Formation et role des domaines fonctionnels au sein du syncytium musculaire pendant la croissance – MyoDom

L'objectif de MyoDom est de disséquer les mécanismes cellulaires et les réseaux moléculaires qui régissent l'établissement et le maintien de domaines fonctionnels au sein d'un syncytium. Le muscle squelettique est composé de myofibres multinucléées (syncytia) et de cellules souches musculaires (MuSC) en plus de cellules non myogéniques telles que les fibroblastes du tissu conjonctif. Le programme de développement musculaire implique les étapes de prolifération, différenciation et fusion des myoblastes (dérivés des MuSC). La croissance du muscle repose sur la fusion de millions de myoblastes pour former des myofibres multinucléées, l'unité fonctionnelle responsable de la contraction musculaire. Le long de la myofibre, les noyaux sont spatialement spécialisés pour définir des domaines fonctionnels. Les noyaux au centre des myofibres sont juxtaposés aux motoneurones pour former la jonction neuromusculaire (JNM), qui initie la contraction musculaire. Les noyaux aux extrémités des fibres s'apposent avec les cellules tendineuses pour établir la jonction myotendineuse (JMT). Les mécanismes sous-jacents à l'établissement de ces domaines le long de la myofibre restent largement inconnus. Nous proposons de disséquer les mécanismes cellulaires et les réseaux moléculaires qui régissent l'établissement et le maintien de domaines fonctionnels discrets au sein de la myofibre.

Comme données préliminaires, les partenaires ont identifié une hétérogénéité des noyaux et des MuSCs spatialement associés aux domaines JMT et JNM. Cette hétérogénéité est visible au niveau cellulaire avec une localisation préférentielle de la fusion des myoblastes au niveau du domaine JNM et avec le recrutement inattendu de noyaux fibroblastiques dans les myofibres à la JMT lors de la myogenèse fœtale. L'hétérogénéité cellulaire est associée à une régionalisation de l'expression des gènes dans les domaines JMT (tip) et JNM (central) du développement à l'adulte. Les 3 partenaires ont également généré un ensemble de données de séquençage d'ARN sur noyau unique (snRNAseq) du muscle à différents stades, fœtal (poulet et souris), postnatal et adulte (souris). La combinaison de ces données snRNAseq couvrant toutes les étapes de la formation à l’homéostasie constitue une puissante source d'information. Nous définirons les domaines fonctionnels d'un syncytium en combinant la génétique de la souris, l'électroporation dans le modèle poulet, les approches snRNAseq, l'hybridation in situ fluorescente et les technologies de RNAscope. Dans le WP1, nous proposons d'analyser les mécanismes cellulaires sous-jacents à l'émergence et au maintien des domaines de noyaux le long de la myofibre. Nous analyserons la contribution des noyaux d'origines différentes comme moyen de générer et de maintenir des domaines distincts. Nous examinerons la régionalisation de la fusion des myoblastes et l'hétérogénéité cellulaire au niveau de la JMT au cours de la croissance musculaire. Nous aborderons également le flux nucléaire sous-jacent au maintien des domaines musculaires dans l'homéostasie. Dans le WP2, nous aborderons la fonction des dialogues moléculaires régionalisés entre les myofibres et les cellules adjacentes. À partir des données snRNAseq, nous avons déjà identifié des candidats moléculaires comme étant régionalisés au sein des noyaux JMT ou JNM. Nous examinerons également de nouveaux gènes candidats liés à l'établissement du domaine JMT.

L'originalité du projet porte sur la régionalisation cellulaire et moléculaire au cours de la croissance et de l'homéostasie musculaire. Nous pensons que la fonction d'hétérogénéité du noyau est médicalement pertinente puisque des modifications transcriptionnelles majeures sont observées dans les noyaux JMT et JNM dans des situations pathologiques.