Vieillissement musculaire : impact de la protéolyse intracellulaire calcium-dépendante

• Auteur / Autrice : Cédric Brulé
• Direction : Sylvie Poussard, Elise Dargelos
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Nutrition
• Date : Soutenance le 25/11/2009
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Jury : Président / Présidente : Véronique Pallet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Isabelle Bourdel-Marchasson, Vincent Mouly
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Daniel Béchet, Bertrand Friguet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Stress oxydatif

Calpaïnes

Myogénèse

Mots clés libres

Calpaïnes

Stress oxydant

A-actinine 3

ATP synthase

Ryr1

Sarcopénie

Muscle

Calpains

Muscle aging

Sarcopenia

ATP synthase, Ryr1, a-actinin 3

Résumé

La sarcopénie ou perte involontaire progressive de la masse musculaire chez le sujet âgé s’accompagne de l’altération de nombreux phénomènes physiologiques comparables à ceux observés chez les myopathes. Le processus de régénération musculaire est très ralenti, les activités protéolytiques intracellulaires sont modifiées et de nombreuses fonctions cellulaires sont perturbées en raison d’un stress oxydatif incontrôlé. L’intervention des calpaïnes, protéases neutres calcium-dépendantes, dans les processus associés au développement, à la régénération et à l’intégrité du tissu musculaire est incontestable. Les calpaïnes apparaissent, en effet, comme des acteurs clefs des voies de transductions liées à la myogenèse, la prolifération et la survie cellulaire. Toutefois aucune étude permettant d’établir la relation vieillissement du tissu musculaire- activité calpaïne n’a été entreprise à ce jour. Le projet a donc pour but principal d’inventorier les signaux pro-sarcopéniques interagissant avec les calpaïnes et d’établir leurs relations avec la fonctionnalité des cellules satellites, le stress oxydant et l’apoptose. Nous avons mis en évidence une augmentation de l’expression/activité des calpaïnes durant le vieillissement musculaire chez le rat et identifié des partenaires des calpaïnes impliqués dans des fonctions physiologiques altérées durant la sarcopénie: homéostasie calcique, activité contractile, production d’ATP, régénération musculaire. Nous avons également montré que l’induction d’un stress oxydant entraîne l’activation des calpaïnes au cours de la prolifération des cellules satellites de façon corrélée à une augmentation de l’apoptose. D’une manière intéressante, un traitement préventif par un antioxydant naturel d’écorce de pin (Oligopin®) est capable de prévenir à la fois l’apoptose et l’activation des calpaïnes. L’ensemble de ces résultats suggère que le stress oxydant associé au vieillissement induirait des mécanismes calpaïno-dépendants responsables de l’altération de processus essentiels à la fonction musculaire.

Aging is associated with a progressive and involuntary loss of muscle mass also known as sarcopenia. This condition represents a major public health concern. Although sarcopenia is well documented, the molecular mechanisms of this condition still remain unclear. The calcium-dependent proteolytic system is composed of calcium dependent cystein-proteases named calpains. Calpains are involved in a large number of physiological processes such as muscle growth and differentiation, and pathological conditions such as muscular dystrophies. The aim of this study was to determine the involvement of the proteolytic system in the phenotype associated with sarcopenia by identify the key proteins (substrates or regulators) interacting with calpains during muscle aging and identify pro-sarcopenic signals after oxidative stress induction in satellite cells. Muscle aging was correlated with the up-regulation of calpain activity. Ryanodine receptor 1, ATP synthase subunit alpha and alpha actinin 3 appear as key partners of calpains during muscle aging. Such interactions suggest an implication of calpains in many processes altered during aging including cytoskeletal disorganisation, regulation of calcium homeostasis and mitochondrial dysfunction. Furthermore, oxidative stress induction led to an increase in the activity of calpains correlated to an increase in apoptosis of proliferating satellite cells. In a very interesting way, a preventive treatment with a commercial antioxidant (Oligopin®) prevented these effects. All these data suggest that oxidative stress coupled observed during muscle aging could lead to calpaïno-dependent mechanisms responsible for apoptosis and muscle dysorganisation.