Les muscles endommagés ne meurent pas, ils se régénèrent, rassure cette équipe des Universités de Kumamoto et de Nagasaki (Japon) qui décrypte tout le mécanisme d'activation des cellules souches musculaires qui aboutit à la régénération du muscle. Ces travaux expérimentaux, menés in vitro sur un modèle de dommages musculaires dans un système en culture, présentés dans la revue Stem Cell Reports, révèlent le rôle clé de facteurs dérivés de la myofibre endommagée qui apparaissent comme une cible prometteuse pour de nouveaux traitements des blessures ou de certaines maladies musculaires.
Le muscle squelettique est constitué de faisceaux de fibres musculaires en contraction et chaque fibre musculaire est entourée de cellules satellites – des cellules souches musculaires qui peuvent produire de nouvelles fibres musculaires. Grâce au travail de ces cellules satellites, les fibres musculaires peuvent être régénérées même après avoir été meurtries ou déchirées lors d'un exercice intense. Les cellules satellites jouent également un rôle essentiel dans la croissance musculaire au cours des stades de développement et l'hypertrophie musculaire pendant l'entraînement en force. Cependant, dans les maladies musculaires réfractaires comme la dystrophie musculaire et la fragilité musculaire liée à l'âge (sarcopénie), le nombre et la fonction des cellules satellites diminuent. Il est donc important de comprendre le mécanisme de régulation des cellules satellites dans la thérapie de régénération musculaire.
Le muscle endommagé lui-même active les cellules satellites qui commencent le processus de régénération
Dans le muscle squelettique mature, les cellules satellites sont généralement présentes à l'état de dormance. Lors de la stimulation induite après une lésion musculaire, les cellules satellites sont rapidement activées et prolifèrent. Au cours de la myogenèse, elles se différencient et régénèrent les fibres musculaires en fusionnant avec les fibres musculaires existantes ou ensemble. Si l’on connaît ces 3 étapes (activation des cellules satellites, prolifération et différenciation musculaire), on ignore comment la première, l'activation, est induite.
Les scientifiques ont isolé des myofibres à partir de tissu musculaire de souris, les ont mis en culture pour construire un modèle de lésions musculaires. Ils constatent que les protéines (DMDF pour Damaged myofiber-derived factors ) qui s'échappent de la fibre musculaire lésée activent rapidement les cellules satellites dormantes, qui entrent alors dans la phase préparatoire à la prolifération. Ensuite, par stimulation des facteurs de croissance produits par les cellules immunitaires et les cellules stromales infiltrant la zone lésée, les cellules satellites prolifèrent. Ces facteurs « DMDF » apparaissent comme les déclencheurs des des cellules souches satellites qui permettent une régénération musculaire rapide après une blessure musculaire. Ces enzymes métaboliques, (dont une enzyme nommée GAPDH) participent à ce mécanisme d’activation des cellules satellites dormantes et accélèrent la régénération des lésions musculaires.
- Enfin, les chercheurs montrent que les cellules activées reviennent à un état dormant lorsque les composants endommagés sont retirés du modèle in vitro, ce qui suggère que les composants endommagés agissent comme un déclencheur d'activation.
Les facteurs dérivés de la myofibre endommagée ou DMDF, identifiés avec la spectrométrie de masse sont, pour la plupart, des enzymes métaboliques, y compris des enzymes glycolytiques telles que la GAPDH pour certaines déjà connues et utilisées comme biomarqueurs pour les troubles et les maladies musculaires. La GAPDH est connue pour être impliquée dans le contrôle de la mort cellulaire et la médiation de la réponse immunitaire. Les chercheurs ont donc analysé les effets des DMDF, dont le GAPDH, sur l'activation des cellules satellites et cette analyse confirme que ces DMDF induisent l’entrée des cellules satellites en phase d’activation. Et lorsque les scientifiques injectent GAPDH dans le muscle squelettique de la souris et ils constatent bien une prolifération accélérée des cellules satellites après lésions musculaires induites par médicament. Ces résultats suggèrent que
les DMDF ont la capacité d'activer les cellules satellites dormantes et d'induire une régénération musculaire rapide après une blessure.
Le mécanisme par lequel le muscle blessé active les cellules satellites est un mécanisme de régénération tissulaire qui apparaît ici extrêmement efficace.
Ce modèle de régénération des blessures musculaires désigne ainsi les DMDF comme déclencheurs du processus de régénération musculaire. Mais il est également possible que ces facteurs DMDF soient impliqués dans le lien entre le muscle blessé et d'autres organes via la circulation sanguine. L’équipe va donc travailler à mieux définir les fonctions des DMDF mais à terme, ces travaux devraient déboucher sur de meilleurs traitements de certaines maladies et blessures musculaires.
Source: Stem Cell Reports 4 September 2020 DOI : 10.1016/j.stemcr.2020.08.002 Damaged Myofiber-Derived Metabolic Enzymes Act as Activators of Muscle Satellite Cells
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