Le pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide (PACAP) est un neuropeptide appartenant à la famille des polypeptides VIP/sécrétine/GHRH. Le PACAP exerce de nombreuses fonctions en agissant comme hormone ou neurotransmetteur dans différents organes. L’objectif de ce travail était de caractériser à l’échelle moléculaire le PACAP et ses récepteurs, en établissant la structure et la distribution de leurs ARNm ainsi que la pharmacologie des récepteurs chez une espèce non-mammalienne, la grenouille Rana ridibunda. Les données attendues pouvaient contribuer à une meilleure connaissance de la phylogénie, de la fonction et des mécanismes d’action du PACAP.

Nous avons isolé deux variants d’épissage de l’ARNm codant le PACAP qui diffèrent par une séquence codant un second peptide, appelé GHRH-like, lequel présente de fortes homologies avec la GHRH des poissons et des mammifères. Nous avons montré que l’incubation de cellules hypophysaires de grenouille avec des doses croissantes de PACAP ou de GHRH-like provoque une augmentation dose-dépendante de la libération de GH avec des efficacités comparables pour les deux peptides.

Parmi les récepteurs du PACAP que nous avons caractérisés chez la grenouille, le récepteur fPVR présente des caractéristiques pharmacologiques et de distribution tissulaire communes aux deux récepteurs VPAC1 et VPAC2 des mammifères. Un second récepteur de grenouille que nous avons identifié présente le profil du récepteur VPAC2. Les récepteurs VPAC de grenouille sont exprimés dans le système nerveux ainsi que dans plusieurs organes périphériques.

Enfin, nous avons cloné un récepteur PAC1 chez la grenouille, qui est essentiellement exprimé dans le système nerveux central. Ce récepteur possède plusieurs variants issus d’un épissage alternatif du gène. Deux de ces isoformes contiennent une cassette supplémentaire d’acides aminés dans la 3ème boucle intracellulaire. Un troisième variant possède un domaine C-terminal complètement différent de celui de PAC1-R. Ce récepteur est exprimé et adressé à la membrane plasmique, mais la modification de son extrémité C-terminale abolit son couplage à l’adénylyl cyclase.

Ces données fournissent des bases phylogénétiques, structurales, pharmacologiques et anatomiques qui permettent de mieux comprendre l’évolution du PACAP et de ses récepteurs, qui apportent de nouvelles informations sur la régulation de la libération de GH chez la grenouille, et qui mettent en évidence certains déterminants structuraux de la fonction des récepteurs de ce neuropeptide. De plus, ce travail a permis de générer des outils moléculaires qui permettront de réaliser des études sur les rôles physiologiques du PACAP et sur les relations structure/activité de ses récepteurs.

Structural, functional and anatomical studies of the precursor of the neuropeptide PACAP

and its receptors in the frog Rana ridibunda.

PACAP is a neuropeptide that exerts important biological activities in vertebrates. In order to gain insight into the phylogeny, the structure/activity relationships, the mechanisms of action and the function of PACAP and its receptors, we have first characterized the precursor of this neuropeptide in a non-mammalian vertebrate, the frog Rana ridibunda. We have shown that the frog PACAP precursor encodes a second peptide termed GHRH-like peptide. These two peptides stimulate GH secretion from frog pituitary cells. Moreover, we have cloned two PACAP receptors in frog: a VPAC1 receptor which exhibits characteristics of the two mammalian VIP/PACAP receptors, and a PAC1 receptor which only recognizes PACAP. Finally, we have identified three PAC1-R isoforms, some of which display particular properties. These results contribute to the understanding of the PACAP-ergic system in vertebrates.

Mots clefs : neuropeptide, PACAP, GHRH, récepteur à 7 domaines transmembranaires, adénylyl cyclase, évolution, amphibiens.

Présentée le 30 septembre 2002

Laboratoire où a été préparée la thèse :

Laboratoire de Neuroendocrinologie Cellulaire et Moléculaire, IFRMP 23, Unité INSERM 413, Faculté des Sciences, Université de Rouen, 76821 Mont-Saint-Aignan Cedex

Nom du directeur de thèse: Dr Youssef Anouar