La FSH est une hormone glycoprotéique clé de la fonction de reproduction. Lacompréhension de ses mécanismes moléculaires est essentielle pour comprendre ses effetsbiologiques. Elle agit sur un récepteur spécifique (RFSH) qui appartient à la famille desRCPG. A l'image de nombreux RCPG, le RFSH utilise à la fois la signalisation canonique desprotéines G et celle plus récemment découverte des β-arrestines pour la transduction du signalFSH. La modélisation de la signalisation d'un RCPG modèle pour la signalisation des β-arrestines (récepteur AT1aR) nous a permis de mettre en évidence le rôle majeur des GRKsdans la coordination des voies G et β-arrestines. L'utilisation de mutations du RFSHsupprimant la signalisation des protéines G nous a permis de montrer in vitro que lasignalisation dépendante des β-arrestines et plus généralement la signalisation des protéines Gétaient impliquées dans le contrôle de la fonction de reproduction. Nos résultats suggèrentégalement que le profil de glycosylation de la FSH est un paramètre qui permettraitl'activation sélective de la signalisation des protéines G ou des β-arrestines. Ces résultatsouvrent des perspectives dans le domaine pharmacologique du RFSH. / FSH is one of the key hormone of the reproductive function. A clear understanding ofits molecular mechanism is essential to fully understand its biological effects. It acts on in itscognate receptor (FSHR) which belongs to GPCR family. As many GPCR, the RFSH useboth the canonical G protein-dependent and newly discovered β-arrestin-dependent signallingto transduce FSH signal. Modelling of one of the most GPCR studied for β-arrestin signallingallow us to demonstrate a key role of GRK in the coordination of G protein-dependent and β-arrestin-dependent signalling. Use of FSHR mutation which suppress G protein signallingallow us to determine in vitro that β-arrestin-dependent and more generally G-proteinindependentsignalling are involved in the control of the reproductive function. Moreover, ourresults suggest that FSH glycosylation pattern may allow selective activation of β-arrestindependentor G protein-dependent signalling. Our results open new avenues in thepharmacology of the FSHR.

Le récepteur de la sérotonine (5-hydroxytryptamine, 5-HT) 2A a été identifié comme la cible principale des hallucinogènes psychédéliques comme le diéthylamide de l'acide lysergique (LSD). Ces agonistes sont connus pour reproduire quelques uns des principaux symptômes de la schizophrénie. Un paradoxe non résolu est que seuls certains agonistes des récepteurs 5-HT2A présentent une activité hallucinogène, alors que des composés de structure apparentée avec une affinité comparable au niveau du récepteur n'ont pas des propriétés psychoactives. En utilisant une approche quantitative phosphoproteomic combinant un marquage isotopique stable en acides aminés dans la culture cellulaire (SILAC), un double enrichissement en phosphopeptides par chromatographie d'interaction hydrophile (HILIC) / chromatographie d'affinité (IMAC) et la spectrométrie de masse haute résolution, nous avons comparé les phosphoprotéome dans des cellules HEK-293 cellules exprimant de manière transitoire le récepteur 5-HT2A sous trois conditions: cellules non stimulées, cellules exposées aux hallucinogènes [2,5-diméthoxy-4-iodophényl]-2-aminopropane (DOI) et LSD les cellules exposées aux agonistes non- hallucinogènes Lisuride et Ergotamine. Parmi les 5996 phosphopeptides identifiés, 454 sont spécifiquement régulés par les hallucinogènes. Il s'agit notamment d'un résidu sérine du récepteur 5-HT2A éventuellement impliqués dans la régulation de la désensibilisation des récepteurs qui a été spécifiquement phosphorylée lors de l'exposition aux deux hallucinogènes. La phosphorylation différentielle des récepteurs 5-HT2A dans les cellules exposées aux agonistes hallucinogènes (DOI et le LSD) vs non hallucinogènes (lisuride et l'ergotamine) a été confirmé par l'analyse par spectrométrie de masse du récepteur purifié. Parallèlement, l'exposition des cellules aux agonistes hallucinogènes induit une internalisation et une désensibilisation des récepteurs moins prononcée qu'après exposition à la non-agonistes hallucinogènes. En conclusion, les résultats de cette thèse révèlent que la stimulation du récepteur 5-HT2A par les hallucinogènes et les agonistes non hallucinogènes induit deux modèles différents de phosphorylation qui pourraient être impliqués directement dans leurs réponses comportementales distinctes. ils fournissent également l'une des premières manifestations de la phosphorylation différentielle d'un récepteur couplé aux protéines G lors de la stimulation du récepteur par des agonistes biaisée. / The serotonin (5-hydroxytryptamine, 5-HT)2A receptor has been identified as the primary target of psychedelic hallucinogens such as lysergic acid diethylamide (LSD), which reproduce some of the core symptoms of schizophrenia. A non-resolved paradox is that only some 5-HT2A receptor agonists exhibit hallucinogenic activity, whereas structurally related compounds with comparable affinity and agonist activity lack psychoactive properties. Using a quantitative phosphoproteomic approach combining stable isotope labelling by amino acids in cell culture (SILAC), phosphopeptide enrichment by hydrophilic interaction chromatography (HILIC) / immobilized metal affinity chromatography (IMAC) and high resolution mass spectrometry, we compared the phosphoproteome in HEK-293 cells transiently expressing the 5-HT2A receptor under three conditions: non-stimulated cells, cells exposed to the phenethylamine hallucinogen 1-[2,5-dimethoxy-4-iodophenyl]-2-aminopropane (DOI) and cells exposed to the non-hallucinogenic 5-HT2A agonist lisuride. Among the 5,996 identified phosphopeptides, 454 were specifically regulated by DOI but not by lisuride. These include a serine residue of 5-HT2A receptor possibly involved in regulation of receptor desensitization which was specifically phosphorylated upon DOI exposure. Differential phosphorylation of 5-HT2A receptor in cells exposed to hallucinogenic (DOI and LSD) vs. non-hallucinogenic (lisuride and ergotamine) agonists was further confirmed by mass spectrometry analysis of purified receptor. Correspondingly, cell exposure to hallucinogenic agonists induced a less pronounced receptor desensitization and internalization than exposure to non-hallucinogenic agonists. In conclusion, our phosphoproteomic analysis revealed that 5-HT2A receptor stimulation by hallucinogenic and non hallucinogenic agonists induces different phosphorylation patterns that might underlie their distinct behavioural responses. It also provides one of the first demonstrations of differential phosphorylation of a G protein-coupled receptor upon stimulation by biased agonists.