Comment la croissance musculaire est-elle contrôlée ?

Publié par Isabelle le 25/01/2021 à 13:00
Source: CNRS INSB
Au cours du développement, les muscles se développent très fortement afin de produire les forces nécessaires à nos mouvements. La mouche du vinaigre a permis de révéler comment cette forte augmentation du volume musculaire est contrôlée. En combinant génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est...), protéomique et séquençage (En biochimie, le séquençage consiste à déterminer l'ordre linéaire des...) haut débit (Le terme de haut débit (ou large bande par traduction littérale de l'expression anglosaxonne...), les scientifiques ont découvert que la voie de signalisation Hippo contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de...) la production des protéines musculaire qui sont immédiatement utilisées dans croissance des muscles. Parce que la voie Hippo est largement conservée, il est possible que ces résultats s'appliquent également lors de la croissance du muscle (Les muscles sont une forme contractile des tissus des animaux. Ils forment l'un des quatre types...) cardiaque humain. Ces nouvelles observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) sont publiés dans la revue eLife.


© Frank Schnorrer

Les muscles permettent aux animaux de courir, nager ou voler. Les forces générées par les muscles sont produites par des "moteurs (Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (éolienne, chimique,...)" associant actine et myosine appelées myofibrilles. Au cours du développement de l'animal (Un animal (du latin animus, esprit, ou principe vital) est, selon la classification classique, un...), les muscles se forment par la fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état...) de myoblastes en myotubes initialement assez petits. Ces myotubes construisent ensuite leurs myofibrilles contractiles et grandissent de façon spectaculaire pour engendrer les futurs (Futurs est une collection de science-fiction des Éditions de l'Aurore.) mouvements des animaux. La façon dont cet énorme gain de volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension...) musculaire est contrôlé au cours du développement a maintenant été révélée grâce à la drosophile (La drosophile (du grec drosos : la rosée et philos : qui aime) est un insecte...), la mouche (Mouche est un nom vernaculaire ambigu en français. Le terme mouche (/muʃ/) provient du...) du vinaigre (Le vinaigre est un liquide acide (pH généralement compris entre 2 et 3), obtenu...). Dans le cadre d'une collaboration internationale avec l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) Max Planck (Max Planck (né Max Karl Ernst Ludwig Planck le 23 avril 1858 à Kiel, Allemagne...) de Biochimie (La biochimie est la discipline scientifique qui étudie les réactions chimiques ayant lieu...) de Munich et l'École Polytechnique Fédérale de Lausanne, les scientifiques ont découvert qu'une voie de signalisation, appelée voie Hippo, contrôle la croissance musculaire pendant le développement des muscles du vol de la drosophile.

La voie Hippo est un célèbre régulateur de la croissance des tissus, découverte chez la drosophile il y a près de 20 ans. Elle contrôle également la croissance chez les mammifères et est particulièrement importante dans le développement du cancer (Le cancer est une maladie caractérisée par une prolifération cellulaire anormalement...) lorsqu'elle est dérégulée. La plupart de ce que nous savons à ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...) sur la régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se...) de la voie Hippo provient d'études sur les cellules épithéliales, comme les cellules de la peau (La peau est un organe composé de plusieurs couches de tissus. Elle joue, entre autres, le...) ou de l'intestin (L'intestin est la partie du système digestif qui s'étend de la sortie de l'estomac à...). Pendant la croissance normale des tissus, la kinase Hippo est inactive, ce qui permet aux cellules épithéliales de croître et de se diviser pour remplir l'espace disponible, en fonction de la croissance de l'organisme. Lorsque l'espace disponible est rempli, la mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes...) tissulaire se répercute et déclenche l'activation (Activation peut faire référence à :) de la kinase d'Hippo, qui arrête la croissance.

Cette nouvelle étude met en évidence un changement intéressant dans la manière dont la voie hippo est régulée dans le muscle du vol pour superviser sa croissance. Contrairement à l'épithélium, ce type de cellule ne se divise plus mais se développe en augmentant la taille des cellules individuelles, ce qui est très similaire à la façon dont le coeur humain se développe au cours du développement ou pendant l'exercice.


Figure: Développement des muscles. En haut: dans les 3 jours suivant son développement, chaque muscle de vol augmente environ 10 fois en volume. Une fibre individuelle de muscle de vol est surlignée en orange.En bas: coupe transversale d'une fibre musculaire de vol individuelle. Plus de 1000 myofibrilles contractiles sont visibles sous forme de points blancs et les noyaux sont colorés en bleu (Bleu (de l'ancien haut-allemand « blao » = brillant) est une des trois couleurs...).
© Frank Schnorrer

Les chercheurs ont découvert que la kinase Hippo est régulée dans le muscle par un complexe phosphatase particulier, appelé le complexe STRIPAK, situé au niveau des membranes musculaires, qui sont en contact étroit avec les myofibrilles contractiles. Les auteurs suggèrent donc que le besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est...) de croissance est détecté mécaniquement: les muscles trop petits sont trop étirés et "ressentent" donc le besoin de croître. Ils ne le font pas par division (La division est une loi de composition qui à deux nombres associe le produit du premier par...) cellulaire mais plutôt par la production de plus de protéines myofibrillaires telles que l'actine, la myosine et bien d'autres, ce qui se traduit par des myofibrilles plus nombreuses, plus longues et plus épaisses entrainant une augmentation du volume musculaire.

Les chercheurs ont constaté que la kinase Hippo a besoin de se lier directement au complexe STRIPAK dans le muscle pour sa régulation normale. Il reste à découvrir la précision avec laquelle le "signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe...) mécanique" parle au complexe STRIPAK pour bloquer l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) kinase d'Hippo. À l'avenir, il sera intéressant de voir si un mécanisme similaire contrôle le stade (Un stade (du grec ancien στ?διον stadion, du verbe...) et la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire,...) de production des protéines myofibrillaires dans le coeur humain, qui se développe au cours du développement ou pendant l'exercice.

Pour en savoir plus:
The Hippo pathway controls myofibril assembly and muscle fiber growth by regulating sarcomeric gene expression.
Kaya-Çopur A, Marchiano F, Hein MY, Alpern D, Russeil J, Luis NM, Mann M, Deplancke B, Habermann BH, Schnorrer F.
Elife. 2021 Jan 6;10:e63726. doi: 10.7554/eLife.63726.

Laboratoire:
Institut de biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant....) du développement de Marseille (IBDM) - (CNRS/Aix-Marseille Université) - 13288 Marseille.

Contact:
Frank Schnorrer - Chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la...) CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand...) à l'Institut de biologie du développement de Marseille (IBDM) - frank.schnorrer@univ-amu.fr
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