Identification de nouveaux régulateurs du positionnement des myonoyaux au cours du développement des fibres musculaires squelettiques

Description

Les fibres musculaires squelettiques sont construites à partir de la fusion de myoblastes permettant la formation de myotubes. Ces syncytia contiennent des centaines de noyaux qui subissent de nombreux mouvements, simultanément au processus de maturation des myotubes, jusqu’à atteindre une localisation périphérique finale dans les fibres matures (myofibres). La désorganisation de la disposition des noyaux est toujours associée à un mauvais fonctionnement des myofibres (par exemple : sarcopénie, myopathie centronucléaire). Le positionnement des noyaux périphériques dans les fibres matures semble être essentiel pour leur fonctionnalité. Comprendre le processus de positionnement des noyaux s’est avéré être un point clé.

L’implication des moteurs moléculaires est connue dans l’espacement des myonoyaux lors des premières étapes de la différenciation musculaire, cependant le rôle des protéines associées aux microtubules (Maps) est moins décrit. Par conséquent, l’identification de nouvelles Maps impliquées dans le positionnement des noyaux au cours de la formation musculaire pourrait 1) permettre une meilleure compréhension de la différenciation musculaire ; 2) mettre en évidence de nouvelles cibles potentiellement impliquées dans des pathologies présentant un mauvais positionnement des noyaux.

Dans ce contexte, mon travail de thèse a consisté à identifier les protéines liées aux microtubules, directement ou indirectement, et impliquées dans la régulation du positionnement des myonoyaux au cours de la différenciation des fibres musculaires squelettiques. Les protéomes associés aux microtubules et différentiellement exprimés au cours de la différenciation musculaire ont été identifiés à l’aide d’une analyse par spectrométrie de masse. Sur la base de cette identification, 239 protéines provenant des extraits cellulaires totaux de myotubes et de myofibres et 240 protéines identifiées dans les protéomes liés aux microtubules ont été sélectionnées. Un criblage de siRNA a été réalisé sur des myotubes primaires afin de décrypter l’implication de ces cibles sélectionnées dans le positionnement des myonucléi au cours des premières étapes de la différenciation musculaire. Ce criblage de siRNA a permis d’identifier trois protéines dont le rôle sur le positionnement des myonucléi apparaît crucial.

De façon inattendue, nous avons identifié un rôle cytoplasmique de la protéine mitotique NuMA1 dans le domaine de la biologie musculaire. Cette protéine s’accumule progressivement dans le cytoplasme où elle stabilise le réseau de microtubules dans les myofibres en cours de différenciation. Cette fraction cytoplasmique des protéines NuMA1, en association avec la dynéine, régule l’architecture du réseau de microtubules et l’espacement des myonoyaux. Son rôle est également crucial dans le maintien des myonoyaux périphérisés dans les myofibres matures et dans les régions de la jonction neuromusculaire.