En réponse à l’exercice aérobie, le tissu musculaire modifie le métabolisme des cellules souches musculaires, leur permettant de se remettre d'une blessure. La compréhension de ce mécanisme décrypté par une équipe de rhumatologues de la Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) et documenté dans le Journal of Cachexia, Sarcopenia and Muscle va contribuer à de nouveaux traitements de la cachexie, de la sarcopénie et d'autres conditions associées à la perte de masse musculaire.
Ainsi, c’est ce mécanisme de régénération musculaire favorisé par l'exercice aérobie et médié par des changements dans la consommation d'oxygène des cellules satellites ou cellules souches musculaires squelettiques qui pourrait inspirer de nouveaux traitements pour les blessures et la perte de masse musculaire associée au vieillissement.
La cachexie est un syndrome multifactoriel qui survient notamment chez des patients atteints d'infections chroniques telles que le VIH, la tuberculose et le paludisme. On estime ainsi que la cachexie touche 50% à 80% des patients cancéreux. La condition est caractérisée par une perte progressive de poids et de force. Les réserves de graisse et la masse musculaire squelettique s'épuisent progressivement. Traité suffisamment tôt, le processus peut être inversé par supplémentation nutritionnelle.
La sarcopénie est caractérisée elle-aussi par une perte progressive de masse et de qualité musculaires associée à l’âge et favorisée par de multiples facteurs, dont la sédentarité, un régime pauvre en protéines, les maladies chroniques et l’hospitalisation. La condition touche environ 46% des personnes âgées de 80 ans et plus. Associée à l'ostéoporose, la sarcopénie accroît la vulnérabilité des personnes âgées, qui sont alors plus exposées aux chutes, aux fractures et à d'autres blessures physiques. Plus largement, cette perte de masse musculaire appendiculaire entraîne un effet évident sur la posture, l'équilibre et le mouvement.
L’exercice aérobie aussi
De précédentes recherches ont déjà montré que ces deux conditions peuvent être inversées ou ralenties dans leur progression par la pratique de l'exercice physique, en particulier le raffermissement musculaire. Un apport raisonnable de protéines est également recommandé. L'haltérophilie et d'autres types de musculation qui permettent d’augmenter le nombre de cellules satellites permettent de lutter contre ces conditions.
L'exercice aérobie stimule la croissance des cellules souches musculaires squelettiques via d'importantes altérations métaboliques : « nous constatons une réduction de la consommation d'oxygène dans les cellules satellites, alors que l'exercice augmente le besoin en oxygène dans tous les autres tissus musculaires. C'est la première fois qu’une étude permet d’observer comment l'exercice aérobie influence le métabolisme mitochondrial dans ces cellules et comment cela affecte la régénération musculaire ».
Des protéines pro-régénération : des souris ont été réparties en 2 groupes, dont un soumis à une batterie d'exercices aérobiques sur un tapis roulant pendant 5 semaines et l’autre laissé sédentaire puis évaluées pour leur capacité aérobie et leur de capacité de régénération musculaire. L’étude montre que :
- les souris entraînées ont des fibres musculaires plus récemment formées, moins de dépôts de tissu fibreux et moins de signes d'inflammation ;
- leur tissu musculaire se régénère et cicatrise plus rapidement que celui des souris sédentaires ;
- les niveaux de protéines qui régulent la quiescence et l'activation des cellules, permettant l'auto-renouvellement ou la différenciation, sont augmentés dans les cellules des souris entraînées.
Les cellules satellites responsables de la régénération et de la préservation des tissus musculaires, doivent rester au repos afin de maintenir l'homéostasie des tissus. Au cours de la vie du sujet, elles sont activées par des blessures ou par l'usure liée à l'exercice. Certaines se différencient ensuite en cellules tissulaires, tandis que d'autres s'auto-renouvellent, donnant naissance à de nouvelles cellules satellites pour que ce cycle de régénération puisse se poursuivre. A bot d’un moment, ces cellules « peuvent se fatiguer » et cesser de se régénérer. C'est le processus en cause dans la dystrophie musculaire et les maladies impliquant une perte de masse musculaire comme la cachexie ou la sarcopénie.
Les mitochondries peu consommatrices d’oxygène sont signe d’un meilleur renouvellement musculaire (Visuel AdobeStock_208369559): les chercheurs constatent que les cellules satellites chez les souris entraînées consomment moins d'oxygène : alors que la respiration cellulaire, le processus par lequel l'énergie chimique est libérée lors de l'oxydation des molécules organiques, se produit dans les mitochondries, la consommation mitochondriale d'oxygène apparaît inversement corrélée à l'auto-renouvellement des cellules satellites.
Les chercheurs prévoient maintenant d'étudier les effets de la réduction de la consommation d'oxygène mitochondrial et d’identifier les voies impliquées dans l'auto-renouvellement des cellules satellites. « En bref, nous devons comprendre pourquoi l'inhibition de la respiration cellulaire améliore la récupération musculaire ». Avec quel objectif ? Il serait peut-être possible de reproduire ce phénomène pour traiter la perte de masse musculaire liée à l'âge ou à certaines maladies.
Source: Journal of Cachexia, Sarcopenia and Muscle 03 August 2020 DOI : 10.1002/jcsm.12601 Satellite cell self‐renewal in endurance exercise is mediated by inhibition of mitochondrial oxygen consumption
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