Mécanismes moléculaires contrôlant l’activité d’ADGRV1, une GPCR impliquée dans la surdité et la cécité

Les récepteurs couplés aux protéines G d'adhésion (aGPCR) jouent un rôle crucial dans de nombreuses fonctions biologiques de signalisation cellulaire. Parmi eux, ADGRV1 est essentiel dans les cellules sensorielles de l'audition et de la vision. Des mutations de cette protéine sont associées au syndrome d'Usher de type 2, une maladie génétique causant à la fois la surdité et la cécité chez l'Homme. En effet, dans les cellules ciliées, la grande région extracellulaire d'ADGRV1 compose des liens protéiques nécessaires au développement et au maintien de stéréocils mécanosensibles cruciaux pour l'audition. Dans les photorécepteurs, ADGRV1 est impliquée dans le transport de photopigments, nécessaires à la vision. Par ailleurs, la protéine a une activité de signalisation cellulaire démontrée dans des cellules modèles. Mon projet de thèse concerne l'activité GPCR et la structure d'ADGRV1, un récepteur orphelin, dont les mécanismes moléculaires de signalisation et de régulation sont inconnus. Dans cette étude, j'ai produit, purifié puis étudié les caractéristiques biophysiques d'ADGRV1β (47kDa) composé de sa partie GPCR et de son domaine intracellulaire, montrant sa pureté, sa stabilité et son état monomérique en micelle de détergent. Nous avons en parallèle produit des VHHs spécifiques du récepteur pour son étude structurale. Parmi ceux-ci, le VHH RE02 interagit avec ADGRV1β avec une forte affinité nanomolaire. La structure atomique du complexe ADGRV1β/RE02 a été résolue à une résolution de 3.8 Å par cryo-microscopie électronique (cryo-EM), décrivant l'état inactif du récepteur. L'analyse a montré l'absence de liaison de l'agoniste intramoléculaire des aGPCR appelé le peptide Stachel N-terminal, dans la poche orthostérique qui est maintenue compacte par des interactions hydrophobes essentiellement entre les segments transmembranaires. Une particularité de la structure inactive d'ADGRV1β est une longue boucle intracellulaire dont le repliement unique et stable encombre potentiellement le site de liaison aux protéines G. Afin de mieux comprendre l'activation d'ADGRV1β, un complexe GPCR/protéine Gi a été formé et étudié par cryo-EM. Son instabilité reflète une faible activation du récepteur. Ce résultat est cohérent avec nos études fonctionnelles en cellule qui montre une faible activité constitutive du récepteur passant par Gi, et qui est indépendante du peptide Stachel. Ces caractéristiques particulières d'ADGRV1, par rapport aux autres aGPCRs étudiés, peuvent être liées à son peptide Stachel non-consensus et à l'absence de résidu nécessaire à la transition conformationnelle du récepteur vers sa forme active. Enfin, des expériences de protéomique ont identifié la kinase GRK2, spécifique des GPCRs, comme un partenaire potentiel d'ADGRV1, ouvrant des perspectives sur l'activation d'autres voies de signalisation par le récepteur, notamment celle impliquant les arrestines.