Protéine membranaire, Récepteur nicotinique de l'acétylcholine, Interactions protéine-lipides, Lipidomique, Détergent, Amphipol, Test fonctionnel, Canal ionique

Chez l'homme, la superfamille des récepteurs aux neurotransmetteurs assure la transmission de l'influx nerveux dans l'ensemble du système nerveux. Au sein de cette superfamille, la famille des récepteurs nicotiniques de l'acétylcholine (nAChRs), présents dans les membranes post-synaptiques des neurones et des fibres musculaires, est responsable de diverses fonctions telles que l'attention, la mémoire, l'apprentissage, et le contrôle des mouvements volontaires. Les nAChRs sont également impliqués dans le phénomène de dépendance à la nicotine, ainsi que dans plusieurs pathologies telles que la maladie d'Alzheimer, certains cancers, ou encore la myasthénie, une maladie auto-immune dans le cas du récepteur musculaire. Leurs implications dans ces multiples processus physiologiques et pathologiques en font une cible thérapeutique importante, dont l'enjeu pharmacologique est considérable. Pour comprendre la régulation de ces récepteurs à l'échelle de l'organisme, l'étude de leur fonction à l'échelle moléculaire est nécessaire. Bien que l'activité de ces récepteurs soit modulée par leur environnement lipidique proche, il est nécessaire de les extraire de leur membrane d'origine afin de permettre leur purification, une étape qui requiert l'utilisation de molécules tensioactives possédant des propriétés détergentes. En biochimie, les détergents conventionnels employés affectent souvent la stabilité des protéines, et provoquent des problèmes de délipidation pouvant influencer la conformation du domaine transmembranaire de la protéine et, par conséquent, sa fonction. Bien qu'il existe des solutions pour remédier à ces problèmes, comme les systèmes amphiphiles mimant les membranes (nanodisques, protéoliposomes, ...) ou l'utilisation de détergents plus doux, ces méthodes nécessitent en amont l'utilisation de détergents conventionnels, entraînant la perte des informations apportées par les lipides natifs dans la grande majorité des cas. Afin de solubiliser les protéines membranaires en préservant au maximum leurs interactions avec les lipides natifs, des polymères amphiphiles (SMA, CyclAPols, ...) ont été développés. Dans cette étude, nous cherchons à étudier certains membres de la famille des nAChRs, en utilisant une nouvelle génération de polymères amphiphiles développés au laboratoire, les CyclAPols. Dans un premier temps, nous avons étudié un nAChR musculaire modèle, celui de la torpille marbrée Torpedo marmorata. Nous avons démontré qu'il est possible d'extraire et de solubiliser cette protéine avec le CyclAPol C8C0-50 directement à partir des membranes des organes électriques de Torpedo. Le nAChR purifié est obtenu avec un rendement et une pureté similaires à ceux obtenus en détergents conventionnels, et la structure pentamérique du récepteur est préservée. Des expériences de dénaturation thermique ont montré que le récepteur a une stabilité accrue lorsqu'il est solubilisé en C8C0-50 comparé à un détergent conventionnel. Des tests fonctionnels ont également révélé que la protéine est toujours capable d'effectuer des changements conformationnels en CyclAPol. Nous avons également montré que l'utilisation de ces polymères amphiphiles permet de limiter le phénomène de délipidation de la protéine lors de la solubilisation. L'analyse des lipides natifs co-purifiés avec la protéine en C8C0-50 révèle une spécificité limitée des lipides en fonction de leurs classes, mais un enrichissement en glycérophospholipides porteur de chaines grasses longues polyinsaturées. Dans un second temps, nous avons étudié des récepteurs présentant un fort intérêt pharmacologique : les nAChRs neuronaux humains. Nous démontrons ici qu'il est possible de purifier le récepteur humain α7 en CyclAPols, et que la stabilité apportée par ces polymères permet d'obtenir une meilleure résolution de la structure du domaine transmembranaire en cryo-microscopie électronique.