L'internalisation et le trafic intracellulaire sont des mécanismes cruciaux dans la régulation de la signalisation des récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) dans lesquels les -arrestines jouent un rôle central. Des agonistes biaisés qui sont capables d'activer sélectivement les voies de signalisation dépendantes des protéines G ou dépendantes des -arrestines ont été récemment identifiés. D'autre part, le concept selon lequel la signalisation des RCPG serait limitée à la membrane cellulaire a été contesté sur la base des données qui démontrent que de nombreux RCPG induisent du signal aussi bien à partir d'endosomes qu'au niveau de la surface cellulaire. Le glucose-dependent insulinotropic polypeptide (GIP) est une hormone incrétine essentielle dans l'homéostasie glucidique postprandiale. Elle exerce ses fonctions en se liant à un récepteur couplé aux protéines G, le RGIP qui est impliquée dans divers processus physiologiques et physiopathologiques. À ce jour, l'internalisation et le trafic intracellulaire du RGIP ainsi que leurs mécanismes moléculaires sous-jacents n'ont pas été étudié en détail. Dans ce contexte, le but de notre travail était d'abord d'étudier ces mécanismes et ensuite de caractériser le profil d'internalisation du N-acétyl-GIP, un analogue du GIP connu pour être résistant à la dégradation par le DPP-IV. Enfin, nous avons étudié si, en plus de sa signalisation à la membrane cellulaire, le RGIP est capable d'induire une signalisation à partir d'endosomes. Dans cette étude, nous montrons d'abord que l'internalisation du RGIP est un processus impliquant la clathrine, le complexe AP-2 et la dynamine, mais pas la région C-terminale du récepteur, ni les -arrestines1/2. Nous avons également montré que le N-acétyl-GIP, qui présente une activité agoniste pleine sur la production d'AMPc et sur la sécrétion d'insuline dans les cellules MIN-6-B1, n'est pas capable de stimuler l'internalisation du RGIP. Cela suggère que le N-acétyl-GIP pourrait être un agoniste biaisé du RGIP induisant préférentiellement la voie d'activation de Gs comparativement à un adressage du récepteur vers des puits recouverts de clathrine. Nous avons également réussi à observer une persistance au cours du temps de la production d'AMPc induite par le GIP. Le signal persistant dépend de l'internalisation du RGIP et est irréversible après lavage du GIP de la membrane cellulaire. De plus, nous avons détecté d'une manière directe la forme active de Gs au niveau d'endosomes contenant le RGIP en utilisant des plasmides codant pour des Nanobodies fusionnés à la GFP. Enfin, en utilisant un biosenseur FRET d'AMPc dirigé à la surface des endosomes précoces, nous avons également pu détecter d'une manière directe la production d'AMPc spécifiquement à la surface des endosomes contenant le RGIP internalisé. À notre connaissance, cette dernière observation est la première de ce genre, prouvant le concept de signalisation à partir d'endosomes par une approche de détection directe. Les résultats de cette étude apportent des informations quant à la régulation pharmacologique de l'internalisation et de la signalisation du RGIP, ouvrant des perspectives prometteuses dans le domaine du GIP. / Internalization and trafficking are crucial mechanisms regulating G-protein coupled receptors (GPCRs) signaling in which -arrestins play a central role. Biased agonists which selectively activate either G protein or -arrestin signaling pathway were identified. On the other hand, the concept of GPCR signaling being restricted to cell membrane has been contested on the basis of data demonstrating GPCR signaling from endosomes as well as from the cell surface. Glucose insulinotropic polypeptide (GIP) is an incretin hormone essential in post-prandial glucose homeostasis. It exerts its functions through binding to a G protein-coupled receptor, GIPR which is involved in various physiological and pathological processes. To date, GIPR internalization and trafficking and the underlying molecular mechanisms have not been investigated in detail. In this context, the aim of our work was to study these mechanisms and to characterize the internalization profile of N-Acetyl-GIP, a GIP analogue resistant to DPP-IV degradation. Finally, we investigated if GIPR signaling can occur from endosomes alongside its signaling at the cell membrane. In this study, we first report that GIPR internalization involves clatherin, AP-2 and dynamin but not C-terminal region of the GIPR nor -arrestin1/2. Moreover, N-Acetyl-GIP, which fully stimulated cAMP production and insulin secretion from MIN-6-B1 cells, did not stimulate internalization of the GIPR. This suggests that N-Acetyl-GIP could be a biased GIPR agonist preferentially inducing Gs activation pathway over directing the receptor to clathrin-coated pits. We have also succeeded to witness a sustainability in GIP-induced cAMP production. The sustained signal was dependent on GIPR internalization and unreversed by GIP removal from the cell membrane. Moreover, we directly detected the active form of Gas in early endosomes containing GIPR using a genetically encoded GFP tagged nanobody. Finally, using a FRET sensor of cAMP targeted to the surface of early endosomes, we also directly detected cAMP production specifically at the surface of endosomes containing internalized GIPR. The latter observation is the first of this kind, proving the endosomal signaling concept by a direct detection approach. This study brings new insights into the pharmacological regulation of GIPR internalization and signaling, opening promising perspectives in GIP field.

La ghréline est une hormone de 28 acides aminés, synthétisée principalement par l'estomac. D'abord identifiée comme un sécretagogue de l'hormone de croissance, elle joue également un rôle central dans la prise alimentaire, la glycémie ainsi que dans certains processus liés à l'addiction. Ces effets sont médiés par un récepteur couplé aux protéines G : le GHS-R1a (Growth Hormone Secretagogue Receptor). Ce récepteur possède une activité constitutive élevée et un réseau de signalisation intra-cellulaire relativement complexe via l'activation de β-arrestines et de différentes isoformes de protéines G (Gq, Gi/o, G12/13). Compte tenu de ces multiples effets, les ligands du GHS-R1a présentent un intérêt thérapeutique certain.Cette thèse est consacrée au développement d'antagonistes et d'agonistes inverses du hGHS-R1a, dont la structure est basée sur le motif 1,2,4-triazole 3,4,5-trisubstitué. Grâce à une étude successive des différents substituants de cette plateforme peptido-mimétique nous avons identifié des antagonistes d'affinités nanomolaires ainsi que des agonistes inverses possédant une efficacité significative. Ces composés paraissent donc être des candidats intéressants pour des études in vivo sur des modèles de prise alimentaire ou d'addiction. D'autre part, une étude pharmacologique sophistiquée, menée sur nos composés, a démontré qu'il est possible d'obtenir des ligands biaisés sur la base du motif triazole. Ces résultats fournissent de nouvelles informations sur la sélectivité fonctionnelle du GHS-R1a. Ainsi, associés à des études in vivo complémentaires, ces données pourraient être précieuses pour la conception de nouveaux médicaments possédant des effets secondaires limités. / Ghrelin is a hormone of 28 amino acids, mostly synthesized in the stomach. Firstly identified as a growth hormone secretagogue, this peptide is also involved in food intake, blood glucose and in some processes related to addiction. Ghrelin effects are mediated by a G protein-coupled receptor: GHS-R1a (Growth Hormone Secretagogue Receptor). This receptor has a high constitutive activity and a complex intra-cellular signaling network via the activation of β-arrestin and different isoforms of G protein (Gq, Gi / o, G12 / 13). Given these multiple effects, ligands of GHS-R1a have a therapeutic interest.This thesis is devoted to the development of antagonists and inverse agonists of hGHS-R1a whose structure is based on the 3,4,5-trisubstituted 1,2,4-triazole scaffold. Thanks to a successive study of the various substituents of the peptidomimetic platform we identified antagonists with nanomolar affinity and inverse agonists with a significant efficiency. These compounds appear to be attractive candidates for in vivo studies on food intake or addiction models. On the other hand, a sophisticated pharmacological study, conducted on our compounds, has demonstrated that it is possible to obtain biased ligands based on the triazole motif. These results provide new informations about the functional selectivity of GHS-R1a. Thus, these data, combined with additional in vivo studies, could be useful for the design of new drugs with limited side effects.