Les stéroïdes glucocorticoïdes renforcent les muscles par le biais de voies spécifiques à chaque sexe

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Human Muscle Illustration

Illustration d'un muscle humain

Les stéroïdes glucocorticoïdes améliorent la performance musculaire par le biais de mécanismes moléculaires distincts et spécifiques au sexe chez la souris, selon une étude de la Northwestern Medicine publiée dans le Journal of Clinical Investigation (JCI).

“Ce travail souligne l’importance d’étudier les deux sexes et de découvrir deux voies complémentaires”, a déclaré Elizabeth McNally, MD, PhD, professeur de médecine génétique Elizabeth J. Ward, directrice du Center for Genetic Medicine et auteur principal de l’étude.

Isabella Salamone, étudiante diplômée du Driskill Graduate Program in Life Sciences (DGP), était l’auteur principal de l’étude.

Elizabeth McNally Université Northwestern

Elizabeth McNally, MD, PhD, professeur de médecine génétique Elizabeth J. Ward et directrice du Center for Genetic Medicine, était l’auteur principal d’études récentes publiées dans le Journal of Clinical Investigation et Science Advances. Crédit : Université Northwestern

Les glucocorticoïdes sont des hormones de stress naturelles qui atteignent leur pic tôt le matin, juste avant le réveil. Lorsqu’ils sont pris sous forme de médicaments et à fortes doses, les glucocorticoïdes se lient aux récepteurs glucocorticoïdes des cellules pour réguler l’expression génétique des protéines anti-inflammatoires. Cependant, lorsqu’ils sont utilisés de façon chronique, les glucocorticoïdes peuvent avoir des effets indésirables comme la résistance à l’insuline et la fonte ou l’atrophie musculaire.

Les patients atteints de la dystrophie musculaire de Duchenne, une maladie génétique qui provoque une faiblesse musculaire progressive, se voient prescrire des stéroïdes glucocorticoïdes pour améliorer leur force musculaire. L’utilisation à long terme des glucocorticoïdes est problématique car elle peut entraîner de nombreux effets secondaires comme l’obésité et l’ostéoporose, selon McNally.

“L’utilisation de stéroïdes dans la dystrophie musculaire de Duchenne a toujours été un paradoxe, car dans certains contextes médicaux, les patients développent une faiblesse musculaire après avoir pris ces stéroïdes”, a déclaré McNally, qui est également professeur de médecine dans la division de cardiologie et de biochimie et génétique moléculaire.

Certaines études ont montré que l’administration de courtes doses de stéroïdes glucocorticoïdes améliore les performances musculaires, mais les mécanismes moléculaires à l’origine de cette amélioration restent peu étudiés.

Dans une étude précédente publiée sur dans JCI qui était également dirigée par McNally, son équipe a découvert que l’administration d’un glucocorticoïde stéroïde, la prednisone, juste une fois par semaine chez les souris améliorait la récupération musculaire après une blessure et réparait les muscles endommagés par la dystrophie musculaire sans effets secondaires indésirables.

Les stéroïdes comme la prednisone peuvent augmenter les facteurs d'”atrophie”, des protéines qui interviennent dans la fonte musculaire. Nous avons découvert que la prednisone administrée une fois par semaine ne provoquait pas d’augmentation des facteurs d’atrophie, ce qui nous permettait d’obtenir les avantages sans l’atrophie”, a déclaré McNally.

Isabella Salamone

Isabella Salamone, étudiante diplômée du Driskill Graduate Program in Life Sciences (DGP), est l’auteur principal de l’étude publiée dans le Journal of Clinical Investigation. Crédit : Université Northwestern

Le tissu musculaire est sexuellement dimorphe chez les humains, et on sait peu de choses sur la façon dont les muscles des hommes et des femmes répondent aux stéroïdes glucocorticoïdes, ce qui justifie des recherches plus approfondies.

Dans l’étude actuelle, les chercheurs ont étudié la performance musculaire de souris mâles et femelles auxquelles ils ont administré de la prednisone une fois par semaine pendant un mois. Ils ont constaté que la performance globale s’était améliorée chez les souris mâles et femelles, mais que les gènes dont l’expression avait changé dans le muscle présentaient des réponses distinctes dans les muscles mâles et femelles.

Plus précisément, les myofibres des souris mâles présentaient une expression accrue des gènes de la voie IGF1/PI3K, qui favorisait la croissance musculaire, et des gènes importants pour la manipulation du calcium, qui modifiait la contraction et la fonction musculaires. En revanche, les myofibres des souris femelles exprimaient des gènes permettant de décomposer les lipides et d’augmenter les graisses acid oxidation. Female mice treated with prednisone also demonstrated greater endurance than control mice, which the investigators associated with an observed increase in lipid metabolism genes.

“Both males and females have increased ATP and NAD+, which mediate the improvement in muscle function, but they get there through different pathways,” McNally said.

The findings suggest that weekly glucocorticoid steroid treatment is beneficial for improving muscle health and performance and is accomplished through eliciting distinct, sex-specific molecular pathways.

“Our findings emphasize that researchers can’t assume that a response to a therapy — in this case, increased strength after weekly glucocorticoids — is the result of the same mechanism in both men and women. It’s important to study both sexes, especially in tissues that we know are highly sexually dimorphic, like skeletal muscle,” Salamone said.

The effect of glucocorticoid steroids on muscle performance and the time they’re administered was also recently explored by McNally and colleagues in a recent study published in Sciences Advances.

The scientists found that giving mice once-weekly glucocorticoid steroids at the same time in the morning improved muscle performance but that the process was dependent on circadian rhythm, the body’s biological 24-hour clock. When the mice were injected at night, they didn’t demonstrate the same benefit; Compared to humans, mice have an inverted circadian pattern with increased nighttime activity and daytime rest.

McNally said her team hopes to study the impact of glucocorticoid steroids on muscle performance in humans in future trials and identify biomarkers that could help guide steroid dosing in patients. The team also recently completed an exploratory safety trial of once-weekly steroids in muscular dystrophy patients.

Reference: “Intermittent glucocorticoid treatment enhances skeletal muscle performance through sexually dimorphic mechanisms” by Isabella M. Salamone, Mattia Quattrocelli, David Y. Barefield, Patrick G. Page, Ibrahim Tahtah, Michele Hadhazy, Garima Tomar and Elizabeth M. McNally, 10 February 2022, Journal of Clinical Investigation.
DOI: 10.1172/JCI149828

Garima Tomar, a second-year student in the Medical Scientist Training Program (MSTP), was a co-author of the study published in JCI. Co-authors of the Science Advances study include Clara Peek, PhD, assistant professor of Biochemistry and Molecular Genetics and Medicine in the Division of Endocrinology, and Joseph Bass, MD, PhD, the Charles F. Kettering Professor of Medicine and director of the Center for Diabetes and Metabolism.

This work was supported by National Institutes of Health grants AR073655, AR052646, HL061322, DK121875, HL141698, AR073655, DK007169, a Cincinnati Children’s Hospital Medical Center (CCHMC) Trustee Award, CCHMC Heart Institute Translational Grant 695 and the Kurt+Peter Foundation.

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