Éditorial: surveillance des GPCR endogènes : leçons pour la conception de médicaments

Les récepteurs couplés aux protéines G (GPCR) sont des protéines membranaires intégrales formant la quatrième plus grande superfamille du génome humain. Beaucoup de ces récepteurs jouent des rôles physiologiques clés et plusieurs pathologies ont été associées à des anomalies fonctionnelles du récepteur. Les GPCR représentent donc des objectifs importants pour la conception de médicaments dans les entreprises pharmaceutiques, car ils constituent la cible d’environ un tiers des médicaments actuellement sur le marché. Cependant, les RCPG endogènes sont le plus souvent difficiles à étudier en raison d’un manque d’outils pour les cibler spécifiquement et isoler leur réponse aux stimulations physiologiques ou provoquées par les médicaments.À ce jour, les études se sont principalement concentrées sur les récepteurs recombinants exprimés dans divers modèles cellulaires qui ne reflètent pas toujours étroitement l’environnement naturel du récepteur et traitent souvent des niveaux d’expression dépassant de loin les intervalles physiologiques. Les développements technologiques récents ont amélioré notre capacité à visualiser les GPCR endogènes et à répondre à leurs propriétés de signalisation. Les données suggèrent que le récepteur peut embrasser un destin différent en fonction du ligand. Cette signalisation dite biaisée prend de plus en plus d’importance dans le domaine GPCR. De même, une attention croissante est accordée au concept d’hétéromérisation qui correspond à l’association physique de deux types de récepteurs aboutissant à de nouvelles propriétés de signalisation. L’étude de l’activation du récepteur endogène et de la redistribution intracellulaire subséquente ou l’examen des changements induits par la stimulation induite par la drogue des événements moléculaires et cellulaires à la réponse intégrée est donc cruciale pour le développement de nouveaux outils et stratégies pharmacologiques. Dans ce sujet, une vue d’ensemble opportune ainsi que des rapports originaux présentent de nouveaux outils, y compris des animaux génétiquement modifiés, et des techniques disponibles pour suivre l’expression et la signalisation des GPCR endogènes. Brogi et al. (2014) examinent de nouvelles approches en chimie médicinale pour les RCPG de classe A qui visent toutes une plus grande efficacité avec moins d’effets secondaires panaris. Ils vont des études in silico pour augmenter la sélectivité des ligands et l’affinité avec les nouvelles orientations dans le développement des ligands, y compris les agonistes biaisés qui favorisent les cascades de signalisation spécifiques telles que les protéines G ou bêta-arrestine, les modulateurs allostériques ou les ligands bivalents. Thompson et al. (2014) illustrent le concept d’agonisme biaisé au niveau des systèmes endogènes de la somatostatine et des opioïdes dans l’intestin. Dans le cas des récepteurs opioïdes, l’agonisme biaisé pourrait être obtenu par la formation d’hétéromères. Dans ce contexte, Gonzalez-Maeso (2014) donne un bref aperçu des techniques actuellement disponibles pour établir la proximité physique entre les récepteurs in vivo, ce qui représente le premier critère pour postuler la formation d’hétéromères. Dans la même ligne, Gomes et al. (2014) présentent la génération d’anticorps sélectifs hétéromères par stratégie d’immunisation sous-active et discutent de leur utilisation pour obtenir un aperçu de la signalisation spécifique de l’hétéromère de classe A in vivo. En passant aux animaux génétiquement modifiés, Ceredig et Massotte (2014) examinent la contribution des souris knock-in qui expriment des protéines fluorescentes à la neuroanatomie. Les auteurs soulignent le rôle des animaux knock-in exprimant des récepteurs fluorescents pour lier le trafic des récepteurs, la désensibilisation et la sortie comportementale et pour cartographier la co-expression neuronale du récepteur comme une première indication vers les hétéromères in vivo. Les animaux knock-out à l’opposé sont déficients pour un récepteur donné mais s’avèrent puissants pour déchiffrer le rôle spécifique d’un GPCR donné dans diverses conditions physiopathologiques. Ceci est illustré par Befort (2015) qui passe en revue la contribution relative des récepteurs aux opioïdes et aux cannabinoïdes et leurs interactions dans le contexte des comportements de renforcement et discute des limites de l’approche. Les animaux génétiquement modifiés sont également des outils puissants pour traiter la signalisation GPCR. A titre d’exemple, les souris transgéniques GCaMP expriment des protéines modifiées contenant des motifs de liaison au Ca2 + dans un variant circulairement permuté de la protéine fluorescente verte qui subit un changement conformationnel lors de l’élévation du Ca2 + intracellulaire. Partridge (2015) passe en revue l’utilisation de ce capteur Ca2 + pour surveiller l’activation in vivo des GPCR couplés à Gq / 11 en réponse à une stimulation pharmacologique. Alternativement, Bagley (2014) rapporte une étude originale qui illustre l’utilité des approches classiques telles que l’électrophysiologie comme autre outil puissant pour identifier l’impact spécifique d’un récepteur donné sur l’activité neuronale. Elle aborde l’identité du récepteur couplé Gi / o responsable de l’augmentation dépendante de la protéine kinase A (PKA) du transporteur GABA GAT-1 dans le gris périaqueducal, phénomène sous-jacent à l’augmentation de l’excitabilité neuronale GABAergique et de la libération synaptique de GABA pendant le sevrage aux opiacés. Combinant l’enregistrement de patch perforé avec une stimulation pharmacologique sélective, Bagley démontre clairement que l’augmentation dépendante de la PKA de GAT 1 est favorisée par l’activation des récepteurs opioïdes et non par les récepteurs GABAB, probablement en raison de la distribution subcellulaire différentielle des deux récepteurs dans le neurone. Chen et al. (2014) signalent également une nouvelle approche pour surveiller l’activité de la PKA dans le tissu cérébral par microscopie à fluorescence (FLIM) en utilisant la microscopie à deux photons en utilisant leur nouveau capteur PKA FLIM-AKAR. FLIM-AKAR peut être transfecté ou codé de manière virale pour une expression in vivo. Ce dernier peut être contrôlé par des éléments crés-dépendants pour cibler des populations neuronales spécifiques. Ce capteur signale l’équilibre de l’activité de la PKA et de la phosphatase avec une moindre sensibilité au pH et une plage dynamique plus large.De plus, FLIM-AKAR étant hautement diffusible, il permet de surveiller l’activité de la PKA dans les épines dendritiques. Enfin, deux revues abordent le rôle fonctionnel des récepteurs opioïdes endogènes. Cahill et al. (2014) élargissent notre connaissance du rôle du récepteur kappa-opioïde et de son ligand endogène, la dynorphine. Les auteurs passent en revue les preuves de l’implication du système kappa-dynorphine dans les aspects négatifs liés à la douleur, soulignant la contribution possible dans la comorbidité élevée des troubles de l’humeur associés à la douleur neuropathique chronique. Allouche et al. (2014) passent en revue les divers mécanismes par lesquels les récepteurs opioïdes désensibilisent, y compris les aspects liés à l’agonisme biaisé et discutent de leur impact sur le développement de la tolérance aux opiacés.Tout le sujet couvre diverses approches conceptuelles et techniques au niveau moléculaire, cellulaire ou intégré. généralisé pour remettre en question le rôle fonctionnel des GPCR endogènes de classe A et pour recueillir des idées critiques pour de nouvelles stratégies thérapeutiques.