Tesi sul tema "Fusion musculaire"

La regeneration musculaire met en jeu des cellules myoblastes qui se repliquent puis fusionnent pour reconstituer la fibre musculaire. Les etats de replication et de fusion de myoblastes en culture ont ete etudies par rmn bi-dimensionnelle du proton. Les spectres des cellules en fusion presentent des signaux lipidiques intenses, contrairement a ceux des cellules en replication. D'autres cellules presentent egalement des signaux lipidiques intenses en fonction de leur etat. Dans l'objectif d'etablir une comparaison, des cellules transformees, des lymphocytes actives, des cellules vegetales en fusion et des cellules en etat d'apoptose ont ete etudies en suivant le meme protocole. Afin de determiner l'origine des signaux lipidiques mis en evidence pour les myoblastes, l'etude d'extraits lipidiques a ete realisee. Pour differencier les phospholipides et les triglycerides, une sequence cosy permettant de filtrer les protons couples a un phosphore a ete developpee. Les spectres des extraits de myoblastes en fusion ou en replication sont tres similaires, au contraire des spectres des cellules en culot. L'etude d'extraits lipidiques de muscles en regeneration a permis de conclure a une modification notable du metabolisme lipidique. Cependant cela ne suffit pas a expliquer la presence des signaux lipidiques intenses lors de la fusion des myoblastes. Ces signaux sont tres probablement lies a un changement de mobilite, a l'origine d'une difference de visibilite rmn. D'autre part, un systeme electronique permettant de controler les consequences du phenomene d'amortissement par radiation qui apparait pour des echantillons dans l'eau pure a ete adapte a un spectrometre varian inova.

Le muscle strié squelettique possède une capacité de régénération grâce à une population de cellules souches musculaires (CSM ou cellules satellites) qui gardent une capacité à exprimer un programme myogénique lors d'une lésion musculaire. Une perte de la capacité myogénique des CSM est associée à la perte musculaire avec l'âge, mais aussi à des maladies invalidantes telles que les myopathies. Une des caractéristiques de la fonction des CSMs est leur plasticité métabolique qui supporte le programme myogénique. Sur la base de travaux antérieurs du laboratoire mettant en évidence le rôle central du régulateur métabolique AMPK dans la myogenèse adulte, j'ai identifié que NUAK1, une kinase liée à l'AMPK dont la fonction est associée à la régulation métabolique dans les neurones en développement, est un nouvel acteur dans la régulation du programme des CSMs et de la myogenèse adulte. L'activité de NUAK1 est nécessaire à la capacité de régénération musculaire et NUAK1 contrôle les aspects séquentiels du programme myogénique, c'est-à-dire l’engagement, la différenciation et la fusion des CSMs pour produire des myofibres matures et le renouvellement des CSMs. A l’échelle moléculaire, mes données préliminaires suggèrent que NUAK1 agit par la régulation du métabolisme des acides gras et de la biogenèse du cholestérol. Pendant ma doctorat, je confirme ce lien et décrypterai comment le facteur de transcription SREBP1, qui contrôle les voies métaboliques des lipides, intervient dans les fonctions de NUAK1 lors de la myogenèse adulte. Cette approche-candidat complétes par une approche non biaisée visant à identifier les changements du protéome et du fonctionnement mitochondrial. Par conséquent, mon travail de doctorat démontres un lien original entre le métabolisme des lipides et le devenir des CSMs, ce qui permettra d’identifier des cibles thérapeutiques potentielles dans les maladies du muscle
Muscle stem cells (MuSCs) provide a constant regenerative capacity to the skeletal muscle owing to their capacity to recapitulate a myogenic program upon muscle lesion. Alterations of MuSC myogenic capacity are associated to muscle loss with age, but also debilitating diseases such as myopathies. Metabolic plasticity is a hallmark of MuSC fate program. Based on previous work from the lab highlighting a central role for the metabolic regulator kinase AMPK in adult myogenesis, I adopted a candidate-based study that identified NUAK1, an AMPK-related kinase whose function is associated to metabolic regulation in developing neurons, as a novel player in the regulation of MuSC fate and adult myogenesis. NUAK1 expression is required for muscle regeneration capacity and NUAK1 controls sequential aspects of the myogenic program, ie. MuSC commitment and differentiation into myoblast, myoblast fusion to produce mature myofibers, and MuSC renewal. On a molecular level, I obtained exciting preliminary data suggesting that NUAK1 acts through the regulation of fatty acids and cholesterol biogenesis. During my PhD, I confirm this link and decipher how the transcription factor SREBP1, which controls lipid metabolic pathways, mediates the functions of NUAK1 during adult myogenesis. This candidate-based study completes by an unbiased approach aiming at identifying changes in mitochondrial metabolism. Overall, my PhD work demonstrate an original link between lipids metabolism and MuSC fate, which will give hints toward putative targets of therapeutic value

La régénération musculaire s’appuie sur une réserve de cellules souches résidant dans le muscle appelées cellules satellites (MuSCs). Les MuSCs sont quiescentes et peuvent s’activer à la suite d’une blessure du muscle afin de former des progéniteurs amplificateurs (myoblastes) qui se différencieront et fusionneront pour former de nouvelles myofibres. Durant ce processus, un réseau complexe de voies de signalisation est impliqué, parmi lequel la signalisation du facteur de croissance transformant bêta (TGFβ) joue un rôle fondamental. Précédents rapports ont proposé de nombreuses fonctions pour la signalisation TGFβ dans les cellules musculaires, comme leur quiescence, activation et différenciation, mais l’impact de TGFβ sur la fusion de myoblastes n’a jamais été étudié. Dans cette étude, nous avons montré que cette signalisation réduit la fusion des cellules musculaires indépendamment de leur différenciation. Au contraire, l’inhibition de la signalisation TGFβ accroît la fusion cellulaire et favorise les ramifications entre myotubes. Une pharmaco-modulation de la voie in vivo perturbe la régénération musculaire après blessure. Une addition exogène de la protéine TGFβ conduit à une perte de fonction du muscle, tandis que l’inhibition de la voie induit la formation de myotubes géants. Les analyses transcriptomiques et fonctionnelles ont montré que TGFβ agit sur la dynamique de l’actine afin de réduire la diffusion cellulaire à travers une modulation des protrusions à base d’actine. Nos résultats ont donc révélé une voie de signalisation qui limite la fusion de myoblastes et ajoutent un nouveau niveau de compréhension sur la régulation moléculaire de la myogenèse
Muscle regeneration relies on a pool of muscle-resident stem cells called satellite cells (MuSCs). MuSCs are quiescent and can activate following muscle injury to give rise to transient amplifying progenitors (myoblasts) that will differentiate and finally fuse together to form new myofibers. During this process, a complex network of signalling pathways is involved, among which, Transforming Growth Factor beta (TGFβ) signalling cascade plays a fundamental role. Previous reports proposed several functions for TGFβ signalling in muscle cells including quiescence, activation and differentiation. However, the impact of TGFβ on myoblast fusion has never been investigated. In this study, we show that TGFβ signalling reduces muscle cell fusion independently of the differentiation step. In contrast, inhibition of TGFβ signalling enhances cell fusion and promotes branching between myotubes. Pharmacological modulation of the pathway in vivo perturbs muscle regeneration after injury. Exogenous addition of TGFβ protein results in a loss of muscle function while inhibition of the TGFβ pathway induces the formation of giant myofibres. Transcriptome analyses and functional assays revealed that TGFβ acts on actin dynamics to reduce cell spreading through modulation of actin-based protrusions. Together our results reveal a signalling pathway that limits mammalian myoblast fusion and add a new level of understanding to the molecular regulation of myogenesis

Chez les vertébrés, les somites, structures transitoires du mésoderme, sont à l'origine de tous les muscles squelettiques des membres et du corps. Les muscles embryonnaires se forment en deux phases séquentielles à partir du dermomyotome épithélial (partie dorsale du somite). 1ère phase : les cellules des quatre lèvres du dermomyotome délaminent pour former le myotome primaire, composé de fibres musculaires mononucléées et post‐mitotiques. 2nde phase : les cellules de la partie centrale du dermomyotome subissent une transition épithélio‐mésenchymateuse (EMT) qui permet l'entrée massive dans le myotome primaire de progéniteurs musculaires, capables de proliférer et de se différencier en fibres musculaires. La croissance du myotome est également assurée par un processus de fusion : les myoblastes mononucléés fusionnent pour former des fibres musculaires multinucléées. Au cours de ma thèse, je me suis intéressée aux mécanismes moléculaires qui régulent temporellement l'initiation de l'EMT. J'ai pu montrer que le signal FGF provenant du myotome déclenche la voie de signalisation MAPK/ERK dans le dermomyotome, permettant l'activation du facteur de transcription Snail à l'origine de l'EMT. J'ai également cherché à caractériser le processus de fusion chez les vertébrés. Une étude descriptive m'a permis de montrer que le processus de fusion des myoblastes était initié 36h après la formation du somite. Les évènements de fusion ont lieu entre les myocytes mononucléés du myotome primaire et les progéniteurs musculaires. Je me suis ensuite intéressée aux mécanismes moléculaires régulant les évènements de fusion. J'ai réalisé des pertes de fonction des gènes Tanc1, Arf6 et NCKAP1, orthologues des gènes Rols1, Arf6 et Kette de drosophile. Les résultats obtenus suggèrent que ces molécules sont nécessaires au processus de fusion, indiquant une conservation au cours de l'évolution de la cascade moléculaire impliquée dans la fusion des myoblastes chez la Drosophile
In vertebrates, sketetal muscles of the trunk and the limbs form in two stages, from the dermomyotome (DM) : 1) cells located at the four borders of the DM delaminate to generate the primary myotome (PM); 2) cells from the central part of the DM undergo an epitheliomesenchymal transition (EMT), characterrised by a massive entrey of muscle progenitors into the PM. A myoblast fusion process allows the myotome growth. I analysed the temporal regulation of the EMT initiation. We propose that this process is regulated by a FGF signal emanating from the PM, that riggers within the DM a MAPK/ERK pathway that leads to the activation of the transcription factor Snail 1, a regulator of EMT. Then, I showed that the fuion process is initiated between mononucleated myocytes and muscles progenitors, 36h after somite formation. The loss of function of Tanc1, Arf6 and NCKAP1 genes, orthologous of Rols1, Arf6 and Kette genes of drosophila, suggests that theses genes regulate the fusion process

Skeletal muscle is a major organ comprising 30-40% of the human body mass. The coordination of processes resulting in mature muscle requires many genes, and their loss can result in debilitating muscle disorders. Of the strategies being developed to cure muscle diseases, enhancement of the natural process of muscle cell fusion in existing or introduced myogenic cells has great therapeutic potential. In this work, we determined whether a drug that stimulates proliferation and fusion of myoblasts could alleviate murine Duchenne muscular dystrophy. We also studied the necessity of a gene that is upregulated in early fusing human myoblast cultures and its role in muscle disease development.

Les jeunes oiseaux exposés au froid assurent leur homéothermie en stimulant les oxydations mitochondriales dans les muscles squelettiques. L’exposition prolongée au froid accroit les capacités de thermogenèse musculaire grâce à une plasticité bioénergétique mitochondriale dont le contrôle reste hypothétique. Chez les mammifères, des protéines de fusion (les mitofusines (Mfns) et OPA1(OPtic Atrophy 1)) participent au remaniement des réseaux dynamiques mitochondriaux dans de multiples types cellulaires. Le but de ce travail de thèse était de caractériser l’expression d’homologues aviaires des protéines de fusion mammaliennes et d’étudier leurs variations d’expression lors de la mise en place des processus bioénergétiques chez l’oiseau en croissance, lors d’une exposition aiguë ou prolongée au froid ou lors de challenges nutritionnels ou endocrines.Sur le plan méthodologique, une approche intégrative a été utilisée de l’animal entier (calorimétrie indirecte) à l’expression protéique (western blot) ou transcriptionnelle (RT-PCR) en passant par des mesures de la fonctionnalité bioénergétique sur des fibres musculaires perméabilisées et mitochondries isolées. Deux modèles animaux ont été utilisés, une espèce naturellement adaptée aux conditions extrêmes de l’Antarctique, le manchot Adélie (Pygoscelisadeliae), et un modèle de laboratoire, le canard de Barbarie (Cairina moschata). Nos résultats ont permis de caractériser chez l’oiseau l’expression de protéines de fusion (Mfn2, OPA1) immunoréactives homologues à celles des mammifères. Le séquençage d’une partie de la séquence codante des gènes codant les Mfns a montré une bonne similitude entre les espècesd’oiseaux et les mammifères. Chez le manchot, l’abondance relative de ces protéines dans lesmitochondries musculaires variait avec la croissance et l’exposition thermique en corrélation positiveavec les capacités bioénergétiques musculaires. Chez le canard, l’activité respiratoire et l’abondance relative de ces protéines étaient également corrélées suite à un jeûne de 60h ou, bien que dans une moindre mesure, après altération pharmacologique du statut thyroïdien.Ces résultats montrent pour la première fois chez l’oiseau l’expression de protéines homologues aux protéines de fusion des mammifères. L’association entre les variations d’expression de ces protéines et les modifications bioénergétiques du muscle squelettique indiquent qu’elles pourraient contribuer à la plasticité bioénergétique observée chez l’oiseau en croissance. Ces résultats suggèrent que des modifications potentielles de l’organisation des réseaux mitochondriaux musculaires pourraient contribuer aux réponses adaptatives des organismes face aux contraintes environnementales
Cold-exposed young birds maintain their homeothermy by stimulating mitochondrial oxidations in skeletal muscle. Prolonged cold exposure enhances muscle thermogenic capacities through mitochondrial bioenergetics plasticity which control still remains hypothetical. In mammals, fusion proteins (mitofusins (Mfns) and OPA1 (Optic Atrophy 1)) contribute to the permanent and dynamic changes in mitochondrial networks in multiple cell types. The aim of our work was to characterize the expression of avian homologues of mammalian fusion proteins and to study the variations of their expression during the establishment of bioenergetics processes in growing birds, during an acute or a prolonged cold exposure and finally during nutritional or endocrine challenges. Methodologically, an integrative approach has been used from whole animal (indirect calorimetry) to protein (western-blot) or gene (RT-PCR) expression through measurements of the bioenergetics functionality of permeabilized muscle fibers and isolated mitochondria. Two animal models were used, a species naturally adapted to Antarctica harsh conditions, the Adélie penguin (Pygoscelis adeliae), and a laboratory model, the Muscovy duck (Cairina moschata).Our results allowed us to characterize, in birds, the expression of immunoreactive fusion proteins (Mfn2, OPA1) which were homologous to those of mammals. The sequencing of a part of the coding sequence of Mfns genes showed a great similitude between avian and mammalian species. In penguins, the relative abundance of these proteins in muscle mitochondria was modified by growth in the cold and was positively correlated with muscle bioenergetics capacities. In ducks, the respiratory activity and the relative abundance of these proteins were also correlated after a 60h fasting period or,though a lesser extent, after a pharmacological alteration of thyroid status. Our results show, for the first time in birds, the expression of proteins homologous to mammalian fusion proteins. The association between the changes in expression of these proteins and the bioenergetics modifications in skeletal muscle indicates that these proteins could contribute to thebioenergetics plasticity observed in growing chicks. These results suggest that potential modifications of the muscle mitochondrial network organization could play a role in the adaptive responses of organisms to the environmental constraints

Cette thèse en co-tutelle a été effectuée à l’Université de Technologie de Compiègne (UTC - France) et à l’Université Fédérale de Pernambuco (UFPE - Brésil). En France, les activités ont été réalisées dans l’unité de Biomécanique-Bioingénierie (CNRS UMR 6600) de l’UTC, et au Brésil, dans le Laboratoire de Physiologie de la Nutrition Naíde Teodósio (LAFINNT) du Département de Nutrition de l’UFPE, dans le Laboratoire d’Immunopathologie Keizo Asami (LIKA-UFPE) et au sein du Centre de Recherche Aggeu Magalhães (Fiocruz PE). Une déficience nutritionnelle pendant la période critique du développement des systèmes organiques, comme par exemple les systèmes immunitaire et musculaire squelettique, peut générer des conséquences délétères au niveau structural et fonctionnel de ces systèmes chez l’adulte (OZANNE et HALES, 2002 ; LUCAS, 2005). Ainsi, il a été mis en évidence qu’une dénutrition protéino-calorique provoquait une réduction de l’immunité à médiation cellulaire, de la fonction phagocytaire, de celle du système du complément, de la production d'anticorps, de la libération de cytokines et de l'expression des molécules d'adhésion cellulaire (CHANDRA, 2002 ; LANDGRAF et al. , 2005). Dans cette situation, les mécanismes de défense pulmonaire sont touchés avec une diminution du nombre de macrophages alvéolaires (MA). De plus, plusieurs fonctions des macrophages sont affectées par la dénutrition néonatale (MELO et al. , 2008; FERREIRA E SILVA et al. , 2009). Pour combattre l’infection, les macrophages peuvent fusionner en réponse à des agents pathogènes et corps étrangers, donnant lieu à des ostéoclastes (os) ou des cellules géantes multinucléées (CGM) (dans divers tissus). Des études montrent que la Ecadhérine contribue à la formation des CGM par l’intermédiaire de la cytokine IL-4 (MORENO et al. , 2007; HELMING et GORDON, 2009). En plus de l’IL-4, l’interféron γ (IFN-γ) peut également induire la formation des CGM (HELMING et GORDON, 2008, 2009). D’autre part, une dénutrition précoce est capable de diminuer la capacité de différenciation des cellules musculaires et de réduire le nombre de fibres présentes dans le muscle (WILSON et al. , 1988; BAYOL et al. , 2004). Les rats dont les mères ont été dénutries par un régime à base de caséine 8% présentent une réduction du nombre de fibres musculaires et une diminution de la formation de myotubes secondaires (WILSON et al. , 1988). De plus, Bayol et al. (2004) ont montré que la dénutrition pendant la gestation réduisait la cellularité dans le muscle après 3 semaines de restauration nutritionnelle. Cependant, peu d’études ont été consacrées à l’effet d’une dénutrition infligée pendant la période de lactation, sur les propriétés des cellules musculaires de l’adulte. Certaines molécules d'adhésion cellulaire telles que les cadhérines et les intégrines sont importantes pour la première phase de fusion des cellules musculaires squelettiques (myoblaste x myoblaste), conduisant à la néoformation de myotubes. Horsley et al. (2003) ont démontré que ces myotubes primaires sécrétaient de l’IL-4, qui interagit avec son récepteur (IL-4Rα) présent sur les myoblastes pour promouvoir leur fusion avec les myotubes préexistants (myoblaste x myotube), augmentant ainsi la taille des myotubes. Les facteurs de transcription Pax7 et myogénine sont importants pour le développement musculaire. Pax7 est exprimé dans les cellules satellites quiescentes et en phase de prolifération (FOSCHINI et al. , 2004). La myogénine est exprimée dans tous les myoblastes depuis le début de leur différenciation et son expression est maintenue lors de la fusion des cellules, marquant aussi la fin de la prolifération des myoblastes (TE PAS et al. , 1999). Le but de notre étude a été de déterminer quelle influence pouvait, chez des rats jeunes et adultes, avoir l’application d’un régime hypoprotéiné au cours de la période de lactation, sur l’expression/production des molécules de fusion dans les macrophages alvéolaires et sur celle de protéines-clés impliquées dans le développement et la différenciation des cellules musculaires squelettiques. Nous avons utilisé 36 rats, mâles, Wistar, allaités par des mères ayant été nourries avec un régime contenant 17% de caséine dans le groupe contrôle (C) ou 8% de caséine dans le groupe dénutri (D), pendant la période de l’allaitement. Après le sevrage, les animaux ont été restaurés avec l’alimentation Labina ou de Teklad Global, jusqu’à 42 jours (n=12), 60 jours (n=12) et 90 jours (n=12). La moitié de ces animaux (n=18) a subi une trachéotomie dans le but de pratiquer un lavage bronchoalvéolaire pour ensuite cultiver des macrophages alvéolaires pendant 4 jours. L’autre moitié (n=18), a servi à prélever tous les muscles des deux pattes postérieures de l’animal et à maintenir en culture les cellules musculaires squelettiques pendant 10 jours. Le poids des rats a été enregistré tous les cinq jours pendant les 21 premiers jours après la naissance, puis une fois par semaine, afin de surveiller le gain de poids pendant la phase de récupération nutritionnelle. Le nombre total de cellules a été évalué indirectement par la libération de l’enzyme lactate déshydrogénase (LDH) après lyse cellulaire provoquée. Nous avons examiné l’expression de Pan-cadhérine (dans les macrophages) et de Pan-cadhérine, β1-intégrine, IL-4Rα, Pax7 et myogénine (dans les cellules musculaires) par Western Blot. Les productions d’IL-4 (dans les macrophages et les cellules musculaires) et IFN-γ (dans les macrophages) ont été mesurées par ELISA. Les résultats de cette thèse sont rapportés dans (02) articles originaux. Le premier (développé à l’UFPE) intitulé “Long-term effects of a neonatal low-protein diet in rats on the number of macrophages in culture and the expression/production of fusion proteins” indique que la dénutrition pendant la lactation affecte le nombre de macrophages dans les cultures cellulaires et la production de protéines de fusion chez les rats jeunes et adultes, mais ne modifie pas l’expression des cadhérines. Le deuxième (développé à l’UTC), intitulé “Effect of a neonatal low-protein diet on the morphology of myotubes in culture and the expression of key proteins that regulate myogenesis in young and adult rats” montre que la dénutrition néonatale ne modifie pas l’expression de protéines clés du processus myogénique mais change la morphologie et réduit le nombre de myotubes dans les cultures obtenues à partir des animaux âgés de 60 jours. Des analyses complémentaires portant sur les paramètres de contraction des myotubes mesurés chez les animaux dénutris et leurs témoins ont été réalisées dans le cadre du projet de thèse de Simone Fraga. En conclusion, la dénutrition néonatale provoque des séquelles chez les organismes jeunes et adultes, même après restauration nutritionnelle. Ces changements observés à partir de cultures cellulaires sont évidents dans le développement des macrophages alvéolaires et dans la myogenèse. Comme perspectives de ce travail, il peut être envisagé d’évaluer les répercussions de la dénutrition induite dans la période pré-natale sur la fusion des macrophages et des cellules musculaires squelettiques lorsque les animaux sont soumis à une activité physique, mais aussi chez des animaux rendus septiques (durant l’infection on peut noter une perte de muscle généralisée et l’activité physique pourrait moduler ce processus); de réaliser des co-cultures de macrophages alvéolaires et de myotubes nouvellement formés et vérifier l’effet de la dénutrition précoce sur l’index de fusion de ces cellules in vitro. En effet, selon Chargé (2003), la voie de signalisation qui active la fusion des cellules musculaires active aussi celle des macrophages, ce qui suggère la possibilité de fusion illégitime entre macrophages et myotubes
In this thesis, we evaluated the late effects of neonatal undernutrition on the expression/production of fusion molecules and transcriptional factors in alveolar macrophages and skeletal muscle cells. Thirty-six male Wistar rats were suckled by mothers fed diets containing 17% casein, control group (C) or 8% casein, undernourished group (UN) during lactation. After weaning, all animals received a normoproteic diet (Labina or Teklad Global), at 42 days (n=12), 60 days (n=12) and 90 days (n=12). Half of these animals (n=18) were submitted to a tracheostomy for the removal of bronchoalveolar lavage and subsequent culture of alveolar macrophages for 4 days. In the other half (n = 18), all muscles of both legs were removed and the skeletal muscle cells cultured for 10 days. This resulted in two original articles. The first of these, entitled “Long-term effects of a neonatal low-protein diet in rats on the number of macrophages in culture and the expression/production of fusion proteins”, allowed us to observe that undernutrition during lactation altered the number of macrophages in culture and the production of fusion proteins in young and adult rats, but did not modify the expression of cadherin adhesion molecules. The second article, entitled “Effect of a neonatal low-protein diet on the morphology of myotubes in culture and the expression of key proteins that regulate myogenesis in young and adult rats”, demonstrated that neonatal undernutrition did not modify the expression of key proteins of the myogenic process but altered the morphology and reduced the number of myotubes in culture from 60-day-old rats. In conclusion, neonatal undernutrition caused sequelae in young and adult organisms, even after nutritional recovery. These changes were evidenced in the development of alveolar macrophages in culture and myogenesis

L'IGF-1 (Insulin-like Growth factor 1) est un facteur de croissance sécrété par le foie, mais aussi exprimé localement au niveau du muscle où il joue un rôle majeur dans la régulation de la masse. Ainsi, surexprimé au niveau du muscle de souris, l'IGF-1 est capable d'induire une hypertrophie des fibres musculaires et de limiter la perte de masse musculaire liée à l'âge. Dans cette étude, réalisée sur modèle de myoblastes primaires humains, la capacité de l'IGF-1 à induire une hypertrophie des myotubes a pu être retrouvée. En traitant les cultures par l'IGF-1 après 3 jours de différenciation, nous avons développé un modèle d'hypertrophie des myotubes humains indépendant de toute induction de prolifération, et caractérisé par une augmentation de l'index de fusion, résultant du recrutement accru des cellules « de réserve » pour la différenciation et la fusion. Dans ce modèle, nous montrons que l'IGF-1 active les voies Akt et p42MAPK au niveau des myotubes mais pas des cellules réserve, suggérant l'existence d'un second signal émis par les myotubes et aboutissant au recrutement des cellules réserve pour la fusion. Des expériences de milieu conditionné ont permis de montrer que ce second signal était un facteur soluble, sécrété par les myotubes en réponse au traitement par l'IGF-1, et responsable du recrutement des cellules réserve. Grâce à l'utilisation d'anticorps neutralisant, confirmé par un traitement exogène, j'ai montré que l'interleukine 13, dont l'expression est stimulée dans les myotubes par le facteur de transcription NFATc2 en réponse à l'IGF-1, était responsable du recrutement des cellules réserve pour la fusion au cours de l'hypertrophie induite par l'IGF-1 chez l'homme
IGF-1 (Insulin-like Growth factor 1) is a growth factor secreted by the liver in response to GH, but also expressed locally in muscle where it plays a key role in the control of muscle mass. Overexpressed in the muscle of mice, IGF-1 induces muscle hypertrophy and prevents the loss of muscle mass that occurs with aging. In the present study, the ability of IGF-1 to induce myotube hypertrophy has been confirmed in a model of primary human myoblasts. By treating cultures with IGF-1 after 3 days of differentiation, we developed a model of human myotube hypertrophy independent of cell proliferation and charaterized by an increase in fusion index, resulting from the increased recruitment of reserve cells for differentiation and fusion. Using this model, we show that IGF-1 exclusively signals on myotubes but not on reserve cells, suggesting the existence of a secondary mechanism triggered by the myotubes inducing reserve cell recruitment for fusion. Using conditioned medium we observed that a soluble factor secreted by myotubes is responsible for this increase in reserve cell recruitment for fusion in response to IGF-1. This factor was identified as Interleukin-13 using a neutralizing antibody and exogenous treatment. We demonstrate that the expression of IL-13 is induced via the transcription factor NFATcl in response to IGF-1, and is responsible for the increased recruitment of reserve cells for fusion during human myotube hypertrophy induced by IGF-1

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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
Nesta tese avaliamos os efeitos tardios da desnutrição neonatal sobre a expressão/produção de moléculas de fusão e fatores transcricionais em macrófagos alveolares e células musculares esqueléticas. Foram utilizados 36 ratos, machos, Wistar, amamentados por mães que receberam dieta durante a lactação contendo 17% de caseína, grupo nutrido (N) ou 8% de caseína, grupo desnutrido (D). Após o desmame, os animais foram recuperados com dieta Labina ou Teklad Global, até 42 dias (n=12), 60 dias (n=12) e 90 dias de vida (n=12). Metade destes animais (n=18) foi submetida a um procedimento cirúrgico de traqueostomia objetivando a retirada de lavado broncoalveolar e posterior cultura dos macrófagos alveolares por 4 dias. Da outra metade (n=18), foram retirados todos os músculos de ambas as patas dos animais e realizada a cultura das células musculares esqueléticas durante 10 dias. Deste modo, os resultados geraram dois artigos originais. O primeiro intitulado Long-term effects of a neonatal low-protein diet in rats on the number of macrophages in culture and the expression/production of fusion proteins permitiu observar que a desnutrição durante a lactação alterou o número de macrófagos em cultura e a produção de proteínas de fusão em ratos jovens e adultos, mas não modificou a expressão das moléculas de adesão caderinas. O segundo intitulado Effect of a neonatal low-protein diet on the morphology of myotubes in culture and the expression of key proteins that regulate myogenesis in young and adult rats demonstrou que a desnutrição neonatal não modificou a expressão de proteínas-chaves do processo miogênico, mas alterou a morfologia e reduziu o número dos miotubos em cultura de animais com 60 dias de vida. Em conclusão, a desnutrição neonatal causou sequelas no organismo jovem e adulto, mesmo após a reposição nutricional. Estas alterações foram evidenciadas no desenvolvimento de macrófagos alveolares em cultura e na miogênese

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CAPES, CAPESCOFECUB
Nesta tese avaliamos os efeitos tardios da desnutrição neonatal sobre a expressão/produção de moléculas de fusão e fatores transcricionais em macrófagos alveolares e células musculares esqueléticas. Foram utilizados 36 ratos, machos, Wistar, amamentados por mães que receberam dieta durante a lactação contendo 17% de caseína, grupo nutrido (N) ou 8% de caseína, grupo desnutrido (D). Após o desmame, os animais foram recuperados com dieta Labina ou Teklad Global, até 42 dias (n=12), 60 dias (n=12) e 90 dias de vida (n=12). Metade destes animais (n=18) foi submetida a um procedimento cirúrgico de traqueostomia objetivando a retirada de lavado broncoalveolar e posterior cultura dos macrófagos alveolares por 4 dias. Da outra metade (n=18), foram retirados todos os músculos de ambas as patas dos animais e realizada a cultura das células musculares esqueléticas durante 10 dias. Deste modo, os resultados geraram dois artigos originais. O primeiro intitulado “Long-term effects of a neonatal low-protein diet in rats on the number of macrophages in culture and the expression/production of fusion proteins” permitiu observar que a desnutrição durante a lactação alterou o número de macrófagos em cultura e a produção de proteínas de fusão em ratos jovens e adultos, mas não modificou a expressão das moléculas de adesão caderinas. O segundo intitulado “Effect of a neonatal low-protein diet on the morphology of myotubes in culture and the expression of key proteins that regulate myogenesis in young and adult rats” demonstrou que a desnutrição neonatal não modificou a expressão de proteínas-chaves do processo miogênico, mas alterou a morfologia e reduziu o número dos miotubos em cultura de animais com 60 dias de vida. Em conclusão, a desnutrição neonatal causou sequelas no organismo jovem e adulto, mesmo após a reposição nutricional. Estas alterações foram evidenciadas no desenvolvimento de macrófagos alveolares em cultura e na miogênese.

La sous-unite alpha 1 du canal ca#2#+ lent dependant du potentiel est localisee dans les membranes des tubules transverses au niveau des triades. Elle est responsable des permeations calciques lentes et elle est le detecteur de potentiel impliquee dans le couplage excitation-contraction. Muscular dysgenesis (mdg) est une mutation murine qui affecte cette proteine. Elle se caracterise par une paralysie totale de la musculature squelettique due a l'absence de couplage excitation-contraction chez ce mutant. La structure des fibres musculaires est anormale. Les sarcomeres sont tres desorganises, il n'y a pas de triades avec des pieds jonctionnels matures. Il n'y a pas de lame basale. Nous avons montre que l'introduction dans les myotubes dysgeniques de la sous-unite alpha 1 ou d'une forme non fonctionnelle d'alpha 1, delete du premier domaine transmembranaire, conduit a la mise en place d'une organisation ultrastructurale normale dans ces myotubes. D'autre part, une etude pharmacologique montre que d'une part des antagonistes calciques (nifedipine, sr33557), ainsi que des agents pharmacologiques epuisant les stocks intracellulaires de ca#2#+ (cafeine, thapsigargine) s'opposent partiellement ou totalement a la formation des myotubes in vitro. Ces resultats suggerent que le processus de fusion est sous le controle des stocks internes de ca#2#+. La mobilisation de ces stocks serait controlee par une machinerie moleculaire de couplage excitation-liberation de ca#2#+ du type de celle en charge du couplage excitation-contraction. Ainsi, en plus de son role dans les permeations calciques lentes et dans le couplage excitation-contraction, la sous-unite alpha 1 interviendrait dans la fusion des myoblastes, et la presence de la proteine meme non fonctionnelle serait indispensable dans la structuration de la fibre musculaire squelettique

Orientador: Maria da Consolação Gomes Cunha Fernandes Tavares
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Educação Física
Made available in DSpace on 2018-08-18T10:27:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Castillo_AndreaAmaral_M.pdf: 1424495 bytes, checksum: 2e616dc1accf2266891ba1011fc14c1e (MD5) Previous issue date: 2011
Resumo: A Imagem Corporal foi conceituada por Paul Schilder (1999) como a representação mental do corpo. Neste conceito ele aponta para uma abordagem sistêmica dos aspectos fisiológicos, psíquicos, sociais e culturais no processo dinâmico da expressão singular da identidade corporal. Em seu livro "The Image and appearance of humam body", publicado em 1935, Schilder chama a atenção para a relação entre o Tônus Muscular e a Imagem Corporal num capítulo exclusivo sobre o tema. Ressaltou que a Imagem Corporal era tracionada em direção ao Tônus Muscular uma vez que a ação de um único segmento corporal é capaz de colocar o corpo como um todo em uma nova relação com o ambiente. No entanto esta relação não se encontra sistematizada e valorizada dentro das diversas áreas do saber e tem sido pouco abordada nas pesquisas em Imagem Corporal. O foco direcionado ora ao Tônus Muscular, ora à Imagem Corporal implica muitas vezes num entendimento fragmentado capaz de desconsiderar a singularidade do indivíduo e/ou o dinamismo neurofisiológico na sua relação com o meio e com o outro. Assim a proposta deste estudo é sistematizar e analisar o conhecimento sobre o Tônus Muscular nas perspectivas de Charles Scott Sherrington cujo foco se apóia na Ação Reflexa; de Henry Head, que apresenta o Modelo Postural como a base para as pesquisas em Imagem Corporal; e da Neurociência, que propõe análises do comportamento humano na relação com o ambiente. Dentre as inúmeras contribuições feitas por Charles Scott Sherrington, foi a perspectiva da Ação Integrativa do sistema nervoso que trouxe um novo entendimento ao meio científico da época. Ao considerar a ação reflexa como uma resposta adaptativa do organismo, Sherrington encontrou no Tônus Muscular o exemplo explícito de um processo integrativo cuja proposta é manter a postura do organismo contra a gravidade. Henry Head influenciado por esse novo olhar, e inquieto com suas observações clínicas tornou-se o próprio objeto experimental numa investigação sobre os tipos de sensibilidade. A partir dos resultados de suas pesquisas e apoiado nas idéias e conceitos de Sherrington, Head propõe a existência de um Modelo Postural como uma medida de referência sobre a qual o corpo se ajusta constantemente através das variações do Tônus Muscular. Estas medidas são então registradas dentro de um esquema plástico de representação mental da postura e do movimento. A neurociência intensifica suas investigações sobre o organismo dentro do contexto do ambiente onde um é capaz de influenciar o outro. Com isso abriu-se uma nova perspectiva acerca do Tônus Muscular e o comportamento humano. As descobertas sobre a participação do fuso neuromuscular na elaboração da Imagem Corporal, as alterações mecânicas que implicam em alterações sensoriais e a ação segmentar que se propaga ao longo de todo o corpo trazem contribuições importantes que reforçam a relação íntima entre o Tônus Muscular e a representação mental do corpo. A partir deste estudo espera-se trazer uma reflexão mais profunda sobre o papel do Tônus Muscular e contribuir para futuras pesquisas e estudos sobre a Imagem Corporal
Abstract: Paul Schilder (1999) defined Body Image as the mental representation of the body. In this concept, he points out to a systemic approach of physiological, psychological, social and cultural aspects in the dynamic process of the body image unique expression. In his book "The Image and appearance of human body", published in 1935, Schilder draws attention to the relationship between Muscle Tonus and Body Image, dedicating a whole chapter to this theme. He emphasized that Body Image was pulled towards Muscle Tonus, since the action of a single body segment can place the whole body in a new interaction with the environment. However, this relationship has not been schematized and given the proper value by different areas of knowledge and it has been little addressed in studies about Body Image. Changing the focus from Muscle Tonus to Body Image back and forth can frequently lead to a fragmented understanding which may disregard each individual particularity and/or the neurophysiological dynamics in the individual interaction with the environment and others. Hence, this study aims to systematize and discuss the knowledge about muscle tone, as seen by Charles Scott Sherrington who focus on Reflex Action; by Henry Head, who presents Postural Model as fundamental for Body Image researches; and by Neuroscience, which suggests the study of human behavior and its relation with the environment. One of the several contributions by Charles Scott Sherrington, the Integrative Action of the nervous system brought a new understanding to the scientific community at the time. By considering reflex action as an adjustable response of the body, Sherrington saw the Muscle Tonus as a clear example of an integrative process which aims to keep the body posture against gravity. Henry Head was influenced by this new approach, and, out of a strong urge towards his clinical observation, became his own experiment subject on his study about sensitivity types. Supported by the results of his own researches and backed by Sherrington's concepts and ideas, Head suggests that there is a Postural Model acting as a reference measure which the body constantly fits into according to Muscle Tonus variations. These measures are registered within a scheme of posture and movement representations. Neuroscience stresses the focus of studies about the body within a context where one causes an impact on the other, bringing out a new outlook for Muscle Tone and human behavior. Findings about neuromuscular fuse participation in Body Image building, mechanical changes which cause sensorial changes and the segmental action which spreads throughout the body play an important role and corroborate the close relationship between Muscle Tonus and body mental representation. This study is expected to bring up a more comprehensive discussion on the role of Muscle Tonus and to enhance future researches and studies on Body Image
Mestrado
Atividade Fisica Adaptada
Mestre em Educação Física

Uma vibração aplicada a um tendão muscular aumenta a freqüência de disparos de aferentes, como os de fusos neuromusculares Ia e II, cujas terminações afetam circuitos da medula espinhal e com isto podem influenciar o controle motor. O objetivo deste estudo foi analisar o efeito de vibrações a duas freqüências (15 e 80Hz) e amplitudes de 1 e 2,5mm aplicadas ao tendão calcâneo direito sobre o sistema de controle postural e sobre a circuitaria neural associada a reflexos monosinápticos da perna. A hipótese era de que a vibração de alta freqüência ativasse preferencialmente os aferentes de fuso neuromuscular de tipo Ia enquanto a vibração a 15 Hz ativasse preferencialmente os aferentes de tipo II. Isto significaria que a vibração a 80 Hz teria forte efeito sobre o reflexo H, enquanto a vibração a 15 Hz teria um efeito significativo sobre a postura. Participaram deste estudo 14 sujeitos sãos. Na postura ereta quieta, foi realizada a aquisição do reflexo H enquanto o tendão calcâneo era vibrado. Após um intervalo de descanso, foi realizada a aquisição do Centro de Pressão (COP) tanto na direção Ântero-Posterior (AP) quanto na Médio-Lateral (ML) em paralelo à aquisição bilateral do EMG dos músculos (SO, TA, GL e GM) nas três condições (antes, durante e após a vibração do tendão calcâneo). Para os estímulos de 1 e 2,5mm realizados a 80 Hz as diferenças foram significativas em relação a todas as variáveis quando comparadas nas três condições, com exceção apenas do DP do TA e GM e, do valor médio do COP ML a 1mm. Em relação à freqüência de 15 Hz, notou-se que não houve diferenças significativas tanto no COP AP e ML quanto no DP do EMG dos músculos da perna esquerda entre as três condições. Quanto aos dados referentes ao DP dos músculos analisados na perna direita, os resultados mostraram que não houve efeitos significativos tanto ao utilizar 15Hz como 80Hz em todas as três condições. Em geral, estes dados mostraram que durante um estímulo vibratório mais forte o COP deslocouse mais para a direção posterior e lateral esquerda do sujeito. E, após interromper o estímulo, em alguns casos o COP ainda mostrava uma alteração prolongada. Em relação à amplitude média do reflexo H, para as amplitudes de vibração de 1 e 2,5 mm a 15 e 80 Hz, as análises apontaram que durante a vibração houve uma forte redução na amplitude do reflexo, sendo que em alguns casos ainda permaneceram reduzidas na condição pós-vibratória. Os resultados mostram que a vibração aplicada ao tendão calcâneo pode ser um forte estímulo à medula e capaz de alterar o controle postural, dependendo de suas características, uma vez que, com parâmetros apropriados, induziu alterações imediatas nos resultados do reflexo H, do COP e do EMG (p.e.). Porém, as alterações a vibrações aplicadas de modo a ativar seletivamente as fibras aferentes do grupo Ia e II mostraram efeitos diferenciais. Vibrações a 80Hz de frequência e a 1 e 2,5mm foram as que mais causaram alterações. A significativa ação sobre o reflexo H é compatível com o aumento da frequência de disparos dos aferentes Ia. Entretanto a forte ação sobre o COP dessas vibrações a 80 Hz sugere que os aferentes Ia podem ter uma importância maior do que a literatura recente tem preconizado, pelo menos para correções a perturbações posturais, uma vez que pode-se supor que a 80 Hz e 1 mm de amplitude os aferentes tipo II são pouco ativados. Por outro lado, a vibração a 15 Hz teve um efeito signficativo sobre o reflexo H mas sem afetar o COP, o que sugere que esta frequência consegue ativar a via Ia, causando depressão homossináptica e/ou inibição pré-sináptica dos aferentes Ia, mas sem chegar a influir no COP de forma significativa. Os resultados são interessantes do ponto de vista de aplicações em potencial para áreas como fisioterapia e reabilitação de pessoas com alterações posturais na clínica. Adicionalmente, abrem novas questões quanto às interpretações fisiológicas de vibrações a diferentes freqüências sobre o tendão calcâneo.
A vibration applied to a muscle tendon increases the firing frequency of afferents of types Ia and II innervating muscle spindles, and hence affects the spinal cord circuits and this can affect motor control. The aim of this study was to analyze the effect of vibrations of two frequencies (15 and 80Hz) and two amplitudes (1 and 2.5 mm) applied to the right Achilles tendon on the standing posture and on the H reflex. The hypothesis was that the high frequency vibration activates preferentially the Ia axons while the 15 Hz vibration activates preferentially the type II axons and hence the 80 Hz vibration would have a strong effect on the H reflex and the 15 Hz vibration would have a strong effect on posture. Fourteen subjects participated in this study. Their H reflex was acquired in the upright position while their Achilles tendon was vibrated. After an interval of rest, the center of pressure (COP) signal was acquired for both the antero-posterior (AP) and the medio-lateral (ML) directions in parallel with the acquisition of bilateral electromyograms (EMG) (SO, TA, and GL GM) in the three conditions (before, during and after the vibration of the Achilles tendon). For 1 and 2.5 mm vibrations at 80 Hz the differences were significant for all variables compared in the three conditions, except for the standard deviation (SD) of the TA and GM EMGs and the average value of COP ML for 1mm vibration. For the 15 Hz vibration, there were no significant differences in both the AP and ML COP and SD of the EMG of the left leg in the three conditions. The results for the EMG SD of the right leg showed no significant effects when using both 15Hz and 80Hz in all three conditions. These data showed that during a stronger vibratory stimulus the COP shifted more to the posterior direction and the left side of the subject. And, after stopping the stimulus, in some cases, the COP had not returned to the initial position. In relation to the mean H reflex amplitude for 1 and 2.5 mm vibrations at 15 and 80 Hz, the analysis showed that during vibration there was a stronger reduction in the amplitude of the H reflex, and in some cases the amplitude remained reduced in the post-vibratory period. The results showed that the vibration applied to the Achilles tendon can be a powerful stimulus to the spinal cord and capable of altering the postural control. The effects depended on the vibration features, since, with appropriate parameters, it led to immediate changes in the results of the H reflex, the COP and left leg EMG. However, 80 Hz vibration (1 and 2.5 mm) was the one that caused the largest changes both on COP and H reflex amplitude. The significant action on the H reflex is consistent with the increased frequency of firing of Ia afferent. However the strong action on the COP of vibrations at 80 Hz suggests that the Ia afferents may have a greater importance than what the recent literature has suggested, at least for postural corrections to disturbances, since it can be assumed that the type II afferents are little activated at 80 Hz and 1 mm amplitude. Furthermore, vibration at 15 Hz had a significant effect on the H reflex without affecting the COP, suggesting that vibrations at this frequency can activate Ia afferents, causing homosynaptic depression and / or presynaptic inhibition of Ia afferents, but without influencing the COP significantly. The results are interesting from the standpoint of potential applications to areas such as physical therapy and rehabilitation of patients in the clinic. Additionally, they raise new questions about the physiological mechanisms behind vibratory stimuli applied at different frequencies on the Achilles tendon.