L’objectif global de notre équipe est de comprendre, dans le contexte de la différenciation et de la maturation musculaire (fibres musculaires squelettiques ou cellules cardiaques), les mécanismes de réarrangements des cytosquelettes contrôlant l’expression du génome et donc le destin des cellules musculaires. Ils se concentrent particulièrement sur le rôle de l’interactome du réseau de microtubules avec son lien sur (i) le positionnement & la forme du noyau dans les cellules musculaires et sur (ii) le contrôle de l’activité transcriptionnelle des noyaux musculaires. La fonction du tissu musculaire squelettique repose sur le maintien et la régénération des myofibres grâce à un processus finement régulé. Il commence par l’activation de cellules souches musculaires, dans lesquelles, le cil (structure microtubulaire) joue une rôle clef.
Une deuxième thématique de notre équipe vise à déchiffrer les implications des mutations nouvellement identifiées dans les gènes associés à l’architecture des noyaux ou à des composants du cytosquelette dans les maladies cardiaques (arythmie, cardiomyopathies hypertrophiques héréditaires (HCM) et cardiomyopathies dilatées (DCM)). Son équipe utilise des cultures de cardiomyocytes dérivés de cellules hiPS (directement de patients et/ou de cellules WT-hiPS où les mutations sont éditées à l’aide de la technologie CRISPR-Cas9) pour identifier l’implication fonctionnelle de mutations pathologiques putatives, en se concentrant sur les anomalies de contractilité, les troubles du cytosquelette et de la transcription.
Évolution du protéome microtubulaire et son implication dans la formation et maintien des domaines nucléaires (MNDs) au cours du développement des muscles squelettiques (Leader: Dr. Vincent Gache)
Les noyaux se positionnent activement tout au long du développement musculaire. De nombreuses données supportent une connexion directe entre la régulation des domaines nucléaires, le maintien de l’architecture microtubulaire dans les fibres musculaires et le fonctionnement normal des muscles. Le réseau de microtubules est entièrement restructuré pendant la formation musculaire. Nous avons émis l’hypothèse que les différences entre le protéome associé aux microtubules dans les fibres immatures et matures contribuent à (1) la réorganisation des microtubules et (2) la localisation des noyaux. Nous avons développé une stratégie pour isoler et analyser ces deux protéomes en utilisant un système in vitro original qui permet la formation de fibres musculaires «matures» pures. Cette stratégie à conduit à la sélection de près de 500 candidats que nous étudions actuellement en utilisant une approche par criblage siRNA en utilisant des cellules musculaires murines/humaines primaires.
Déchiffrer les voies de signalisation régulées par le cil primaire dans les cellules souches musculaires (Leader: Dr. Caroline Brun)
La fonction du tissu musculaire squelettique repose sur le maintien et la régénération des myofibres grâce à un processus finement régulé. Il commence par l’activation de cellules souches musculaires (MuSCs) normalement quiescentes et se poursuit par la prolifération des MuSCs qui se différencient pour réparer les fibres lésées ou s’auto-renouvellent et retournent en quiescence pour restaurer leur stock. La perte de fonction des MuSCs entraîne inévitablement des troubles musculaires, tels que les maladies neuromusculaires, équivalant à une mauvaise qualité de vie, une perte d’indépendance et une augmentation de la morbidité/mortalité. Ainsi, une compréhension approfondie des processus biologiques fondamentaux régulant les MuSC garantira le succès des thérapies régénératives à base de cellules souches. Nous proposons différentes approches expérimentales visant à déchiffrer les voies de signalisation régulées par le cil primaire des MuSCs dans des contextes physiologiques et dystrophiques.
Modulation de l’intégrité des muscles squelettiques en contextes sain et pathologique (Leader: Dr. Carole Kretz-Remy)
Le fonctionnement de la fibre musculaire (myofibre) est soutenu par un positionnement précis de ses organites et noyaux. La force contractile des myofibrilles est contrôlée par le système de «couplage excitation-contraction» (ECC) de la triade, lieu de l’interconnexion entre le réticulum sarcoplasmique, un réseau de réticulum endoplasmique (RE) tubulaire, et les tubules transverses (-T), formés par des invaginations radiales répétées de la membrane plasmique. Les myopathies centronucléaires (CNM) sont des troubles neuromusculaires héréditaires dont la caractéristique majeure est une localisation anormale des noyaux au centre des myofibres. Nous cherchons à identifier des voies gouvernées par la protéine SH3KBP1 et participant au contrôle du RE, du RS, des tubules-T et de l’ECC, in vitro et in vivo.
Identification des mutations et leurs implications dans la physiopathologie des cardiomyopathies (Leader: Dr. Vincent Gache)
Les arythmies cardiaques sont des cardiomyopathies qui regroupent différents syndromes physiopathologiques tels que la fibrillation auriculaire, la tachycardie et la fibrillation ventriculaire. Le décryptage des mécanismes moléculaires impliqués dans ces cardiomyopathies permettra d’identifier des cibles thérapeutiques et de développer de nouveaux traitements. Nous menons une approche systématique qui consiste à identifier des mutations chez des patients atteints de cardiomyopathies. En utilisant des cellules iPS (cellules souches pluripotentes induites) et la technologie CRISPR/Cas9, nous développons des cardiomyocytes avec des mutations identifiées et déchiffrons l’implication in vitro des altérations génomiques sur le comportement de ces cellules.
1. Time shifting interferences for in depth tissue imaging in single molecule localization microscopy. Illand A, Jouchet P, Malleval C, Gache V, Monier K, Fort E, Lévêque-Fort S. Biophys J. 2023
Institut NeuroMyogène (INMG-PGNM)
Pathophysiology and genetics of neuron and muscle (PGNM)
MNCA Team (Muscle Nuclear & Cytoskeleton Architecture)
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