Les récepteurs GABA de type A (GABAAR) assurent l’inhibition rapide de la neurotransmission chez les insectes. Ce sont des récepteurs-canaux pentamériques qui s’activent en réponse à la fixation du GABA, ouvrant un canal perméable aux ions chlorure. Ces récepteurs sont les cibles privilégiées de nombreux insecticides, en raison de leur rôle clé dans la régulation neuronale. Le récepteur RDL est homologue des GABAAR de mammifères, le plus étudié chez les insectes. Il joue un rôle central dans le comportement et la sensibilité aux composés neurotoxiques. Pourtant, malgré son importance écologique et pharmacologique, aucune structure atomique expérimentale de ce canal n’avait été obtenue avant ce travail.

Cette thèse vise à apporter la première caractérisation structurale du récepteur RDL à l’aide de la cryo-microscopie électronique (cryoEM), tout en explorant ses interactions avec plusieurs ligands, dont des insecticides d’intérêt. Après l’exploration de différents sous-types de récepteurs RDL, celui de l’abeille Apis mellifera a été retenu pour sa stabilité biochimique. Il a été produit dans plusieurs systèmes d’expression, puis purifié à l’aide d’un protocole optimisé reposant sur l’incorporation en nanodisques lipidiques.
Ces efforts ont permis d’obtenir cinq structures cryoEM du récepteur RDL de l’abeille dans différents états fonctionnels, notamment en présence de GABA, d’abamectine et de chrodrimanine B, révélant trois poches de liaison distinctes et mettant en lumière les conformations associées. L’abamectine, bien que considérée historiquement comme un modulateur allostérique positif, stabilise ici une conformation fermée du pore, tandis que la chrodrimanine B cible une poche membranaire inédite chez les insectes. Des simulations de dynamique moléculaire et des expériences fonctionnelles (mutagenèse, électrophysiologie en ovocytes de Xenopus) ont permis d’approfondir ces résultats et d’identifier les résidus critiques impliqués dans la liaison et la modulation de l’activité du récepteur.
Enfin, ce travail sert de base à une application innovante de ces données structurales : la conception de protéines liantes de novo ciblant spécifiquement le récepteur RDL. À l’aide d’outils d’intelligence artificielle (RFdiffusion, ProteinMPNN), des milliers de peptides ont été générés, puis criblés expérimentalement via yeast surface display. Plusieurs candidats ont montré une interaction spécifique avec le récepteur, ouvrant la voie au développement d’insecticides peptidiques ciblant sélectivement les canaux ioniques d’insectes, tout en épargnant les pollinisateurs.

​ En conclusion, ce travail offre une contribution structurale inédite à l’étude des canaux RDL, éclaire sur les mécanismes d’action des insecticides au niveau atomique. Nous proposons également des pistes concrètes pour le développement de composés sélectifs respectueux de la biodiversité.
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