Institut Pasteur Rapport d'activité de l'unité Développement cellulaire pour l'année 1999

"CNRS URA 1947"


Responsable : MONTARRAS D. & PINSET C. (dmontarr@pasteur.fr & cpinset@pasteur.fr)

Résumé du rapport

Contrôles génétiques et épigénétiques de la prolifération et de la différenciation des cellules musculaires - Myf5 et MyoD : des facteurs de détermination ou des effecteurs de la prolifération et de la différenciation des cellules musculaires déterminées

Par des approches ex vivo, nous avons pu montrer que l’expression de Myf5 et MyoD n’est pas nécessaire au maintien de l’identité des cellules musculaires, que la protéine Myf5 est régulée au cours du cycle cellulaire par un mécanisme « protéasome dépendant » et que la protéine MyoD joue un rôle clef dans le contrôle de la croissance des cellules musculaires.

Abstract

Genetic and epigenetic control of skeletal muscle precursor cell proliferation and differentiation - Myf5 and MyoD : determination factors or effectors of proliferation and differentiation of determined muscle cells ? Ex vivo studies have indicated, that expression of Myf5 and MyoD is not required for the maintenance of muscle precursor cell identity, that the Myf5 protein is cell cycle regulated by a proteasome dependent mechanism and that the MyoD protein plays a key role in the proliferation of muscle precursor cells.

Texte du rapport

Mise en évidence et rôle(s) de l’instabilité mitotique de Myf5 (C. Lindon)

Nous avons observé que la protéine Myf5 est régulée de façon cyclique dans les myoblastes en phase proliférative. Cette protéine est dégradée à chaque cycle en phase G2M après phosphorylation et par un mécanisme dépendant du protéasome (Lindon et al., 1998). Pour comprendre le rôle de cette dégradation cyclique qui rappelle celle des cyclines, nous avons établi, un système cellulaire, la lignée d’ostéosarcome U20S, permettant l’expression inductible (système tétracycline) de différentes versions mutées de la protéine Myf5. Nous avons identifié un motif à l’extrémité N-terminale du domaine basique de la protéine qui ressemble à la boîte de destruction (D-box) présente dans des protéines sujettes à une dégradation cyclique médiée par le complexe APC (Anaphase-promoting complex/cyclosome). Des mutations dans cette boîte de destruction stabilise la protéine Myf5 en mitose et perturbe la progression des cellules en mitose. Un manuscrit sur ce thème est en cours de publication dans « Molecular and Cellular Biology ». Un deuxième trait marquant est associé à la stabilisation mitotique de Myf5. Il s’agit de l’augmentation de l’expression d’un autre facteur MRFs, myogénine, qui est associé à l’arrêt de la prolifération et au déclenchement de la différenciation des cellules musculaires. Ainsi, la dégradation cyclique de Myf5 pourrait favoriser le maintien des précurseurs musculaires dans le compartiment réplicatif et prévenir l’expression de myogénine ! Un autre manuscrit sur ce thème est en préparation.

MyoD est requis pour le recrutement et le maintien de précurseurs musculaires dans le compartiment prolifératif (D. Montarras)

Les études de surexpressions effectuées au cours de ces dix dernières années ont surtout mis l’accent sur le pouvoir de conversion myogénique de MyoD et Myf5 et sur leur antagonisme avec la prolifération. L’étude de cellules musculaires dérivées de souris dépourvues de Myf5 ou de MyoD nous a conduits à mettre en évidence un rôle positif de ces facteurs dans le maintien des précurseurs musculaires dans le compartiment prolifératif.Les cellules Myf5-/- cessent de proliférer et se différencient précocement dans des conditions de culture où les cellules Myf5+ continuent de se répliquer. L’atteinte de la capacité des cellules MyoD-/- à proliférer est encore plus marquée. Dans les jours qui suivent leur mise en culture, les cellules MyoD-/- perdent toute capacité à proliférer. Ainsi, à la différence des cellules MyoD+, elles sont rapidement éliminées des cultures au cours des passages. Les souris dépourvues de MyoD présentent un déficit de régénération musculaire. La régénération des muscles du squelette est assurée par les précurseurs musculaires produits par l’activation des cellules musculaires souches qui persistent chez l’adulte. Ce déficit de régénération des animaux MyoD-/- est mis sur le compte d’un défaut de différenciation des précurseurs musculaires. Nos résultats qui sont l’objet d’un manuscrit soumis pour publication indiquent que le recrutement et le maintien des cellules précurseurs du muscle dans le compartiment prolifératif seraient aussi en cause.

Les milieux définis : des outils pour la maîtrise et la compréhension du devenir cellulaire (C. Pinset)

La compréhension des mécanismes de contrôle de la prolifération et de la différenciation cellulaire requiert la définition la plus précise possible des milieux de culture. Il est indispensable d’éliminer le sérum des milieux. Nous avons progressé dans cette direction et établi des recettes qui permettent la croissance prolongée et la différenciation de lignées de cellules musculaires et non musculaires. Cette approche nous a conduits à une observation remarquable. Les cellules musculaires, lorsqu’elles sont cultivées dans ce milieu contenant du sérum, co-expriment les facteurs MyoD et Myf5. Ces mêmes cellules cultivées en milieu défini dépourvu de sérum n’expriment ni Myf5, ni MyoD en phase proliférative. Ces facteurs réapparaissent, en particulier le facteur MyoD, dans les cellules quand la densité augmente ou sous l’effet de l’addition d’hormone thyroïdienne et d’acide rétinoïque. Ainsi, des cellules musculaires peuvent être maintenues en culture, en phase proliférative, pendant des dizaines de génération sans exprimer de MRFs et sans pour autant perdre leur identité. Ces observations qui remettent en question le rôle primordial accordé à Myf5 et à MyoD dans le maintien de l’identité des précurseurs musculaires sont l’objet d’un manuscrit en préparation.

Rôle de la protéine BCL6 dans la prolifération et la différenciation (O. Albagli)

La protéine BCL6, qui est codée par un gène souvent réarrangé dans les lymphomes non hodgkinienns est perçue comme un répresseur transcriptionnel. La différenciation des cellules musculaires est non seulement caractérisée par l’activation de nombreux gènes mais aussi par la cessation de la prolifération et la répression de gènes ubiquistes, tels que les gènes d’actine cytoplasmique. O. Albagli a rejoint notre laboratoire pour développer l’étude du rôle de la protéine BCL6 dans des modèles de cellules musculaires. A l’origine, O. Albagli avait observé, en collaboration avec notre laboratoire, que l’expression de BCL6 augmente au moment de la différenciation des cellules musculaires (Albagli et al., 98). Plus récemment, l’expression inductible (système tétracycline dans les cellules d’ostéosarcome a permis d’observer que cette protéine est associée à des foyers de réplication et que sa surexpression provoque l’apoptose (Albagli et al., 99).

Personnel de l'unité

Secrétariat de l'unité

ANTOLINI Geneviève

Chercheurs de l'unité

MONTARRAS Didier - Chef de Laboratoire à l'Institut Pasteur

PINSET Christian - Directeur de Recherche (2) au CNRS

Stagiaires de l'unité

LINDON Catherine - Post-doc

ALBAGLI Olivier - Chargé de Recherche au CNRS

Publications de l'unité

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