CE13 - Biologie cellulaire, biologie du développement et de l’évolution

Contrôle génétique et mécanique de la fusion des myoblastes – MyoFuse

During the first 18 months period, significant advances were made on the project.
The teams of FLG and BL developed a miniaturized 3D myotube culture chip with contraction monitoring capacity. This was done by using micropatterned substrate to grow primary myoblasts. Spontaneous contractions in myotubes derived from primary human myoblasts were observed. Analysis of nuclear morphology confirmed a similar organization between obtained myotubes and in vivo myofibers. LMNA-related Congenital Muscular Dystrophy (L-CMD) was modelled with mutant 3D myotubes displaying contractile dysfunction. This technology can thus be used to study contraction characteristics and evaluate how diseases affect muscle organization and force generation. Importantly, it requires significantly fewer starting materials than current systems, which should allow to substantially improve drug screening capability. A paper describing these data was recently submitted for publication (https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.06.15.448543v3).
The teams of CM and BL have made significant advances in our understanding of the regulation of fusion by mechanical stress. Preliminary data they have obtained using traction force microscopy and live imaging shows that, in vitro, myoblast and myocyte fusion predominantly occurs in regions of increased environmental /cellular stress, which tightly correlate with singularities in cell alignments, also named nematic defects. The results of these analyses have been presented by CM at the Society for Muscle Biology «Frontiers in Myogenesis« International Conference in Costa Rica in November 2021. These results are important, as they show for the first time that mechanical stress (environmental / intra-tissular) could represent an underestimated regulator of myoblast fusion. These results need first to be confirmed. Translation of these results with in vivo context needs to be investigated and tested.
CM team is also investigating the role of putative TGF beta effectors in the regulation of fusion. These are ongoing experiments with no major breakthrough yet.
The experiments that were done during the first 18 months period are in line with the proposed experiments in the research project. Moreover, very significant advances were made in a short time, underlying the originality and high potential of this project

Publication par les équipes de F. Le Grand et B. Ladoux d'un article (Bioengineering a Miniaturized In Vitro 3D Myotube Contraction Monitoring Chip For Modelization of Muscular Dystrophies) pour le moment dans bioRxiv, soumis à Biomaterials.
Présentation par C. Marcelle des données issues de la collaboration CM/BL sur la mécanotransduction à un congrès international (Frontiers in Myogenesis Conference)

Publication par les équipes de F. Le Grand et B. Ladoux d'un article (Bioengineering a Miniaturized In Vitro 3D Myotube Contraction Monitoring Chip For Modelization of Muscular Dystrophies) pour le moment dans bioRxiv, soumis à Biomaterials.
Présentation par C. Marcelle des données issues de la collaboration CM/BL sur la mécanotransduction à un congrès international (Frontiers in Myogenesis Conference)

Résumé de soumission

La fusion des myoblastes aux fibres musculaires est essentielle à la croissance et la réparation de muscles squelettiques. Des résultats préliminaires des groupes participants démontrent que la voie de signalisation TGFß (SMAD2/3-dependante) agit comme frein moléculaire de la fusion au cours du développement de l'embryon de poulet et lors de la régénération des muscles de la souris adulte. Cette voie de signalisation constitue donc le premier groupe de molécules agissant comme inhibiteurs de la fusion. De plus, le phénotype spectaculaire d'hyper-fusion observé quand cette voie est entravée indique que la modération du processus de fusion est un aspect étonnamment important de la formation et la réparation des muscles chez les vertébrés. Dans ce projet, nous identifierons les effecteurs intracellulaires (directs ou transcriptionnels) de la signalisation TGFß et nous testerons si des changements mécaniques à la membrane ou dans le micro environnement collaborent avec ces effecteurs pour réguler la fusion. De nombreuses techniques de pointe, comme l'imagerie in vivo de la fusion, la microscopie de force atomique, le micropatterning protéique et l'activation de voies de signalisation par l'optogénétique seront utilisées de manière innovante tout au long de ce project pour délivrer une vision unique de la fusion musculaire chez les vertébrés.

Coordination du projet

Christophe MARCELLE (Institut Neuromyogène)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

INMG - CNRS Institut Neuromyogène
INMG Institut Neuromyogène
IJM Institut Jacques Monod

Aide de l'ANR 663 727 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2019 - 48 Mois

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