Modulation de la synapse glutamatergique à l'aide de nanobodies – nanoGluAct

Dans le cerveau, la communication au niveau des synapses glutamatergiques (80% des synapses du cerveau) est hautement contrôlée en particulier par les récepteurs ionotropiques du glutamate (récepteurs AMPA, NMDA et kainate) qui médient la transmission rapide du potentiel d'action. Les récepteurs métabotropes du glutamate (mGluR) jouent un rôle important pour moduler cette transmission. Les mGluRs appartiennent à la famille des récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) qui sont la cible de 30% des médicaments actuels. Les mGluR sont impliqués dans la physiopathologie de maladies neurologiques (douleur, syndrome de l'X fragile), psychiatriques (anxiété, schizophrénie) et neurodégénératives (Parkinson, Alzheimer). Les mGluR font l'objet d'une intense recherche pour découvrir de petites molécules qui régulent leur activité, et devenir ainsi des médicaments.
Chez l'homme, il existe huit mGluR, mGluR1 à mGluR8. Etant donné la forte conservation de la poche de liaison du glutamate, il est très difficile d'identifier un ligand spécifique d'un sous-type, et seuls des modulateurs allostériques qui régulent leur activité présentent une certaine sélectivité, étant donné qu'ils se lient à l'extérieur du site de liaison du glutamate dans la partie membranaire du récepteur. Cependant, ces modulateurs sont hautement hydrophobes et se lient dans d'autres récepteurs membranaires générant des effets secondaires.
Le principal objectif de ce projet est de faire la preuve de concept que de nouveaux agents pharmacologiques, des anticorps simple chaîne de lamas ("nanobodies") peuvent moduler l'activité des mGluR ex vivo et dans des modèles animaux. D'autre part, nous voulons valider l'utilisation de ces nanobodies comme outils pour étudier la localisation et la dynamique des mGluR natifs dans les neurons et le cerveau. mGluR2 et mGluR5 seront utilisés comme modèles. Nos résultats préliminaires in vitro montrent que des nanobodies activateurs de mGluR2 peuvent être développés. Ces nanobodies ont une haute affinité (5-10 nM) et sont spécifiques de mGluR2. Ils stabilisent la conformation active de mGluR2. Ils sont également activateurs sur des tissus natifs, étant donné qu'ils induisent une activité calcique pré-synaptique dans les terminaisons des fibres moussues de tranches d'hippocampe. Enfin, nos données montrent qu'ils ont un effet anti-anxiété dans un modèle de souris conditionnées à la peur.
Notre projet a trois objectifs spécifiques répartis en cinq tâches: (1) développer des nanobodies spécifiques des formes inactives et actives de mGluR2 et mGluR5 pour les utiliser comme drogues in vivo (Tâche 2 et 3). Différentes types d'administration seront réalisées pour tester leur capacité à franchir la barrière hémato-encéphalique; (2) de réaliser de l'ingénierie de ces nanobodies pour augmenter leur affinité et leur détection dans des tissus natifs (Tâche 4); (3) de les utiliser comme outils pour étudier la localisation et la dynamique des mGluR natifs (Tâche 5 et 6).
Le projet implique trois équipes de recherche: (1) le groupe de Dr. P. Rondard (Partenaire 1, IGF, Montpellier), un expert reconnu au niveau international pour son expérience dans le domaine de la pharmacologie des RCPG, en particulier les mGluR. Il sera responsable de la caractérisation in vitro et in vivo des nanobodies développés par le Partenaire 2; (2) le groupe de P. Chames et D. Baty (Partenaire 2, CRCM, Marseille) qui a une forte expertise dans le développement de nanobodies à partir de lamas. Il sera en charge de l'immunisation et du criblage des nanobodies, puis de leur production et de leur ingénierie; (3) la biotech Cisbio Bioassays (Partenaire 3) reconnue au niveau international pour son expertise dans le domaine du diagnostic médicale in vitro et dans celui de "drug discovery" pour ses produits et ses services, en particulier dans le domaine des RCPG. Leurs produits sont basés sur le développement d'anticorps monoclonaux et leur technologie propre de détection (HTRF).