Contrôles génétique et épigénétique des types de fibres musculaires squelettiques – MYOLINC

Les muscles squelettiques adultes sont composés de myofibres classifiées suivant leur vitesse de contraction, une propriété conférée par l’isoforme de chaîne lourde de myosine (Myh) exprimée. On distingue quatre types principaux de fibres qui expriment ou le gène lent (Myh7) ou l’un des gènes de type rapide (Myh1, Myh2, Myh4) de Myh. Les trois gènes rapide sont organisés en un locus d’environ 300kb, et l’expression de chaque gène est contrôlé de manière spatiotemporelle, comme les gènes de Globine au locus ß-globin, permettant à un seul gène rapide Myh d’être exprimé dans les centaines de noyaux d’une myofibre adulte. Des travaux antérieurs du laboratoire Maire ont caractérisé un enhancer au locus Myh rapide et montré qu’il liait les facteurs de transcription Six. Cette liaison active l’enhancer et permet aussi la transcription d’un long ARN non codant (linc-RNA) appelé linc-Myh. En plus d’activer le gène Myh4, linc-Myh supprime l’expression des gènes lents dans les fibres rapides, verrouillant leur spécialisation phénotypique.
On ne connaît pas aujourd’hui les mécanismes qui contrôlent l’expression spatiotemporelle des différents gènes rapide Myh, et l’implication du enhancer caractérisé dans l’organisation tridimensionnelle de la chromatine au locus au cours du développent post-natal et chez l’adulte. Nous testerons l’hypothèse que cet enhancer module la conformation tridimensionnelle du locus, permettant à un seul gène Myh d’être exprimé dans une fibre donnée.
On ne sait pas aujourd’hui quels sont les mécanismes d’action du linc-Myh qui lui permettent de réprimer les gènes lents dans les fibres rapides. Cet ARN pourrait recruter des protéines qui modifient épigénétiquement le génome à des sites spécifiques. A partir de noyaux musculaires isolés de différents modèles de souris transgéniques, nous caractériserons les protéines associées à linc-Myh, et les séquences d’ADN associées à cet ARN, afin d’identifier les gènes sous le contrôle de cet assemblage linc-Myh-protéines.
On ne connaît pas aujourd’hui les marques épigénétiques qui distinguent les fibres lentes oxydatives des différents sous types de fibres rapides et la dynamique temporelle de ces marques au cours du développement, chez les animaux au repos ou en activité physique, au cours de la vieillesse et dans différentes conditions pathophysiologiques. Cet état épigénétique de la fibre pourrait à son tour influencer la plasticité de la fibre musculaire, capable de s’adapter en fonction de l’effort à fournir. Nous caractériserons les marques d’histone et le degré de méthylation de l’ADN au locus Myh.
Nous posons plusieurs questions associées à l’homéostasie du muscle squelettique en se concentrant sur la myofibre elle même.
1°) L’enhancer au locus Myh rapide se comporte-t-il comme un élément qui permet de moduler l’organisation chromatinienne du locus ? L’activité de cet enhancer est un paramètre important en physiologie musculaire car il déterminerait le gène spécifique Myh rapide qui est transcrit dans la fibre, et Myh est le premier déterminant de l’efficacité de la contraction musculaire.
2°) Comment linc-Myh assure t-il la répression de certains gènes lents et l’activation de certains gènes rapides ? Linc-Myh contrôle directement la répression de gènes lents dans la fibre rapide, et la connaissance de son mode d’action permettra de mieux comprendre les différents acteurs de la spécialisation musculaire, et des mécanismes précis de sa plasticité.
3°) Comment les réponses adaptatives dans les fibres lentes et rapides sont elles traduites au niveau épigénétique ? Nous testerons en particulier les conséquences de la perte d’expression du gène Six1 et de linc-Myh sur le paysage épigénétique des souris adultes et vieilles, ces dernières étant caractérisées par une atrophie musculaire qui touche principalement les fibres rapides.