Prix Master 2016 de la SFM : Domaine nucléaire et protéome microtubulaire au cours de la maturation des fibres musculaires

Abstract

Au cours du développement musculaire, les noyaux se positionnent activement le long des fibres musculaires, façonnant les Domaines Nucléaires (DN). Ce positionnement semble essentiel à la fonctionnalité des fibres car des défauts d’établissement des DN sont toujours associés à des dysfonctionnements musculaires. Des études montrent que le positionnement nucléaire est dynamique, suggérant que, dans des pathologies présentant des délocalisations nucléaires, relocaliser les noyaux pourrait restaurer certaines fonctionnalités musculaires. Les microtubules sont essentiels au positionnement précoce des noyaux dans les fibres musculaires. Le réseau microtubulaire étant totalement remodelé pendant la maturation musculaire, nous avons émis l’hypothèse selon laquelle les « protéomes associés aux microtubules » évoluent au cours de la maturation des fibres, ce qui contribue à la formation et au maintien des DN dans les fibres matures. Nous avons mené une approche biochimique in vitro afin d’isoler les protéines associées aux microtubules dans des fibres immatures et matures. L’identification des protéines par spectrométrie de masse a permis la sélection de candidats, associés/exprimés de façon différentielle aux microtubules pendant la maturation des fibres et potentiellement impliqués dans le contrôle des DN. Nous déchiffrons actuellement, via un criblage siARN, l’implication respective de ces candidats sur les différentes phases d’établissement des DN en utilisant une méthode non biaisée d’analyse statistique des DN dans les myotubes, en fonction de leur contenu en noyaux. Cette approche conduira à l’identification de nouvelles voies liées à la mise en place des DN et permettra d’identifier des candidats sur lesquels agir dans des pathologies associées de type myopathies centronucléaires (CNM).

In the normal course of muscle fiber development, myonuclei actively position and adapt a precise localization in mature fibers, shaping MyoNuclear Domains (MNDs). Myonuclei positioning in fibers appears to be essential for muscle function as defects in MNDs settings are always associated with dysfunction (i.e., centronuclear myopathy, sarcopenia). Previous studies have shown that myonuclei positioning in fibers is reversible, suggesting that in pathologies presenting MNDs impairment, myonuclei could be re-addressed to the “correct” position in fibers and this could benefit to muscle function. Cytoskeleton networks, and particularly microtubules, have been implicated in early nuclei localization in myotubes. As the microtubule network is completely redesigned during muscle maturation, we hypothesized that “microtubules associated proteomes” would change between immature and mature fibers and contribute to a microtubule-dependent process resulting in MNDs setting and maintenance in mature fibers. We performed an in vitro biochemical approach to isolate microtubules partners in immature (myotubes) and mature myofibers. Using mass-spectrometry identification, we selected 244 candidates, differentially associated/expressed with microtubules during myofiber maturation and potentially controlling MNDs settings. We are currently conducting a siRNA screen approach on these candidates to decipher their respective implication in early and late phases of MNDs establishment, using an unbiased assay developed by our team allowing statistical analysis of MNDs regarding myonuclei content. This approach will lead to the identification of new pathways related to nuclear positioning and MNDs setting in normal condition and in myopathies associated to MNDs impairment such as CNMs.