Implication de la desmine dans les propriétés mécaniques de la cellule musculaire squelettique – DESMECA

Le cytosquelette est constitué de trois réseaux (les microtubules, les microfilaments et les filaments intermédiaires), interagissant directement ou indirectement par l'intermédiaire de protéines associées. Il joue un rôle central dans la génération et la transmission des forces mécaniques à travers la cellule. Dans le muscle, il est bien établi que les filaments intermédiaires (FI) de desmine sont essentiels pour le maintien de l'intégrité cellulaire en réponse au stress mécanique. En particulier, l'équipe de P. Vicart a identifié des mutations dans le gène de la desmine à l'origine des desminopathies, des myopathies squelettique et cardiaque conduisant à une faiblesse musculaire lentement progressive et des troubles cardiaques, associée à la formation d'agrégats contenant la desmine. La stimulation mécanique joue probablement un rôle dans l'apparition de la maladie, car les patients les plus sportifs présentent des symptômes sevères à un âge plus précoce. Les différents mutants de desmine ont déjà été étudiés dans des lignées cellulaires pour leur capacité à former ou non un réseau avec ou sans formation d'agrégats. Cependant, la contribution du réseau de FI dans le comportement des cellules musculaires en présence d'une contrainte mécanique demeure largement inconnue. Dans ce contexte, notre projet vise à déterminer si les propriétés mécaniques des cellules musculaires (myoblastes, myotubes et fibres musculaires) et leur réponse aux stimulations mécaniques sont altérées par des mutations de la desmine associées à des desminopathies. Nous allons développer deux aspects complémentaires: i) la caractérisation des propriétés mécaniques des cellules musculaires, dans des contextes normaux et pathologiques, ii) évaluer les effets du stress mécanique sur les filaments de desmine et des voies de signalisation associées. Cette approche nécessite une étroite collaboration entre biologistes (l'équipe de P. Vicart) et biophysiciens (l'équipe de S. Hénon, et l' équipe de F. Briki). Nous allons utiliser des outils dédiés à la micromécanique et à la génération de stress, soit sur une population de cellules, ou sur cellules uniques (myoblastes, myotubes ou myofibrilles): d'une part, l'équipe de S. Hénon a mis au point des approches expérimentales permettent de quantifier la déformabilité cellulaire sous contrainte (rhéologie) et de mesurer les forces développées par la cellule (contractilité cellulaire), en appliquant une contrainte mécanique contrôlée à une cellule soit localement (pinces optiques et magnétiques) ou globalement (rhéomètre sur cellule unique); d'autre part, l'appareil de traction développé par l'équipe de F. Briki permet d'appliquer des étirements périodiques ou croissants sur une population de cellules. A l'aide de cesoutils spécifiques, nous caractériserons les propriétés mécaniques des cellules, l'altération morphologie cellulaire sous stimulation mécanique, la formation d'agrégats et l'activation des voies de signalisation, des cellules exprimant la desmine de type sauvage ou mutants pathogènes développées dans l'équipe de P. Vicart. De plus, nous pourrons à terme envisager de tester dans nos système l'effet anti-aggrégatif de diverses molécules d'intérêt en réponse au stress mécanique.
Notre projet vise à mettre en évidence la fonction desmine dans la réponse des cellules musculaires à des contraintes mécaniques, et nous fournira une meilleure compréhension des événements moléculaires et cellulaires conduisant à une myopathie myofibrillaire.