Ces biologistes et rhumatologues de l’Université Fujita (Japon) cherchent à mieux comprendre les mécanismes qui conduisent à la perte ou l'atrophie musculaire avec le vieillissement et l'immobilité. Leurs travaux mettent à nouveau en cause les mitochondries et leur morphologie, et révèlent précisément un problème d'attachement des mitochondries au réticulum endoplasmique (RE), le compartiment de la cellule (musculaire) où s’effectue la production des protéines et des lipides. Ces conclusions, publiées dans la revue eLife, désignent de nouvelles voies possibles de prévention et de traitement de l’atrophie des muscles squelettiques, provoquée par des anomalies mitochondriales.
La perte de masse musculaire, ou atrophie musculaire ou sarcopénie constituent un type de pathologie de plus en plus courant en raison de nos modes de vie sédentaires et du vieillissement des populations. Si l’immobilité plus importante des muscles est certainement un facteur majeur d’atrophie musculaire, avec l’alitement, d’autres causes sont possibles, notamment certaines maladies chroniques, les blessures, l’exposition à des environnements à faible gravité. Bien que la prévalence de l’atrophie musculaire augmente, ses mécanismes sous-jacents sont complexes et restent mal compris.
De précédentes recherches ont montré que les mitochondries jouent un rôle clé dans le développement, la régénération et l’entretien musculaire. En particulier, les cellules souches musculaires et les fibres musculaires -myofibres- ont besoin de beaucoup d’énergie pour devenir matures et fonctionnelles. Ainsi, les dysfonctionnements mitochondriaux peuvent se traduire par des maladies musculaires.
L’étude révèle
la relation étroite entre l'atrophie musculaire et la régénération et l'attachement des mitochondries au réticulum endoplasmique (RE).
Dans les cellules saines, il existe des régions du RE appelées membranes associées aux mitochondries (MAM) qui peuvent être liées de manière réversible aux mitochondries. Cet ancrage remplit de nombreuses fonctions, telles que l'homéostasie du calcium (équilibre) et la régulation du métabolisme et de la morphologie mitochondriale.
Les MAM impliquées dans le contexte de l’atrophie musculaire : différentes expériences impliquant une protéine, la « Mitofusine2 » (MFN2), nécessaire à l’attachement des mitochondries au MAM, confirme leur rôle dans l’atrophie musculaire :
- des cellules musculaires squelettiques cultivées dans un environnement de microgravité, qui induit une atrophie musculaire, présentent ainsi une forte réduction du nombre de MAM, ainsi que des niveaux plus faibles de MFN2, ainsi que les symptômes typiques d'atrophie musculaire :
- des cellules humaines avec un gène MFN2 muté présentent les mêmes caractéristiques, ainsi que des anomalies dans la fission mitochondriale et une production d’énergie (ou ATP) plus faible, indiquant des problèmes dans la génération de « l’énergie cellulaire » ;
- un examen plus approfondi des profils d'expression génique dans ces cellules musculaires atrophiées révèle une régulation excessive de la voie de signalisation Notch, une voie essentielle à la communication cellulaire et à plusieurs processus cellulaires, notamment la prolifération cellulaire, la différenciation et la mort programmée ;
- un suppresseur connu de la signalisation Notch permet d’inverser les effets du déficit en MFN2 et à restaurer la morphologie et la fonction des mitochondries, ainsi que le nombre de MAM.
- le déficit en MFN2 induit dans le tissu musculaire et l'inhibition de la signalisation Notch affectent la régénération musculaire, après des blessures répétées ou une transplantation de cellules souches musculaires.
- la restauration de l’attachement mitochondries-réticulum endoplasmique via la régulation de la signalisation Notch est suffisante pour atténuer partiellement les défauts bioénergétiques des cellules musculaires atrophiées.
Pris ensemble, ces résultats suggèrent que le traitement par cette classe de médicaments pourrait constituer une option thérapeutique viable dans les pathologies impliquant la protéine MFN2, dont l’atrophie des muscles squelettiques provoquée par des anomalies mitochondriales.
Des recherches supplémentaires vont permettre de mieux comprendre comment l’orchestration complexe des mitochondries et les voies de signalisation associées sont liées à la perte de masse musculaire.
Avec l’objectif de mieux prévenir et mieux gérer l’atrophie musculaire et la sarcopénie liées au vieillissement et à l’immobilité.
Source: eLife 15 Dec, 2024 DOI : 10.7554/eLife.89381.3 The reciprocal regulation between mitochondrial-associated membranes and Notch signaling in skeletal muscle atrophy
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