Ma thématique de recherche traite de l’étude de la plasticité nerveuse et musculaire. Elle s’inscrit dans un contexte international de recherches sur les maladies neuromusculaires. Ces pathologies ont en commun d’entraîner une atrophie musculaire, une diminution de la force musculaire et une dégradation de la fonction motrice, altérations observées également consécutivement à une immobilisation prolongée et au vieillissement. La perte de masse musculaire est aussi observée dans de nombreuses pathologies ( diabète, cancer..). Nos études ont eu pour but d’analyser, à l’échelon moléculaire, les transformations des protéines impliquées dans la plasticité musculaire, les conséquences fonctionnelles et les mécanismes moléculaires à l’origine de ces transformations. Ces études sont réalisées principalement dans un modèle d’atrophie fonctionnelle chez le rat, à partir de biopsies de sujets soumis à une période d’alitement  ou dans des modèles cellulaires (C2C12..) de cellules musculaires en utilisant des techniques de protéomique, d’analyses contractile in situ et in vitro sur fibres isolées, d’immunohistochimie.

L’atrophie musculaire de non utilisation va résulter en partie de la perte de protéines myofibrillaires et va s’accompagner d’une perte de force, d’une diminution de sensibilité et d’affinité calciques, d’une augmentation de fatigabilité et de modification des cinétiques de contraction (Thomason et Booth, 1990). Cette atrophie musculaire résulte de remaniements au niveau du transcriptome qui se traduit par une transformation structurale et fonctionnelle des muscles lents vers un phénotype de muscle rapide qui va en particulier concerner l’ensemble du protéome contractile (Mounier et coll., 2009). 

Thèmatique 1 : Protéome contractile et plasticité musculaire.

Notre expertise dans l’analyse des marqueurs moléculaires de la plasticité musculaire et l’analyse des conséquences fonctionnelles nous a permis d’être sélectionnés pour participer à des campagnes d’alitement prolongé menées par le CNES et l’ESA. L’expertise acquise lors de notre participation à plusieurs Bed-Rest suivant le modèle d’alitement anti-orthostatique, le plus fréquemment utilisé (WISE,  2005,  CNES, NASA et l’ESA ; MEP, 2011-2012, DLR, Cologne) nous a permis d’être sélectionné pour participer à deux campagnes d’immersion sèche organisées par le CNES(MEDES, Toulouse).

         Thématique 2 : Analyse fonctionnelle et protéomique du rôle de la O-GlcNAcylation dans  l’organisation sarcomèrique. 

D’autres mécanismes interviennent dans l’adaptation du muscle atrophié, comme les modifications post-traductionnelles (MPT) des protéines. J’ai développé au sein de laboratoire une thématique innovante sur le rôle d’une glycosylation particulière, cytosolique, nucléaire et mitochondriale, la O-GlcNAcylation dans le muscle squelettique initiée lors de la Thèse de Caroline Cieniewski-Bernard avec qui je travaille actuellement sur cette thématique. Ces travaux ont permis de démontrer que <st1:metricconverter productid="1 a" w:st="on">la O-GlcNAc</st1:metricconverter>, dont le taux est modifié dans le protéome du muscle au cours de l’atrophie (Cieniewski-Bernard et coll., 2004 ; Mounier et coll., 2009) pouvait jouer un rôle tout aussi essentiel que la phosphorylation dans la physiologie musculaire, plus spécifiquement dans la régulation de la sensibilité et de l’affinité calcique des fibres musculaires et donc la modulation de l’activité contractile (Cieniewski-Bernard et coll., 2004, 2009, 2012, 2014 ; Hédou et coll., 2009 ; Stevens et coll., 2013). Nos récents travaux nous ont conduit à émettre l’hypothèse que la O-GlcNAcylation soit un modulateur essentiel à l’organisation structurale du sarcomère, et qu’elle puisse être impliquée dans le remodelage physiologique et physiopathologique du sarcomère. Ce projet est donc poursuivi par une étude du rôle des modifications post-traductionnelles (phosphorylation et O-GlcNAcylation) dans la structuration des filaments intermédiaires et en particuliers dans la modulation des fonctions de la desmine et de son chapron, l’α-B crystalline.

            Thématique 3: Analyse des modifications musculaires dans un modèle animal de spasticité chez le rat

Notre étude se veut de déterminer les mécanismes d’adaptation musculaire chez un modèle de rat de PC et quels seraient les effets bénéfiques d’un traitement à l’EPO.