Protection et dégradation du muscle squelettique : caractérisation des propriétés antioxydantes du Safran et impact de l’hypermuscularité dans la protéolyse post-mortem

Skeletal Muscle Protection And Degradation : Characterization Of The Antioxidant Properties Of Saffron andImpact Of Hypermuscularity In Post-Mortem Proteolysis

• Auteur / Autrice : Rim Nassar
• Direction : Anne Bonnieu, Fadia Najjar
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Soutenance le 14/12/2020
• Etablissement(s) : Montpellier en cotutelle avec Université Libanaise
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Dynamique musculaire et métabolisme (Montpellier)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anne Bonnieu, Fadia Najjar, Aida Habib, Elise Dargelos, Jad Abdallah, Etienne Mouisel, Aline Hamade, Béatrice Chabi
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Aida Habib, Elise Dargelos

Mots clés

Mots clés contrôlés

Muscles striés

Stress oxydatif

Autophagie

Mots clés libres

Myostatine

Autophagie

Stress oxydant

Safran

Myoblastes humains

Maturation post-Mortem

Myostatin

Autophagy

Oxidative stress

Saffron

Human myoblasts

Post-Mortem maturation

Résumé

Des données ont attribué un rôle critique au stress oxydant dans la régulation de l’homéostasie musculaire et la maturation du muscle en viande. Ce stress est associé à certaines pathologies chroniques et au vieillissement et pourrait influencer également la protéolyse post-mortem (PM) et la qualité de la viande. Par conséquent, il devient important de déterminer si la manipulation de la balance rédox du tissu musculaire squelettique représente une approche utile dans la conception de stratégies thérapeutiques contre les maladies musculaires mais aussi de stratégies innovantes pour améliorer la production carnée. Dans ce travail de thèse, nous avons évalué, dans une première étude, le potentiel antioxydant (AO) et protecteur de l’extrait méthanol-eau brut du safran libanais et de ses composés purs (la crocine et le safranal) sur des cellules musculaires squelettiques humaines (LHCN-M2) suite à un traitement à l’H2O2. Nos résultats ont montré que le prétraitement au safran et à ses principaux composants, en particulier la crocine, augmente efficacement l'activité des enzymes AO (GPX, SOD) et prévient le stress oxydant induit par H2O2 dans les myoblastes humains, tout en maintenant l'expression de leurs gènes régulateurs myogéniques (myf5, myoD). Fait intéressant, nos résultats suggèrent que, compte tenu de sa teneur plus élevée en crocine, le safran pourrait être un traitement antioxydant fonctionnel prometteur pour les thérapies cellulaires des pathologies squelettomusculaires en prévenant les lésions oxydatives et en retardant potentiellement la progression de la maladie.Dans une seconde étude, nous avons étudié les conséquences de l’absence de la myostatine (mstn), connue pour induire un statut AO favorable, dans la régulation de la protéolyse PM du muscle. Nos résultats ont montré que la dégradation des protéines myofibrillaires (desmine, troponine T) est plus prononcée dans le muscle déficient en myostatine (KO mstn), associée à un statut AO préservé alors que le flux basal autophagique reste plus faible dans ce génotype. Au cours de la cinétique PM de 24 h nos résultats ne montrent pas d’induction du système autophagique ni du protéasome dans les muscles de souris sauvages (WT) et KO mstn. Également, le statut autophagique et protéolytique induits par le jeûne en période ante-mortem n’a d’incidence ni sur le profil de dégradation myofibrillaire ni sur le statut rédox dans le muscle PM des deux génotypes. En conclusion, ces résultats vont à l’encontre d’une induction du protéasome et de l’autophagie dans la protéolyse précoce PM. En outre, notre étude apporte une meilleure compréhension des changements PM du muscle squelettique chez les souris déficientes en myostatine, associant le statut rédox plutôt réducteur du muscle KO mstn à une dégradation accrue des protéines myofibrillaires. Par conséquent, le statut oxydatif et le taux protéolytique peuvent avoir des implications importantes pour la conversion du muscle en viande.

Oxidative stress has been associated with muscle chronic diseases and aging, and it could also influence the process of post-mortem (PM) maturation of muscle into meat. Therefore, the control of the redox balance of skeletal muscle may represent a useful therapeutic approach against muscle diseases but also an innovative strategy to improve meat production. In our first study, we used human skeletal muscle cells (myoblast-cell line LHCN-M2) to investigate for the first time the antioxidant (AO) activity and potential protective effects of Lebanese saffron extracts and its main components (safranal and crocin) on H2O2-induced cytotoxic damages. Our results showed that the pretreatment with saffron and its main components, particularly crocin, effectively increased the activity of AO enzymes (GPX, SOD) and subsequently prevented H2O2-induced oxidative stress in human myoblasts, while maintaining their myogenic regulatory genes expression (myf5, myoD). Interestingly, our results suggest that, given its higher content in crocin, saffron could be a promising functional antioxidant treatment for cell-based therapies of muscular pathologies by preventing oxidative injury and potentially delaying disease progression. In our second study, we investigated the consequences of the absence of myostatin (mstn), known to induce a beneficial antioxidant status, in the regulation of muscle PM proteolysis. We reported in myostatin-deficient (mstn KO) muscles a more pronounced degradation of myofibrillar proteins (desmin, troponin T) associated with a preserved AO status while the basal autophagic flux remains lower in this genotype. During the 24 h PM kinetics our results did not show any induction of the autophagic system or the proteasome in the muscles of WT and mstn KO mice. We further demonstrated that the acute starvation during pre-slaughter period did not influence the myofibrillary degradation profile or the redox status in PM muscle of the two genotypes. In conclusion, our results suggest that the early PM proteolysis should not been attributed to an induction of proteasome and autophagy. Further our study provides a better understanding of skeletal muscle PM changes in mstn KO mice, correlating the redox state of the PM muscle and the degradation of myofibrillar proteins. Therefore, oxidative status and proteolytic rate may have important implications for the conversion of muscle into meat.