Modulation de l'intégrité des muscles squelettiques en contextes sain et pathologique – Atrorescue

Ce projet vise à identifier des voies importantes pour l'organisation intracellulaire musculaire, dans des conditions physiologiques et pathologiques. Le fonctionnement de la fibre musculaire (myofibre) est soutenu par un positionnement précis de ses organites et noyaux. La force contractile des myofibrilles est contrôlée par le système de «couplage excitation-contraction» (ECC) de la triade, lieu de l'interconnexion entre le réticulum sarcoplasmique, un réseau de réticulum endoplasmique (RE) tubulaire, et les tubules transverses (-T), formés par des invaginations radiales répétées de la membrane plasmique.

Les myopathies centronucléaires (CNM) sont des troubles neuromusculaires héréditaires dont la caractéristique majeure est une localisation anormale des noyaux au centre des myofibres. Les principaux gènes impliqués sont ceux de la myotubularine (MTM1), la dynamine-2 (DNM2), l'amphiphysine-2 (BIN1) et du récepteur de la ryanodine (RYR1). L'organisation et la fonction des tubules-T et le processus autophagiques sont altérés dans les CNM, nuisant à l'homéostasie musculaire. Les liens entre centralisation des noyaux, altération de l’autophagie et inefficacité de l’ECC restent mal compris.

Nous avons identifié SH3KBP1 (SH3 domain-containing kinase-binding protein 1) comme un nouveau facteur modulant le positionnement des noyaux. SH3KBP1 maintient l’architecture du RE grâce à son interaction avec la calnexine et contribue à la formation et la maintenance des tubules-T. SH3KBP1 se lie aussi à la dynamine-2 ; les deux partenaires de SH3KBP1 pourraient donc contribuer au positionnement des noyaux, à l’organisation correcte des triades, et à la fonctionnalité de l’ECC.

Avec le projet ATRORESCUE, nous voulons caractériser les voies régulant l’organisation et la fonctionnalité des myofibres en nous focalisant sur le remodelage du RE et des tubules-T et sur les fonctions associées (autophagie, ECC), dans des contextes physiologiques ou pathologiques (CNM).

Pour ce faire, nous utiliserons des tests cellulaires in vitro (cultures de myotubes et myofibres matures) et des modèles de souris in vivo (principales formes canoniques de CNM liées à des mutations dans MTM1, BIN1 ou DNM2) validés par les différents partenaires ; nous déterminerons de plus si la modulation de ces voies peut restaurer les phénotypes CNM. Cette proposition s'articule autour de trois axes complémentaires :
1- Autophagie et modulation du RE. Nous déterminerons les fonctions biologiques de SH3KBP1 et des protéines associées dans la formation / maintien du RE, et donc de l’enveloppe nucléaire et du positionnement des noyaux, par l’intermédiaire d’une régulation de l’autophagie.
2- Formation des triades et fonctionnalité de l’ECC. Nous analyserons l’impact d’une modulation de SH3KBP1 sur l’efficacité de formation des triades et ses répercussions sur l’ECC.
3- Modulation des voies contrôlées par SH3KBP1 dans des modèles de CNM. Comme la diminution de SH3KBP1 reproduit les phénotypes de la CNM, nous augmenterons, par transduction virale, son niveau dans les différents modèles de souris CNM et quantifierons les impacts bénéfiques sur la fonctionnalité musculaire en mettant l'accent sur la physiologie des myofibres, le positionnement des noyaux, l'architecture du RE et des tubules-T, et l'efficacité de l’ECC.

Ce projet collaboratif implique trois groupes de recherche aux expertises complémentaires qui permettront l'étude des voies gouvernées par SH3KBP1 et participant au contrôle du RE, du RS, des tubules-T et de l’ECC, in vitro et in vivo. ATRORESCUE améliorera notre compréhension de la fonction et de la régulation des muscles squelettiques. De plus, la validation de la modulation de SH3KBP1 en tant que stratégie de sauvetage in vivo des phénotypes liés aux CNM ouvrira la voie au traitement d'autres maladies neuromusculaires et états physiologiques associés à une altération de la localisation des noyaux et de l'intégrité des triades.