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Class C GPCRs, that include metabotropic glutamate receptors (mGlu), taste receptors, GABAB receptor and Calcium-sensing receptor, are unusual in terms of their molecular architecture and allosteric regulation. They all form obligatory dimers, dimerization being fundamental for their function. More specifically, the mGlu are activated by the main excitatory neurotransmitter, L-glutamate. mGlu activation by glutamate binding in the venus flytrap domain (VFT) triggers conformational changes that are transmitted, through the Cystein-Rich Domain (CRD), to the conserved fold of 7 transmembrane helices (7TM), that couples to intracellular G protein. mGlu activity can also be allosterically modulated by positive (PAM) or negative (NAM) allosteric modulators binding to the 7TM. Recent progress in cryo-electron microscopy (cryoEM) has allowed unprecedented advances in deciphering the structural and molecular basis of their activation mechanism. The agonist induces a large movement between the subunits, bringing the 7TMs together and stabilizing a 7TM conformation structurally similar to the inactive state. The diversity of inactive conformations for the class C was unexpected but allows PAM stabilising a 7TM active conformation independent of the conformational changes induced by agonists, representing an alternative mode of mGlu activation. Here we present and discuss recent structural characterisation of mGlu receptors, highlighting findings that make the class C of GPCR unique. Understanding the structural basis of mGlu dimer signaling represents a landmark achievement and paves the way for structural investigation of GPCR dimer signaling in general. Structural information will open new avenues for structure-based drug design.

La classe C des Récepteurs Couplés aux Protéines G (RCPG) comprend plusieurs membres aux fonctions physiologiques importantes comme par exemple les récepteurs des principaux neurotransmetteurs excitateurs (glutamate) et inhibiteurs (GABA) du système nerveux, les récepteurs des goûts umami et sucré et les récepteurs sensibles au calcium. Ces récepteurs possèdent une architecture moléculaire particulière, caractérisée par la présence d’un large domaine extracellulaire (ECD) relié à un domaine membranaire composé de 7 hélices transmembranaires (7TM). De plus, ils forment tous des dimères obligatoires, la dimérisation étant fondamentale pour leur fonction. La fixation d’agoniste dans l’ECD induit l’activation du récepteur. L’activité des agonistes peut être modulée de manière allostérique par des modulateurs positifs (PAM) ou négatifs (NAM), se liant au domaine 7TM. Il est important de comprendre comment les changements de conformation induits par la liaison des agonistes au sein du domaine extracellulaire sont transmis au domaine transmembranaire mais aussi de comprendre les bases structurales et moléculaires de la régulation allostérique des récepteurs de la classe C. Les progrès récents de la microscopie électronique en conditions cryogéniques (cryoEM) ont permis des avancées sans précédent dans le décryptage des bases structurelles et moléculaires des mécanismes d’activation des RCPG de classe C, et notamment du récepteur métabotropique du glutamate de type 5 (mGlu5). Le glutamate entraîne une fermeture et un changement d’orientation des domaines extracellulaires qui induit un mouvement important entre les sous-unités, rapprochant les 7TM et stabilisant la conformation active du récepteur. La diversité de conformations inactives pour les récepteurs de la classe C était inattendue mais propice à une activation possible par des PAM. Ces derniers stabilisent une conformation active des 7TM, indépendante des changements conformationnels induits par les agonistes, représentant un mode alternatif d’activation des récepteurs mGlu. Nous présentons et discutons ici les caractérisations structurales récentes des récepteurs de classe C, en soulignant les résultats qui rendent cette famille de récepteurs unique. La compréhension de la base structurelle de la signalisation des dimères de mGlu représente une réalisation historique et ouvre la voie à l’analyse de la signalisation des dimères de RCPG en général. Ces analyses structurales devraient également ouvrir de nouvelles voies pour la conception de médicaments ciblant cette famille de récepteurs qui sont aussi des cibles thérapeutiques.