Visualisation des dommages locaux dans les fibres musculaires squelettiques (solaire et gastro) de jeunes souris après l’exercice, par coloration avec des marqueurs de dommages locaux tels que Filamina C (vert) et Evans Blue (rouge), et des noyaux (en bleu) de fibres. Crédit : UPF /CNIC
Une nouvelle étude menée par des chercheurs espagnols décrit un nouveau mécanisme de réparation musculaire après des dommages physiologiques reposant sur le réarrangement des noyaux des fibres musculaires et indépendamment des cellules souches musculaires.
Le muscle est connu pour se régénérer grâce à un processus complexe qui implique plusieurs étapes et repose sur les cellules souches. Maintenant, une nouvelle étude menée par des chercheurs de l’Université Pompeu Fabra (UPF, Espagne)/Centro Nacional de Investigationes Cardiovasculares (CNIC, Espagne)/CIBERNED (Espagne) et de l’Instituto de Medicina Molecular João Lobo Antunes (iMM, Portugal), publiée le 15 Octobre dans la revue Science, décrit un nouveau mécanisme de réparation musculaire après des dommages physiologiques reposant sur le réarrangement des noyaux des fibres musculaires et indépendamment des cellules souches musculaires. Ce mécanisme de protection ouvre la voie à une compréhension plus large de la réparation musculaire en physiologie et en maladie.
Le tissu musculaire squelettique, l’organe responsable de la locomotion, est formé de cellules (fibres) qui ont plus d’un noyau, une caractéristique presque unique dans notre corps. Malgré la plasticité de ces fibres, leur contraction peut être associée à des lésions musculaires. William Roman, premier auteur de l’étude et chercheur à l’UPF, explique : « Même dans des conditions physiologiques, la régénération est vitale pour que le muscle supporte le stress mécanique de la contraction, qui conduit souvent à des dommages cellulaires. Bien que la régénération musculaire ait été étudiée en profondeur au cours des dernières décennies, la plupart des études se sont concentrées sur des mécanismes impliquant plusieurs cellules, y compris les cellules souches musculaires, qui sont nécessaires lorsque des dommages musculaires importants se produisent.
“Dans cette étude, nous avons trouvé un mécanisme alternatif de réparation des tissus musculaires qui est autonome en fibres musculaires”, explique Pura Muñoz-Cánoves, professeur à l’ICREA et chercheur principal à l’UPF et au CNIC, et responsable de l’étude. Les chercheurs (dont Antonio Serrano (UPF) et Mari Carmen Gómez-Cabrera (Université de Valence et INCLIVA) ont utilisé différentes in vitro des modèles de blessure et des modèles d’exercice chez la souris et l’homme pour observer que lors d’une blessure, les noyaux sont attirés vers le site endommagé, accélérant la réparation des unités contractiles. Ensuite, l’équipe a disséqué le mécanisme moléculaire de cette observation : « Nos expériences avec des cellules musculaires en laboratoire ont montré que le mouvement des noyaux vers les sites de lésion entraînait la délivrance locale de molécules d’ARNm. Ces molécules d’ARNm sont traduites en protéines sur le site de la blessure pour agir comme des éléments constitutifs de la réparation musculaire », explique William Roman. “Ce processus d’auto-réparation des fibres musculaires se produit rapidement chez la souris et chez l’homme après une blessure musculaire induite par l’exercice, et représente donc un mécanisme de protection efficace en temps et en énergie pour la réparation des lésions mineures”, ajoute Pura Muñoz-Cánoves.
En plus de ses implications pour la recherche sur les muscles, cette étude introduit également des concepts plus généraux pour la biologie cellulaire, tels que le mouvement des noyaux vers les sites de blessure. « L’une des choses les plus fascinantes à propos de ces cellules est le mouvement pendant le développement de leurs noyaux, les plus gros organites à l’intérieur de la cellule, mais les raisons pour lesquelles les noyaux se déplacent sont en grande partie inconnues. Maintenant, nous avons montré une pertinence fonctionnelle pour ce phénomène à l’âge adulte pendant la réparation et la régénération cellulaire », explique Edgar R. Gomes, chef de groupe à l’Instituto de Medicina Molecular et professeur à la Faculté de médecine de l’Université de Lisbonne, qui co – a dirigé l’étude.
Sur l’importance de ces découvertes, Pura Muñoz-Cánoves, Antonio Serrano et Mari Carmen Gómez-Cabrera s’accordent à dire : « Cette découverte constitue une avancée importante dans la compréhension de la biologie musculaire, de la physiologie (y compris la physiologie de l’exercice) et du dysfonctionnement musculaire.
Référence : « La réparation musculaire après des dommages physiologiques repose sur la migration nucléaire pour la reconstruction cellulaire » par William Roman, Helena Pinheiro Mafalda R. Pimentel, Jessica Segalés, Luis M. Oliveira, Esther García-Domínguez, Mari Carmen Gómez-Cabrera, Antonio L. Serrano , Edgar R. Gomes et Pura Muñoz-Cánoves, 15 octobre 2021, Science.
DOI : 10.1126/science.abe5620
Les travaux ont été menés à l’UPF/CNIC/CIBERNED et à l’iMM en collaboration avec l’Université de Valence/INCLIVA.
Cette étude a été financée par le Conseil européen de la recherche, l’Association française contre les myopathies, l’Organisation européenne de biologie moléculaire, le Human Frontiers Science Program et le ministère espagnol des Sciences.
Université Pompeu Fabra (Espagne)
L’UPF (et le Département CEXS en particulier) et le CNIC sont deux centres d’excellence (respectivement María de Maeztu et Severo Ochoa) consacrés à la recherche en Biomédecine et Cardiovasculaire.
Le Centre de réseau de recherche biomédicale sur les maladies neurodégénératives (CIBERNED) est un organisme de recherche fondé par le gouvernement espagnol pour fusionner la recherche fondamentale et clinique ciblant des pathologies d’une grande importance pour le système national de santé.
Institut de médecine moléculaire (iMM, Portugal)
L’iMM – Instituto de Medicina Molecular João Lobo Antunes est un institut de recherche privé portugais à but non lucratif de premier plan qui offre un environnement scientifique dynamique, visant à nourrir des idées innovantes dans la recherche biomédicale fondamentale, clinique et translationnelle.
À propos du CNIC
Le Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares (CNIC), dirigé par le Dr Valentín Fuster, se consacre à la recherche cardiovasculaire et à la traduction des connaissances acquises en bénéfices réels pour les patients. Le CNIC, reconnu par le gouvernement espagnol comme centre d’excellence Severo Ochoa, est financé par un partenariat public-privé pionnier entre le gouvernement (à travers l’Institut de santé Carlos III) et la Fondation Pro-CNIC, qui regroupe 12 des entreprises privées espagnoles les plus importantes.
