g. G-protein coupled receptors. It also participates in the formation of signaling platforms and gives the membrane more mechanical strenght to prevent osmotic lysis of the cell. The sterol structure is very conserved and already minor structural modifications can completely abolish its membrane functions. The right interaction with adjacent lipids and the preference of certain lipid structures over others are also key factors in determining the membrane properties of cholesterol. Because of the many important properties of cholesterol it is of value to understand the forces and structural properties that govern the membrane behavior of this sterol. In this thesis we have used established fluorescence spectroscopy methods to study the membrane behavior of both cholesterol and some of its 3β-modified analogs. Using several fluorescent probes we have established how the acyl chain order of the two main lipid species, sphingomyelin (SM) and phosphatidylcholine (PC) affect sterol partitioning as well as characterized the membrane properties of 3β-aminocholesterol and cholesteryl phosphocholine. We concluded that cholesterol prefers SM over PC at equal acyl chain order, indicating that other structural properties besides the acyl chain order are important for sphingomyelin-sterol interactions. A positive charge at the 3β position only caused minor changes in the sterol membrane behavior compared to cholesterol. A large phosphocholine head group caused a disruption in membrane packing together with other membrane lipids with large head groups, but was also able to form stable fluid bilayers together with ceramide and cholesterol. The Ability of the large head group sterol to form bilayers together with ceramide was further explored in the last paper where cholesteryl phosphocholine/ceramide (Chol-PC/Cer) complexes were successfully used to transfer ceramide into cultured cells.

Molecular biology of the kallikrein-kinin system: from structure to function

The participation of the kallikrein-kinin system, comprising the serine proteases kallikreins, the protein substrates kininogens and the effective peptides kinins, in some pathological processes like hypertension and cardiovascular diseases is still a matter of controversy. The use of different experimental set-ups in concert with the development of potent and specific inhibitors and antagonists for the system has highlighted its importance but the results still lack conclusivity. Over the last few years, transgenic and gene-targeting technologies associated with molecular biology tools have provided specific information about the elusive role of the kallikrein-kinin system in the control of blood pressure and electrolyte homeostasis. cDNA and genomic sequences for kinin receptors B2 and B1 from different species were isolated and shown to encode G-protein-coupled receptors and the structure and pharmacology of the receptors were characterized. Transgenic animals expressing an overactive kallikrein-kinin system were established to study the cardiovascular effects of these alterations and the results of these investigations further corroborate the importance of this system in the maintenance of normal blood pressure. Knockout animals for B2 and B1 receptors are available and their analysis also points to the role of these receptors in cardiovascular regulation and inflammatory processes. In this paper the most recent and relevant genetic animal models developed for the study of the kallikrein-kinin system are reviewed, and the advances they brought to the understanding of the biological role of this system are discussed.

Purinergic signalling: past, present and future

The discovery of non-adrenergic, non-cholinergic neurotransmission in the gut and bladder in the early 1960's is described as well as the identification of adenosine 5'-triphosphate (ATP) as a transmitter in these nerves in the early 1970's. The concept of purinergic cotransmission was formulated in 1976 and it is now recognized that ATP is a cotransmitter in all nerves in the peripheral and central nervous systems. Two families of receptors to purines were recognized in 1978, P1 (adenosine) receptors and P2 receptors sensitive to ATP and adenosine diphosphate (ADP). Cloning of these receptors in the early 1990's was a turning point in the acceptance of the purinergic signalling hypothesis and there are currently 4 subtypes of P1 receptors, 7 subtypes of P2X ion channel receptors and 8 subtypes of G protein-coupled receptors. Both short-term purinergic signalling in neurotransmission, neuromodulation and neurosecretion and long-term (trophic) purinergic signalling of cell proliferation, differentiation, motility, death in development and regeneration are recognized. There is now much known about the mechanisms underlying ATP release and extracellular breakdown by ecto-nucleotidases. The recent emphasis on purinergic neuropathology is discussed, including changes in purinergic cotransmission in development and ageing and in bladder diseases and hypertension. The involvement of neuron-glial cell interactions in various diseases of the central nervous system, including neuropathic pain, trauma and ischemia, neurodegenerative diseases, neuropsychiatric disorders and epilepsy are also considered.

TRP channels, omega-3 fatty acids, and oxidative stress in neurodegeneration: from the cell membrane to intracellular cross-links

The transient receptor potential channels family (TRP channels) is a relatively new group of cation channels that modulate a large range of physiological mechanisms. In the nervous system, the functions of TRP channels have been associated with thermosensation, pain transduction, neurotransmitter release, and redox signaling, among others. However, they have also been extensively correlated with the pathogenesis of several innate and acquired diseases. On the other hand, the omega-3 polyunsaturated fatty acids (n-3 fatty acids) have also been associated with several processes that seem to counterbalance or to contribute to the function of several TRPs. In this short review, we discuss some of the remarkable new findings in this field. We also review the possible roles played by n-3 fatty acids in cell signaling that can both control or be controlled by TRP channels in neurodegenerative processes, as well as both the direct and indirect actions of n-3 fatty acids on TRP channels.

Étude des mécanismes moléculaires menant à la migration cellulaire associée à Rac1 et ARF6.

Le facteur de l’ADP-ribosylation 6 (ARF6) et Rac1 sont des petites protéines liant le GTP qui régulent plusieurs voies de signalisation comprenant le trafic de vésicules, la modification des lipides membranaires et la réorganisation du cytosquelette d’actine. Cependant, les mécanismes moléculaires par lesquels ARF6 et Rac1 agissent de concert afin de contrôler ces différents processus cellulaires restent méconnus. Dans cette étude, nous montrons que, dans les cellules HEK293, ARF6 et Rac1 sont retrouvées en complexe suite à la stimulation du récepteur à l’angiotensine. Des expériences réalisées in vitro nous indiquent que ces deux GTPases interagissent ensemble directement, et que ARF6 s’associe préférentiellement avec la forme inactive de Rac1. L’inhibition de l’expression de ARF6 par interférence à l’ARN entraîne une activation marquée en cellule de Rac1 via le facteur PIX, indépendamment de la stimulation d’un récepteur, ce qui provoque la migration non contrôlée des cellules. Les arrestines, protéines de régulation de la désensibilisation des récepteurs couplés aux protéines G, servent de protéines d’échafaudage pour Rac1 et ARF6, en interagissant directement avec les GTPases et en augmentant leur association stimulée par l’angiotensine. De plus, les arrestines permettent l’activation, en s’en dissociant, de la MAP Kinase p38 qui régule l’activité de ARF6 et son interaction précoce avec les arrestines. Mis ensemble, ces résultats montrent que les arrestines contrôlent l’activité de ARF6, en influençant p38. ARF6 joue un rôle inhibiteur sur l’activation basale de Rac1 pour permettre ensuite son recrutement et son activation dépendante de l’angiotensine. Cette étude nous a permis de préciser le mode de régulation mis en jeu dans l’initiation de la migration cellulaire, suite à l’activation d’un récepteur couplé aux protéines G. Par le fait même, nous avons identifié certains des acteurs impliqués dans ce processus, offrant ainsi de nouvelles cibles pour le traitement des déséquilibres pathophysiologiques de la migration cellulaire.

Modulation allostérique de la fonction des récepteurs FP et PAF

Les récepteurs couplés aux protéines-G (RCPGs) constituent la première étape d’une série de cascades signalétiques menant à la régulation d’une multitude de processus physiologiques. Dans le modèle classique connu, la liaison du ligand induit un changement de conformation du récepteur qui mène à sa forme active. Une fois activés, les RCPGs vont réguler l’activité d’une protéine membranaire cible qui peut être tant une enzyme qu’un canal ionique. L’interaction entre le récepteur et la cible nécessite l’intermédiaire d’une protéine hétérotrimérique appelée « protéine G », qui est activée pour favoriser l’échange du GDP (guanosine diphosphate) pour un GTP (guanosine triphosphate) et assurer la transduction du signal du récepteur à l’effecteur. Les mécanismes moléculaires menant à l’activation des effecteurs spécifiques via l’activation des RCPGs par les protéines G hétérotrimériques sont encore plutôt méconnus. Dans notre étude nous nous sommes intéressés aux récepteurs FP et PAF, à leurs ligands naturels, la PGF2α et le Carbamyl-PAF respectivement, et à des ligands à action antagoniste sur ces récepteurs. Des ligands considérés comme agonistes, sont des molécules qui interagissent avec le récepteur et induisent les mêmes effets que le ligand naturel. Les antagonistes, par contre, sont des molécules qui interagissent avec le récepteur et bloquent l’action du ligand naturel en prévenant le changement conformationnel du complexe, et ils peuvent avoir une action compétitive ou non-compétitive. Nous avons étudié aussi des ligands orthostériques et allostériques du récepteur FP des prostaglandines et du récepteur PAF. Un ligand orthostérique peut se comporter comme agoniste ou antagoniste en se fixant au site de liaison du ligand (agoniste) naturel. Un ligand allostérique est un agoniste ou antagoniste se fixant à un site autre que celui du ligand naturel entraînant un changement de conformation ayant pour conséquence soit une augmentation (effecteur positif), soit une diminution (effecteur négatif) de l'activité du ligand naturel.

Intracellular trafficking of protease : Activated Receptor 2 (PAR2) by members of sorting nexins family

Le dogme voulant que les récepteurs couplés aux protéines G (GPCRs) activent des voies de signalisation seulement lorsqu’ils sont localisés à la membrane plasmatique, a récemment été remis en question. Des données récentes indiquent que certains GPCRs peuvent également induire une réponse intracellulaire à partir des compartiments intracellulaires dont le noyau. Les récepteurs activés par la protéase (PAR) sont des membres de la famille GPCR. Les PARs sont activés par le clivage de la partie N–terminale du récepteur ce qui permet au ligand attaché sur le récepteur de se lier à sa poche réceptrice. Quatre PARs ont été décrits : PAR1, PAR2, PAR3 et PAR4. PAR2 peut susciter des effets mitogéniques et participer aux processus comme l’angiogenèse et l'inflammation. Alors que beaucoup d'effets intracellulaires de PAR2 peuvent être expliqués lorsqu’il est localisé à la membrane plasmatique, une fonction intracrine de PAR2 a aussi été proposée. Pourtant les mécanismes par lesquels PAR2 peut provoquer l’expression de gènes ciblés sont toujours inconnus. Le but de notre étude était de vérifier l’existence d’une population nucléaire de PAR2. Nous avons également émis l’hypothèse que les voies activées par l’activation de PAR2 dépendent de sa localization cellulaire. En utilisant des techniques de microscopie confocale et de "Western Blot" nous avons démontré la présence d’une population nucléaire de PAR2. À la suite de la stimulation de PAR2, nous avons observé une augmentation de la translocation du récepteur de la membrane plasmatique au noyau. En utilisant la technique de "RT – PCR", nous avons observé des rôles différents de PAR2 à la surface de la cellule et du noyau dans l’initiation de l’expression des gènes. Afin d’identifier les mécanismes responsables de la translocation nucléaire de PAR2, nous avons évalué l’implication des membres de la famille de "Sorting Nexins (SNX)" dans la translocation nucléaire de PAR2. "Sorting Nexins" est un groupe de protéines avec des fonctions de transport bien établies. SNX1 et SNX2 ont été identifiés comme responsables du transfert de PAR1 vers les lysosomes. SNX11 n'a pas encore été étudié et nous avons émis l’hypothèse qu'il pourrait être un autre membre de la famille des SNX impliqué dans la signalisation de PAR2. Pour ce faire, nous avons développé des "knockdowns" stables pour SNX1, SNX2 et SNX11 dans les cellules HEK293. En utilisant les essais d’immunofluorescence, "Western Blot" et de cytométrie en flux, nous avons déterminé que tous les trois membres du groupe SNX sont des partenaires d'interaction de PAR2. Toutefois, seul SNX11 se co-localise avec son partenaire au noyau et est responsable de sa translocation nucléaire. Les expériences de "RT - PCR" sur les lignées de cellule de SNXs "knockdowns" ont démontré que la fonction de PAR2 nucléaire dépend surtout de SNX11; néanmoins SNX1 et SNX2 peuvent aussi l’influencer, suggérant qu'ils font aussi partie du réseau signalétique de PAR2. En conclusion, PAR2 est déplacé de la membrane plasmatique à la membrane nucléaire après sa stimulation avec un agoniste. La translocation nucléaire de PAR2 par un mécanisme impliquant SNX11, initie des effets intracellulaires différents de sa signalisation membranaire. Mots clés : récepteurs couplés à la protéine G, “Sorting Nexins”, récepteurs activés par la protéase, translocation nucléaire, membrane nucléaire, signal nucléaire.

Structure quaternaire des récepteurs de chimiokines CXCR4 et CCR2 et interaction avec leurs effecteurs

Thèse réalisée en cotutelle avec l'université Montpellier2 dans le laboratoire de pharmacologie moléculaire de Jean-Philippe Pin à l'institut de génomique fonctionnelle (IGF), Montpellier, France.

Développement de modulateurs allostériques peptidiques inhibiteurs de l’activité des récepteurs de l’interleukine 1 et de la vasopressine

L’approche Module X a été créée dans le but de concevoir de petits peptides modulateurs ayant des propriétés allostériques. Module X reproduit de petites parties des portions extracellulaires flexibles des récepteurs. Ces petits peptides vont interagir en s’interposant entre deux sous unités ou entre deux régions de la même sous-unité qui interagissent par des liens hydrogènes, des ponts salins ou des liens disulfure. Ces régions sont spécialement choisies à l’extérieur du domaine de liaison du ligand orthostérique et sont situées dans les régions inter domaines, la portion juxta membranaire ou dans les boucles. Étant donné que les boucles sont exposées durant les changements de conformation, une séquence peptidique reproduisant certaines régions de ces boucles pourrait s’insérer à un endroit approprié dans la structure où se lier à son partenaire de signalisation dans le complexe protéique, ce qui aurait comme effet de déplacer l’équilibre de l’ensemble vers un état particulier et modulerait ainsi la signalisation. De cette façon, certaines voies de signalisation pourraient être partiellement inhibées tandis que d’autres voies ne seraient pas touchées puisque le ligand orthostérique pourrait toujours se lier au récepteur. Dans une première étude, nous avons conçu des peptides inhibiteurs du récepteur de l’interleukine 1 (IL-1R/IL-1RAcP) plus précisément en reproduisant des régions flexibles de la protéine accessoire, sous-unité signalisatrice du récepteur. IL-1 est un médiateur majeur de l’inflammation, mais le seul antagoniste disponible est l’analogue naturel de IL-1, IL-1Ra qui compétitionne avec IL-1 pour le site de liaison sur le récepteur. Nous avons conçu plusieurs peptides à partir des boucles de la protéine accessoire. Un de ces peptides, rytvela (101.10) a démontré des propriétés de non-compétitivité et de sélectivité fonctionnelle caractéristiques des modulateurs allostériques. 101.10 bloque la prolifération des thymocytes et la synthèse de PGE2 avec un IC50 de 1 nM mais une efficacité de 100 % et 45 % respectivement et ne déplace pas IL-1 radioactif dans des essais de radioliaisons. De plus, 101.10 n’a qu’un effet minime sur l’affinité de IL-1 pour son récepteur. 101.10 démontre, de plus, une activité inhibitrice in vivo dans des modèles d’inflammation de l’intestin chez le rat (efficacité supérieure aux corticostéroïdes et à IL-1Ra) et de dermatite chez la souris de même que dans un modèle d’hyperthermie induite par IL-1. La deuxième étude démontre que Module X peut être utilisé pour concevoir des inhibiteurs pour une autre grande famille de récepteurs : les récepteurs couplés aux protéines G. La vasopressine joue un rôle important dans l’équilibre hydro-osmotique et un moindre rôle dans la vasomotricité. Six peptides ont été conçus à partir de régions juxta membranaires du récepteur de la vasopressine V2R. Le peptide le plus actif, VRQ397 (IC50 = 0,69 nM dans un modèle de vasorelaxation du crémastère), a démontré de la sélectivité fonctionnelle en inhibant la synthèse de prostacycline mais sans inhiber l’activation de la protéine Gs et la génération d’ AMP cyclique. Le peptide VRQ397 ne pouvait déplacer le ligand naturel AVP marqué radioactivement; de même VRQ397 radioactif ne se liait que sur V2R et non pas sur d’autres récepteurs de la même famille tel que V1R (récepteur de la vasopressine de type I). Ces études décrivent la caractérisation de petits peptides modulateurs de la signalisation de IL-1R et V2R et présentant des propriétés de modulateurs allostériques.