Le récepteur d’angiotensine II du type 1 (AT?) est un récepteur couplé aux protéines G faisant partie de la famille des rhodopsines-like. Il participe à la régulation de plusieurs fonctions biologiques dont le contrôle de la pression artérielle, la contraction vasculaire ainsi que l’homéostasie hydro-sodée. Le récepteur h AT? est couplé de façon préférentielle à la protéine G?q/11 mais il est également connu pour induire une signalisation intracellulaire via le recrutement des ß-arrestines 1 et 2. Cet ouvrage repose alors sur la caractérisation d’une série d’analogues de l’angiotensine II dans le but d’identifier des ligands biaisés. Dans un premier temps, des études de liaison ont été réalisées afin de caractériser l’affinité de ces analogues pour le récepteur h AT?. En second lieu, la puissance signalétique de ces analogues pour l’activation de la voie de signalisation classique a été déterminée à l’aide d'un immuno-essai frT basé sur la production de l’inositol-mono phosphate (IP?), une étape de la cascade d’inositol phosphate. Aussi, un essai cellulaire de BRET a été utilisé afin d’étudier le recrutement de la ß-arrestine 2 au récepteur h AT? permettant de déterminer la puissance signalétique des différents analogues à recruter cette protéine. Cette étude a révélé que la majorité des analogues à l’étude présentaient une certaine sélectivité fonctionnelle. Plus particulièrement, elle a permis d’identifier deux analogues présentant une sélectivité fonctionnelle orthogonale; l’une stimulant seulement la voie de G?q et l’autre adressant uniquement la voie de la ß-arrestine 2. Finalement, cette étude a ouvert des pistes pour une meilleure compréhension des relations structure-activité dans un cadre de sélectivité fonctionnelle.[symboles non conformes]

L'hypertension est une maladie qui, avec le vieillissement de la population, touche de plus en plus de gens. L'hypertension artérielle est généralement bien contrôlée par l'administration d'antihypertenseurs tels que les antagonistes des récepteurs AT[indice inférieur 1] .Ceux-ci sont très utilisés en clinique, puisqu'ils sont généralement très efficaces et présentent moins d'effets secondaires que les autres classes. Mais il y a parfois des patients pour qui les antagonistes (comme le Cozaar ou le Diovan) des récepteurs AT[indice inférieur 1] se montrent inefficaces ou présentent une efficacité réduite. Ces patients nécessitent alors une médication alternative ou une combinaison de médicaments, ce qui augmente alors les effets indésirables. Lors de précédentes études, il a été démontré que le récepteur AT[indice inférieur 1] du furet avait une affinité réduite pour le Losartan et que c'est la différence dans la position 163 du récepteur (Ala chez l'homme, Thr chez le furet) qui en était responsable. Récemment l'occurrence d'un SNP A163T hAT[indice inférieur 1] a été répertorié chez l'humain et afin de déterminer l'importance physiologique de la mutation d'une alanine pour une thréonine en position 163 du récepteur humain AT[indice inférieur 1] , des essais de liaison et de production de second messager ont été effectués. Cela a permis de démontrer que le récepteur humain muté, tout comme le récepteur du furet, présente une affinité réduite pour le Losartan et son métabolite actif. Notre hypothèse de travail était donc qu'un échec ou une efficacité réduite d'un traitement anti-hypertenseur avec Losartan ou un autre antagoniste de l'AT[indice inférieur 1] pourrait être dû à un changement pharmacodynamique s'ils portent le SNP (A163T hAT[indice inférieur 1] ). Un protocole de recherche clinique a été élaboré afin de vérifier si des patients hypertendus n'ayant pas répondu à une monothérapie à l'aide d'un antihypertenseur de la classe des antagonistes des récepteurs AT[indice inférieur 1] présentent une mutation dans la séquence de leur récepteur AT[indice inférieur 1] . Une dizaine de patients caucasiens du CHUS correspondant à ce profil ont été sélectionnés. Des patients contrôles ont aussi été choisis au hasard. En tout, l'analyse de la séquence AT[indice inférieur 1] de 26 patients du Centre Hospitalier de l'Université de Sherbrooke et de 14 patients Afro-Américains de l'hôpital Sacré-Coeur a été effectuée. Malheureusement la mutation recherchée n'a été retrouvée chez aucun des sujets de l'étude. Nous n'avons donc pu confirmer ou refuter notre hypothèse.

L’angiotensine II (Ang II), une hormone jouant un rôle important dans l’homéostasie cardiovasculaire, produit la majorité de ses effets en activant le récepteur AT[indice inférieur 1] appartenant à la grande famille des GPCRs. Les sept domaines transmembranaires (TM) des GPCRs contribuent à former la pochette de liaison du ligand. Afin d’identifier les acides aminés du TM2 et du TM5 impliqués dans la formation de la pochette de liaison du récepteur AT[indice inférieur 1], nous avons utilisé l’approche SCAM qui consiste à évaluer les propriétés de liaison du récepteur suite à sa réaction avec le MTSEA. Le MTSEA alkyle les cystéines endogènes ou introduites par mutagénèse dirigée, causant ainsi un encombrement stérique qui interfère avec la liaison du ligand. Une série de mutants ont été produits en remplaçant successivement par une cystéine les résidus 70 à 94 du TM2 ainsi que les résidus 190 à 217 du TM5 du récepteur AT[indice inférieur 1] et de son mutant constitutivement actif N111G-AT1. Après le prétraitement avec le MTSEA, les mutants D74C, L81C, L83C, A85C, A89C ont montré une diminution significative d’affinité pour le ligand [indice supérieur 125]I-[Sar[indice supérieur 1],Ile[indice supérieur 8]]Ang II, suggérant que ces résidus sont orientés dans la pochette de liaison du récepteur AT[indice inférieur 1]. Le mutant D74C-N111G est devenu insensible au MTSEA, alors que la sensibilité de L81C-N111G fut diminuée. Par contre, le mutant V86C-N111G s’est avéré sensible au MTSEA. Ces résultats suggèrent que l’activation constitutive du récepteur AT[indice inférieur 1] implique un mouvement de pivot du TM2, favorisant le rapprochement du haut du TM2 vers la pochette de liaison. Pour le TM5, après le prétraitement avec le MTSEA, les mutants L197, N200, I201, G203 et F204 ont montré une diminution significative d’affinité pour le ligand [indice supérieur 125]I-[Sar[indice supérieur 1],Ile[indice supérieur 8]]Ang II, suggérant que ces résidus sont orientés dans la pochette de liaison du récepteur AT[indice inférieur 1]. Le mutant I201C-N111G est devenu plus sensible au MTSEA, alors que la sensibilité de G203C-N111G fut diminuée. Ces résultats suggèrent que l’activation constitutive du récepteur AT[indice inférieur 1] implique un mouvement de rotation du TM5 dans le sens anti-horaire. Le récepteur AT[indice inférieur 1] est connu pour coupler préférentiellement à la protéine G[indice inférieur q] et les propriétés fonctionnelles de ce récepteur ont surtout été évaluées en fonction de sa capacité à induire la production des inositol phosphates et à mobiliser le Ca[indice supérieur 2+] intracellulaire. Par contre, le récepteur AT[indice inférieur 1] interagit avec d’autres protéines G (G[indice inférieur i] et G[indice inférieur 12/13]) et active également des voies de signalisation indépendantes des protéines G (MAPK). Nous avons évalué une série d’analogues de l’Ang II pour leur capacité à inhiber ou activer plus ou moins sélectivement les diverses voies de signalisation en aval du récepteur. C’est la notion de sélectivité fonctionnelle. Nos résultats démontrent que les substitutions à la position 1 ne confèrent pas de sélectivité fonctionnelle, alors que les substitutions à la position 4 montrent un biais vers la signalisation la MAPK et que les substitutions à la position 8 montrent un biais pour le recrutement des β-arrestines.

Compte tenu de la grande distribution des gènes des récepteurs couplés aux protéines G (GPCR) dans le génome humain et du vaste potentiel thérapeutique de ces récepteurs, beaucoup d'efforts ont été déployés au cours des trois dernières décennies afin de comprendre les bases structurales de leurs mécanismes d'actions. Les travaux de recherches présentés dans le cadre de cette thèse rapportent le développement et l'utilisation d'approches biochimiques afin de caractériser la structure moléculaire d'un modèle de GPCR peptidergique, soit le récepteur de l'angiotensine II de type 1 (AT[indice inférieur 1]). Dans une première étude (J.Med.Chem.2006,49(7):2200-9), nous décrivons la synthèse stéréospécifique d'une sonde photoréactive, le p-[3-(trifluorométhyl)-3H-diazirin-3-yl]-L-phénylalanine (Tdf), ainsi que sa caractérisation en marquage par photoaffinité (MPA). Nous démontrons par l'utilisation du récepteur de l'angiotensine II de type 2 (AT[indice inférieur 2]) comme modèle de GPCR que le Tdf est plus réactif que le p-benzoyl-L-phénylalanine (Bpa, la sonde photoréactive la plus couramment utilisée), en plus de ne présenter aucune chimiosélectivité envers les méthionines. Ces propriétés font que le Tdf est non seulement complémentaire au Bpa, mais représente également un outil moléculaire permettant de déterminer avec précision les sites de contacts ligand/récepteur par MPA. Dans une deuxième étude (J.Med.Chem.2010; 53(5):2063-75), nous cherchons à identifier l'ensemble des domaines du site de liaison du récepteur AT[indice inférieur 1] qui contacte chacune des huit positions de l'angiotensine II (AngII) par MPA. À l'aide de deux séries de huit radio-analogues photoréactifs incorporant le Bpa ou le Tdf, nous démontrons qu'un mutant constitutivement actif (MCA) du récepteur AT[indice inférieur 1], AT[indice inférieur 1]-[N111G] (AT[indice inférieur 1],-MCA), possède une relation structure-activité (SAR) plus tolérante que le récepteur de type sauvage (TS). Nos résultats suggèrent que la portion N-terminale (NT) de l'AngII réside dans un environnement hydrophile et interagit avec différentes régions du récepteur MCA-AT[indice inférieur 1], dont plusieurs domaines extracellulaires (DEC). Dans une troisième étude (Manuscrit soumit [i.e. soumis]), nous utilisons l'essai de proximité aux méthionines (EPM) afin d'identifier précisement les résidus des DEC du récepteur AT[indice inférieur 1] qui forment le site de liaison pour l'AngII. Les données recueillies sont utilisées afin de générer in silico une structure tridimensionnelle du récepteur AT[indice inférieur 1] lié à l'AngII. Cette structure met en évidence le rôle central de plusieurs DEC, mais aussi des deux ponts disulfures, dans l'organisation de la topologie extracellulaire du site de liaison du récepteur AT[indice inférieur 1]. L'AngII y interagit alors simultanément avec l'ensemble des DEC, mais aussi profondément au sein des domaines transmembranaires (DTM). Nous émettons l'hypothèse que ce mode de liaison puisse être commun à d'autres GPCR peptidergiques.