Rôle de la protéine HRS/HGS (Hepatocyte growth factor regulated tyrosine kinase substrate) au cours de la myogenèse : étude in vitro

Role of the HRS/HGS protein (Hepatocyte growth factor regulated tyrosine kinase substrate) during myogenesis : in vitro study

• Auteur / Autrice : Laurent Coudert
• Direction : Pascal Leblanc
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance le 09/12/2020
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Biologie Moléculaire Intégrative et Cellulaire (Lyon ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut NeuroMyoGène (Lyon ; 2016-2021)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Jury : Président / Présidente : Carole Kretz
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sylvie Friant, Rémy Sadoul, Fabien Le Grand, Stéphane Vassilopoulos
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Sylvie Friant, Rémy Sadoul

Mots clés

Mots clés contrôlés

Effets physiologiques

Protéines

Autophagie

Myogénèse

Mots clés libres

Myogenèse

Autophagie

Myoblastes/myotubes

GSK3ß

Escrt

Hrs

Tsg101

Voie de signalisations

Myogenesis

Autophagy

Myoblasts/myotubes

GSK3ß

Escrt

Hrs

Tsg101

Signaling pathways

Résumé

La myogenèse est un mécanisme biologique à l’origine de la formation des muscles, et est induite également lors d’une blessure musculaire. Elle est orchestrée par les cellules satellites qui prolifèrent et deviennent des myoblastes capables de se différencier pour fusionner et donner naissance à des structures appelées myotubes, futurs composants des fibres musculaires néoformées lors de la réparation tissulaire. Ces étapes sont finement contrôlées par l’activation et/ou l’inhibition de facteurs de transcription myogéniques régulés par l’activation de récepteurs membranaires et des voies de signalisations associées en aval. Le processus d'endocytose régule de nombreuses voies de signalisation cellulaires en contrôlant le nombre de récepteurs fonctionnels disponibles à la surface cellulaire. Par ailleurs, de nombreuses études ont aussi révélé que des voies de signalisations pouvaient être activées sur les membranes des compartiments endosomaux. La machinerie ESCRT (endosomal Sorting Complex required for Transport) est composée de quatre sous-unités baptisées ESCRT-0 à ESCRT-III impliquées dans divers mécanismes cellulaires essentiels et notamment dans la biogenèse des compartiments endosomaux appelés corps multivésiculaires. De ce fait, la machinerie ESCRT est impliquée dans le transport, le recyclage ou la dégradation de récepteurs membranaires ubiquitinylés et par conséquent le contrôle de leur activité et des voies de signalisations qui leurs sont associées. L’implication de cette machinerie dans la régulation du processus de myogenèse reste néanmoins à ce jour non explorée. Mon travail de thèse s’est justement intéressé à caractériser le rôle de cette machinerie dans le processus de différentiation des myoblastes en myotubes. Au cours de ces quatre années, je me suis plus particulièrement intéressé à la protéine HRS/HGS (Hepatocyte growth factor Regulated tyrosine kinase Substrate) de la sous unité ESCRT-0 et à son implication lors du processus de myogenèse. Nos données expérimentales ont montré que l’expression et la distribution cellulaire de la protéine HRS/HGS étaient dynamiques au cours de la myogenèse et que son inhibition bloquait drastiquement la différenciation des myoblastes en myotubes. La recherche des mécanismes moléculaires et cellulaires associés nous a permis de mettre en évidence que l’inhibition de son expression dans les myoblastes empêchait la dégradation du récepteur à l’EGF (pour Epidermal Growth Factor) et conduisait alors à l’activation constitutive de la voie de signalisation Ras/Raf/MEK/ERK. Cette activation fut associée à une perturbation de la localisation et de l’expression de facteurs de transcription pro-myogéniques impliqués dans le processus de myogenèse. Nous avons également identifié que l’absence de HRS/HGS perturbait l’activité de la GSK3ß et participait à l’inhibition de ce processus. Enfin, nos résultats ont aussi montré que l’absence de cette protéine altérait négativement la voie autophagique indispensable au bon déroulement de la myogenèse. De façon collective, nos résultats montrent donc pour la première fois que la protéine HRS/HGS est un facteur central, multimodal et essentiel dans la régulation du processus de myogenèse.

Myogenesis is a biological mechanism involved in muscle formation and is induced after muscle injury. It is orchestrated by satellite cells which proliferate and become myoblasts that can differentiate and fuse to form myotubes structures that correspond to the future components of newly formed muscle fibers during tissue repair. These steps are tightly controlled by the activation and/or the inhibition of myogenic transcription factors regulated themselves by the activation of membrane receptors and downstream associated signaling pathways. The process of endocytosis regulates many cellular signaling pathways by controlling the number of functional receptors available on the cell surface. Furthermore, many studies also revealed that signaling pathways could be activated on the membranes of endosomal compartments. The ESCRT machinery (ESCRT for endosomal Sorting Complex required for Transport) is composed of four subunits called ESCRT-0 to ESCRT-III involved in various essential cellular mechanisms and in particular in the biogenesis of endosomal compartments called multivesicular bodies. It plays a major role in the transport, recycling or degradation of ubiquitinylated membrane receptors and consequently the control of their activity and their downstream signaling pathways. However, until today, the role of this machinery in the regulation of the myogenesis process remains unexplored. During these four years of PhD, I focused my attention on the HRS/HGS (Hepatocyte Growth factor Regulated tyrosine kinase Substrate) protein from the ESCRT-0 subunit and investigated its implication during the myogenesis process. Our experimental data showed that HRS/HGS is dynamically expressed and distributed during myogenesis thus suggesting a key role during differentiation. We found that silencing of HRS strongly inhibits the differentiation of myoblasts into myotube fibers. Mechanistically, our data revealed that HRS differentiation defect was associated with the activation the MEK/ERK and the GSK3b myogenesis inhibitors that collectively negatively altered myogenic transcription factors expression and distribution. Similarly, we also observed that HRS silencing impaired the autophagic flux thus correlating well with previous published data stating that an efficient autophagic process is required during myoblast differentiation. In conclusion, we found for the first time that HRS is a master regulator that controls myogenesis at different levels through the modulation of important key cellular mechanisms involved in trafficking, signaling and degradation.