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Bien que la régulation des canaux calciques par les récepteurs couplés aux protéines G soit connue depuis une trentaine d'année, ce n'est que récemment qu'il a été découvert que ce phénomène pouvait passer par une interaction directe entre ces deux partenaires. Les RCPGs sont les senseurs d'un grand nombre de paramètres (des simples photons aux molécules odorantes en passant par des hormones, acides aminés et nucléotides) et ils contrôlent un grand nombre de processus cellulaires en fonction de ces différents stimuli, ce qui en fait une cible thérapeutique majeure. Une de leurs cibles est l'activité des canaux calciques voltage dépendants qui est responsable d'un grand nombre de processus tels que le contrôle du potentiel de membrane, le relargage de neurotransmetteurs, la contraction musculaire ou, bien sûr, le contrôle du taux de calcium intracellulaire qui est lui-même un second messager impliqué dans de nombreuses voies de régulations.Il nous a donc paru intéressant de se pencher plus en avant sur ces interactions et de trouver une méthode nous permettant de cribler ces interactions potentielles avec des RCPG ciblés pouvant intervenir dans une thématique de contrôle de la douleur. Pour cela nous avons développé une stratégie de FRET en temps résolu utilisant les cryptates de terres rares à déactivation lente couplés aux ligands du tag SNAP comme donneurs de fluorescence, les canaux calciques étudiées étant fusionnés avec cet épitope et l'eGFP fusionnée aux RCPGs en tant qu'accepteur. Ce test nous a permis de confirmer l'interaction entre CaV2.2 et ORL1 le récepteur de la nociceptine. Nous avons ensuite cherché à caractériser plus précisément cette interaction et nous avons déterminé quelles en étaient les séquences peptidiques responsables au sein des domaines C-terminaux de ces deux protéines grâce à des expériences de GST-pull down. Nous avons synthétisé un peptide reproduisant la séquence d'interaction d'ORL1 que nous avons couplé à la séquence TAT, le rendant ainsi capable de pénétrer les membranes cellulaires. Lorsque nous ajoutons ce peptide leurre dans les expériences de TR-FRET, l'augmentation de fluorescence observée en présence de CaV2.2-SNAP et ORL1-GFP disparait totalement alors que l'ajout d'un peptide contrôle composé des mêmes acides aminés mais présentés dans le désordre n'a aucun effet. Nous avons ensuite cherché à étudier les effets de ce peptide in vivo lors d'un protocole de tolérance à la morphine étant donné que les souris K.O. pour le gène d'ORL1 sont résistantes à l'apparition de cette tolérance. Cette stratégie de découplage CaV2.2 :: ORL1 abolit complètement le phénomène de tolérance aux effets analgésiques de la morphine par une action au niveau spinal. Ce travail peut conduire à l'utilisation d'une telle approche dans une perspective thérapeutique visant à améliorer l'utilisation de morphiniques lors du traitement des douleurs chroniques. / The regulation of the calcium channels by GPCRs has been known for almost thirty years but the direction interaction between those two proteins is a recent breakthrough. GPCRs are sensors for a great number of parameters (photons, smell molecules, hormones, amino acids, nucleotides…) and they control numerous cellular functions according to those parameters making them a major target for pharmacology. One of the GPCR's targets is the calcium channel activity which is responsible for a great number of cellular processes like control of the membrane potential, neurotransmitters or hormonal secretion, muscular contraction and, of course, control of the intracellular calcium level which is a second messenger of numerous cell-regulation pathways.It appears to us that it would be interesting to study more closely those interactions and find a way to screen the GPCR/calcium channels interactions that may occur in pain regulation. We developed a strategy of time resolved FRET, using rare earth cryptate coupled to the ligand of the SNAP tag which is fused to the calcium channel as fluorescence donor and eGFP fused GRPRs as acceptors. That test confirmed the interaction between CaV2.2 and ORL1, the nociceptin receptor. We characterized more precisely the peptide sequence of the carboxy-terminal domain of the two proteins which is responsible for the interaction using GST-pull down experiments. We synthesized a peptide reproducing the ORL1 interaction sequence coupled to the TAT sequence allowing to go through the cell membranes. When we add this decoy peptide to ours TR-FRET experiments we lose all the increase of fluorescence that we see in presence of CaV2.2-SNAP and ORL1-GFP but the adding of a control peptide made of the same peptides but scrambled didn't affect the experiment. Then we look for the effects of this peptide in vivo, during a morphine tolerance protocol as it was reported that the ORL1 knock-out mice were insensitive to this phenomenon. This strategy of uncoupling CaV2.2 and ORL1 leads to a complete suppression of the tolerance to the analgesic effects of the morphine by an action at the spinal level. This work could lead to a therapeutic use of this approach which could enhance the use of morphinic compounds in treatment of chronics pains.

1. Although the ORL1 receptor is clearly located within the spinal cord, the functional signalling mechanism of the ORL1 receptor in the spinal cord has not been clearly documented. The present study was then to investigate the guanine nucleotide binding protein (G-protein) activation mediated through by the ORL1 receptor in the mouse spinal cord, measuring the modulation of guanosine-5'-o-(3-[35S]-thio) triphosphate ([35S]-GTPγS) binding by the putative endogenous ligand nociceptin, also referred as orphanin FQ. We also studied the anatomical distribution of nociceptin-like immunoreactivity and nociceptin-stimulated [35S]-GTPγS autoradiography in the spinal cord. 2. Immunohistochemical staining of mouse spinal cord sections revealed a dense plexus of nociceptin-like immunoreactive fibres in the superficial layers of the dorsal horn throughout the entire length of the spinal cord. In addition, networks of fibres were seen projecting from the lateral border of the dorsal horn to the lateral grey matter and around the central canal. 3. In vitro [35S]-GTPγS autoradiography showed high levels of nociceptin-stimulated [35S]-GTPγS binding in the superficial layers of the mouse dorsal horn and around the central canal, corresponding to the areas where nociceptin-like immunoreactive fibres were concentrated. 4. In [35S]-GTPγS membrane assay, nociceptin increased [35S]-GTPγS binding of mouse spinal cord membranes in a concentration-dependent and saturable manner, affording maximal stimulation of 64.1 ± 2.4%. This effect was markedly inhibited by the specific ORL1 receptor antagonist [Phe1ψ (CH2-NH) Gly2] nociceptin (1-13) NH2. None of the μ-, δ-, and κ-opioid and other G-protein-coupled receptor antagonists had a significant effect on basal or nociceptin-stimulated [35S]-GTPγS binding. 5. These findings suggest that nociceptin-containing fibres terminate in the superficial layers of the dorsal horn and the central canal and that nociceptin released in these areas may selectively stimulate the ORL1 receptor to activate G-protein. Furthermore, the unique pattern of G-protein activation in the present study provide additional evidence that nociceptin is distinct from the μ-, δ- or κ-opioid system.