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Les mécanismes moléculaires de la perception olfactive.

Auteur : Dr. Valéry MATARAZZO - CNRS UPR 9024 - Laboratoire de Neurobiologie - Marseille, France.

Adresse actuelle : Johns Hopkins Medical Institute - Department of Neurosciences, Baltimore, MD, USA -


B : Mécanismes moléculaires de la réception des molécules odorantes :

B2.3. les données structurales :

La structure tridimensionnelle a pu être déterminée par cristallographie aux rayons X pour deux OBPs bovines (Bianchet et al., 1996; Tegoni et al., 1996) et une OBP porcine (Spinelli et al., 1998). La structure secondaire est composée de huit feuillets b, suivis d'une courte hélice a et d'un neuvième feuillet b qui précède l'extrémité C-terminale.

  Figure 9
En dehors de ces éléments architecturaux, l'OBP porcine et l'OBP bovine présentent chacune une structure significativement différente. L'OBP bovine est une lipocaline homodimérique dont la structure a pu être conservée lors de la cristallisation. La première observation spectaculaire, qui est observée par deux équipes de manière indépendante (Bianchet et al., 1996; Tegoni et al., 1996), repose sur la nature du dimère : chacun des deux monomères échange son hélice a et son neuvième feuillet b. Cet échange de domaines, qualifié en anglais de domain swapping, est unique dans la famille des lipocalines (Figure 9a). Ce type de dimérisation tendrait à stabiliser l'OBP (Brownlow et Sawyer, 1996). L'analyse cristallographique révèle une deuxième observation intéressante. L'OBP bovine cristallisée contient deux molécules odorantes (Bianchet et al., 1996; Tegoni et al., 1996). Chaque monomère est composé d'une cavité hydrophobe et présente un odorant à l'intérieur. L'OBP sous forme de dimère possède donc bien deux sites de liaison comme les expériences de liaison l'avaient démontré (Pevsner et al., 1990). Selon l'équipe de Bianchet (1996), l'échange de domaines expliquerait la coopération négative observée dans les cinétiques de liaison (Pevsner et al., 1990). L'incidence de la liaison d'une molécule odorante sur un monomère serait transmise directement à l'autre monomère pour réduire sa reconnaissance. L'équipe de Tegoni (1996) formule un avis supplémentaire sur la conséquence de cette dimérisation. Ils observent que cet échange des domaines conduit à former une poche centrale (en plus des deux autres cavités). Selon ces derniers auteurs, cette troisième cavité pourrait être un troisième site de liaison des molécules odorantes.

  Figure 10
L'OBP porcine présente une structure homodimérique différente (Spinelli et al., 1998). Si deux monomères sont présents dans le cristal, ceux-ci n'échangent pas de domaines ce qui conduit à une structure tridimensionnelle plus proche de celle des autres lipocalines (Figure 9b). Un seul acide aminé, la glycine en position 121, qui n'est pas présent dans l'OBP bovine, empêcherait l'échange des domaines en favorisant le retournement des boucles. De plus, contrairement aux observations réalisées sur l'OBP bovine, l'OBP porcine cristallisée ne présente pas naturellement de ligand endogène. Vincent et ses collaborateurs (2000), ont considéré cette dernière observation comme un avantage pour étudier la liaison de différentes classes chimiques, tout en cristallisant l'OBP porcine. En testant une dizaine de molécules odorantes, ils ont mis en évidence que ce n'est pas la classe chimique qui prime dans la sélectivité, mais plutôt une reconnaissance de forme. Le ligand accéderait dans la cavité par un canal, et le positionnement de la molécule odorante dans la cavité semblerait opportuniste (Figure 10a et 10b). Cette hypothèse confirmerait à la fois la reconnaissance d'odorants de classes différentes et la variabilité de l'interaction.

Les résultats de biologie structurale ont levé de nouvelles questions d'ordre fonctionnel. Quelle est le rôle fonctionnel de l'échange des domaines ? Un dimère avec deux sites de liaison occupés doit-il interagir simultanément avec deux récepteurs ? Est-ce que la dimérisation résulte de la formation d'un troisième site de liaison, et quel est son rôle ? Pourquoi l'OBP porcine ne présente t-elle pas la même structure ? Autant de questions qui ouvrent aujourd'hui vers de nouvelles pistes de recherche.

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