Le signal nerveux passe d'un neurone à l'autre grâce aux neurotransmetteurs, molécules qui agissent sur des récepteurs spécifiques situés à la surface du neurone cible. Les récepteurs dédiés à la transmission rapide comportent des canaux ioniques traversant la membrane. Lorsqu'un neurotransmetteur se fixe, le canal s'ouvre. Des ions entrent (ou sortent) alors de la cellule, créant un signal électrique. Si la fonction de ces récepteurs, dits Cys-loop, est bien connue, leur structure moléculaire n'a pu jusqu'à présent être explorée qu'à partir d'homologues bactériens.

Une équipe de l'IBS et du laboratoire Physical chemistry of polymers and membranes (EPFL, Suisse)¹ vient de publier la première structure complète d'un récepteur Cys-loop de mammifère (la souris) : le récepteur 5-HT₃ à la sérotonine. Les chercheurs ont fait produire cette protéine, in vitro, par des cellules de mammifère, puis l'ont bloquée dans une conformation précise… grâce à des anticorps de lama. Une fois la molécule cristallisée, la diffraction des rayons X a révélé la position et l'organisation de ses acides aminés². Le site extérieur de fixation de la sérotonine et le canal ionique ressemblent à ce que l'on connait des structures homologues. En revanche, la partie intracellulaire, propre aux mammifères, n'avait jamais été vue. Elle s'apparente à un «vestibule» comprenant cinq «portes» latérales, ouvertes ou fermées par des boucles flexibles.

Cette structure fournit un cadre aux études fonctionnelles et pharmacologiques du récepteur 5-HT₃, une cible, entre autres, pour des médicaments contre la nausée induite par les chimiothérapies ou les anesthésies. Pour leur part, les chercheurs de l'IBS veulent caractériser d'autres conformations de cette protéine pour mieux comprendre ses propriétés dynamiques, avant d'appliquer les outils et méthodes développés à d'autres récepteurs Cys-loop.

1. En collaboration avec les laboratoires Architecture et fonction des macromolécules biologiques (CNRS/Université Aix-Marseille), Dynamique structurale des macromolécules (CNRS/Institut Pasteur) et la société Théranyx.
2. Les acides aminés sont les éléments de base des chaînes protéiques