Etude du récepteur périphérique aux benzodiazépines, rôle dans l'inflammation du système digestif, relations structure-fonction – PBR

Le récepteur périphérique aux benzodiazépines (PBR) est une protéine de 18kDa abondante dans les épithéliums, localisée dans la membrane externe des mitochondries avec une distribution ubiquitaire. Il représente un autre site de liaison du diazépam distinct du récepteur GABAa du système nerveux central (SNC). La présence ubiquitaire du PBR dans presque tous les tissus étudiés à ce jour et les effets de quelques-uns de ses ligands pharmacologiques spécifiques (benzodiazépines ou isoquinolines) suggèrent l'hypothèse que le PBR puisse avoir plusieurs fonctions selon le tissu où il est exprimé. Cependant, les fonctions tissu-spécifiques du PBR sont mal connues, mais sans doute importantes puisque l'invalidation du gène est létale. Plusieurs études ont montré en particulier une forte sur-expression du PBR dans l'inflammation ou dans les tumeurs cancéreuses, ce qui fait de cette protéine un marqueur et une cible thérapeutique potentielle. La question qui se pose alors est la compréhension des fonctions multiples de ce PBR. En ce qui concerne les tissus digestifs, notre équipe a découvert au cours de ces dernières années que le PBR et son ligand endogène, une endozépine, sont abondants dans les cellules épithéliales du tractus digestif du rat. Des études en cours au laboratoire (en collaboration avec F.Walker, hôpital Bichat) montrent que le PBR est surexprimé chez les patients atteints de maladies inflammatoires chroniques intestinales (MICI), comme la recto-colite ulcéro-hémorragique (RCUH) et la maladie de Crohn (MC). Un des ligands pharmacologiques spécifiques du PBR, le PK 11195, une isoquinoline, présente des potentialités anti-inflammatoires importantes décrites dans d'autres pathologies. En conséquence, la surexpression du PBR dans ces maladies inflammatoires et les potentialités anti-inflammatoires de son ligand PK11195 suggèrent que cette protéine est une cible d'intérêt thérapeutique et diagnostique. Afin de comprendre la fonction du PBR dans les tissus digestifs et leurs pathologies, nous voulons établir les modèles mécanistiques et structuraux impliquant le PBR et ses ligands. Pour cela, les étapes essentielles qui seront développées sont (i) la caractérisation de l'expression du PBR au niveau des pathologies digestives, (ii) la détermination de modèles expérimentaux (animal et cellulaire), et (iii) de modèles moléculaires. Les modèles animaux de MICI permettront de déterminer les variations d'expression du PBR induites lors de ces inflammations et de tester in vivo les effets potentiels de ses ligands. Les modèles cellulaires (cellules coliques humaines en culture) permettront de décrire in vitro les mécanismes de régulation de l'expression du PBR et d'action protectrice éventuelle de ses ligands. Les modèles moléculaires mis en jeu dans ces mécanismes seront développés grâce à la caractérisation in situ des partenaires protéiques du PBR. De précédent travaux ont montré que le PBR (i) est localisé dans les zones de contact entre les membranes interne et externe des mitochondries, (ii) fait partie d'un complexe mitochondrial contenant d'autres protéines membranaires comme le canal anionique voltage dépendent (VDAC) et le transporteur de nucléotides (ANT). La purification de ces complexes permettra la détermination de leur structure et de leur fonction. Le rôle spécifique du PBR sera précisé en utilisant en particulier la protéine recombinante Nous produisons actuellement de grandes quantités de PBR recombinant (recPBR) dans des bactéries. La réincorporation de recPBR sauvage et muté (collaboration avec le Pr V. Papadopoulos, Washington) dans des liposomes a permis de mettre en évidence dans la partie C-ter du PBR des résidus essentiels à la liaison de ses ligands (PK 11195 et cholestérol). Nous avons déterminé la structure de ce domaine par RMN (partenaire 3) et identifié des éléments structuraux essentiels à cette liaison. La détermination de la structure du PBR qui n'appartient à aucune classe structurale connue de