Les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) sont les cibles de 50% des médicaments actuellement sur le marché pharmaceutique. La compréhension de leur mode de fonctionnement est donc essentielle au développement de nouvelles molécules capables de cibler spécifiquement ces récepteurs. Ces dix dernières années, les technologies de transfert d'énergie ont permis de révéler la capacité des RCPG, longtemps considérés comme monomériques, à s'organiser en dimères voire en structures oligomériques plus grandes. Toutefois, la caractérisation précise de cette stœchiométrie d'assemblage implique la mise au point de méthodes adaptées. <br />Au cours de ce travail de thèse nous avons développé une approche de FRET en temps résolu permettant de mettre en évidence, à l'aide d'anticorps marqués, des interactions de sous-unités de RCPG à la surface de cellules vivantes. En choisissant le récepteur GABAB comme modèle d'étude, cette approche a permis de révéler l'homo- et l'hétérodimérisation de ce récepteur à la surface cellulaire. De plus, en condition de perméabilisation des cellules, l'oligomérisation de la sous-unité GABAB1 retenue dans les compartiments intracellulaires a pu être caractérisée par cette même approche.<br />Afin d'analyser plus précisément l'organisation du récepteur GABAB, nous avons mis au point une deuxième méthode permettant de marquer irréversiblement à l'aide de fluorophores les sous-unités GABAB1 et GABAB2 présentes à la surface cellulaire. La combinaison de cette méthode de marquage (SNAP-tag) avec une analyse de FRET en temps résolu a permis de caractériser l'organisation oligomérique de ce récepteur. Ainsi, le récepteur GABAB, connu pour être un hétérodimère obligatoire, semble capable de former des oligomères via la sous-unité GABAB1 qui représente un point de contact entre deux hétérodimères. Le rôle d'une telle organisation sur la fonction de ce récepteur reste toutefois indéterminé.

Dans le système nerveux central, le récepteur inhibiteur GABAB est un archétype des RCPGs hétérodimériques. Il est composé en effet de deux sous-unités, la sous-unité GABAB1 (B1a ou B1b) qui lie l’agoniste et la sous-unité GABAB2 couplée aux protéines G. L’activation de ce récepteur a un effet antinociceptif bien établi concernant les douleurs aiguës mais son effet reste cependant très limité en cas de douleurs neuropathiques. Notre hypothèse est que son activation et sa signalisation peuvent être altérées par des protéines partenaires, aboutissant à des processus de désinhibition dans la moelle épinière en conditions de neuropathie. Nos résultats mettent en évidence le rôle de deux protéines partenaires qui sont surexprimées en conditions douloureuses et qui diminuent l’activation du récepteur GABAB via deux mécanismes différents. D’un part, la protéine cytosolique 14-3-3? induit la dissociation de l’hétérodimère B1b/B2. Cette action a lieu principalement dans les compartiments post-synaptiques. D’autre part, la fibuline-2, protéine de la matrice extracellulaire diminue l’activation de l’hétérodimère B1a/B2. Il s’agit cette fois préférentiellement d’une action dans les compartiments pré-synaptiques. Des stratégies anti-sens (siRNA anti-14-3-3? ou anti-fibuline-2) ou des peptides de compétition sélectifs de l’interaction B1b/14-3-3? permettent de potentialiser les effets antinociceptifs d’un agoniste du récepteur sur un modèle animal de neuropathie. L’ensemble de ces résultats suggèrent que l’état d’oligomérisation des RCPGs peut être modulé in vivo par des protéines partenaires endogènes impliquées dans le développement ou le maintien d’états pathologiques de sensibilisation à la douleur. / In the central nervous system, the inhibitory GABAB receptor is an obligate heterodimeric GPCR that requires the association between GABAB1 (B1a or B1b) and GABAB2 subunits. The heterodimeric GABAB receptor activation has a well-known antinociceptive action in acute pain but its effect appears limited in pathological states. Our hypothesis is that the GABAB activation and signaling could be altered by partner proteins, thus resulting in desinhibition processes in the spinal cord. In the present study, we investigated the role of two partner proteins overexpressed in neuropathic states which decrease GABAB activation through two different mechanisms. On the one hand, the cytosolic 14-3-3? protein induces the dissociation of the heterodimer B1b/B2. This effect occurs in post-synaptic compartments. On the other hand, fibulin-2, an extracellular matrix protein, which decreases the activation of the heterodimer B1a/B2 localized preferentially in presynaptic compartments. Anti-sens strategies (anti-14-3-3? or anti-fibulin-2 siRNA) or competing peptides specific of 14-3-3?/B1b interaction, potentiate the antinociceptive effects of GABAB agonist in an animal model of neuropathic pain. Taken together, our data suggest that GPCR oligomeric state can be modulated in vivo by endogenous partners proteins that are involved in the development and the maintenance of pain sensitization.