Dans un article publié le 8 mars 2011 dans la revue
Nature Communications, des chercheurs de l'Institut de Pharmacologie Moléculaire et Cellulaire (CNRS/Université Nice Sophia-Antipolis) détaillent la découverte du "fossile moléculaire" qui manquait à la compréhension de l'évolution du récepteur au glutamate jusqu'au système complexe que l'on observe aujourd'hui chez tous les mammifères.
La transmission de l'influx nerveux entre les neurones se fait au niveau des synapses. Elle est assurée par la libération de petites molécules chimiques, les neurotransmetteurs, qui se fixent de manière spécifique à des récepteurs situés sur la membrane du neurone post-synaptique. L'activation de ces récepteurs se traduit par la genèse d'un signal électrique qui se propage le long de la cellule nerveuse jusqu'à la prochaine synapse.
Le récepteur primitif du glutamate, GluR0, provient de la fusion d'une protéine cytoplasmique, capable de lier le glutamate, avec un canal ionique perméable au potassium. GluR0 est constituée d'un pore (P), qui permet le passage des ions à travers la membrane, et de deux segments transmembranaire (TM1, TM2). L'addition d'un nouveau domaine N-terminal et d'un troisième segment transmembranaire (TM3) a conduit au récepteur AvGluR, qui présente une structure complexe mais une fonctionnalité encore intermédiaire. Ce sont les mutations au sein des différents domaines qui ont permis l'émergence des récepteurs au glutamate modernes, retrouvés chez les mammifères. © IPMC, G. Sandoz. Le glutamate est l'un des neurotransmetteurs les plus importants dans le cerveau des mammifères. Il se retrouve également chez les bactéries, mais celles-ci présentent des récepteurs moléculaires beaucoup plus simples que les mammifères. La relation en terme d'évolution qui existe entre les récepteurs au glutamate de mammifères et de bactéries était jusqu'à ce jour inconnue.
En collaboration avec Harald Janovjak et Ehud Isacoff, Guillaume Sandoz, de l'Institut de Pharmacologie Moléculaire et Cellulaire (IPMC), a identifié un nouveau gène, qui code pour le récepteur au glutamate correspondant au chaînon manquant dans l'évolution de ces protéines. Pour arriver à ce résultat, les chercheurs ont reconstitué artificiellement un gène hybride entre la séquence génétique d'un récepteur bactérien et celle d'un récepteur murin caractéristique des mammifères. Grâce à la base de donnée NCBI, qui couvre le patrimoine génétique de nombreux organismes supérieurs et inférieurs, les scientifiques ont alors pu reconnaître une séquence identique à l'artificielle chez un organisme simple, le rotifère Adineta vaga. Les propriétés fonctionnelles de ce récepteur, nommé AvGluR1, sont intermédiaires entre celles présentées par les bactéries d'une part et les mammifères d'autre part.
La découverte de AvGluR1 a permis de retracer l'évolution du récepteur au glutamate des organismes simples les plus primitifs jusqu'aux organismes complexes les plus évolués.