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Régénération musculaire


Régénération musculaire ; conférence lors du 8ème congrès de médecine du sport de Caen en septembre 2011
A-Xavier Bigard, Professeur agrégé du Val-de-Grâce
Email : xbigard@crssa.net - xavier_bigard@yahoo.fr
Comme tous les tissus de l'organisme, le muscle squelettique est fragile et ses éléments cellulaires susceptibles de dégénérer soit par apoptose, soit par nécrose. L'une des propriétés essentielles du muscle (à l'exception du myocarde), est de régénérer à partir de cellules souches présentes in situ et rapidement disponibles.
Les cellules satellites sont localisées entre la lame basale et le sarcolemme de toutes les fibres musculaires squelettiques (Mauro, 1961). Elles sont impliquées à la fois dans l'hypertrophie des fibres musculaires (Schultz, 1996), et dans la régénération, car à l'origine de la formation des myotubes (Chargé et Rudnicki, 2004) en donnant naissance aux premières cellules myogéniques (myogenic precursor cells, MPC). Elles nécessitent un microenvironnement biologique particulier (cytokines et en facteurs de croissance, libérées suite à des lésions musculaires (Seale et Rudnicki, 2000)), pour proliférer et se différencier en formant des myotubes et assurer ainsi le renouvellement des fibres nécrosées). Leur densité dépend du type de muscle et baisse avec l'âge (Kadi et coll., 2004). Une lésion musculaire entraîne une lésion de la membrane externe du sarcolemme avec 3 phases, dégénérative, régénérative et de maturation (Plaghki, 1985). La phase dégénérative, contemporaine de la lésion, se caractérise par une désorganisation des éléments protéiques contractiles et une rupture du sarcolemme. Des protéases dépendantes du calcium (Ca2+) (dont les calpaïnes) sont activées, qui clivent de grosses protéines structurales et fonctionnelles. Après 4 à 8h, les cellules satellites sont activées et entrent dans en cycle. En parallèle, l'élimination des éléments cellulaires lésés fait suite à une réponse inflammatoire avec macrophagie (Round et coll., 1987). L'utilisation précoce d'anti-inflammatoires compromet la régénération des fibres lésées en affectant l'activité de phagocytose des macrophages (Almekinders et Gilbert, 1986) et leur sécrétion de facteurs de croissance / cytokines importants tels le TGF bêta, des interleukines, le TNF alpha (Rappolee et Werb, 1992).
La phase de régénération musculaire débute après la phagocytose, l'activation / prolifération des cellules satellites sont sous le contrôle de différentes cytokines et facteurs de croissance locaux ? Rôle important des facteurs de croissance fibroblastiques (FGFs), dont le FGF-2 (multiplication des cellules endothéliales et réparation du réseau capillaire), de FGF-5 (ré-innervation (Bigard et Fink, 2002)), du PDGF et le TGF bêta (synthèse des protéines de la matrice extracellulaire et angiogenèse). La différenciation des cellules satellites activées en myoblastes se fait par levée du frein exercé par certains facteurs protéiques sur le passage de MPCs en cellules différenciées. Cette différenciation est sous le contrôle des IGF-I et II, qui activent la formation de myoblastes et leur fusion en myotubes (Husmann et coll., 1996). Les facteurs de régulation myogénique (MRFs, myogenic regulatory factors) ont une place essentielle lors de la différenciation, car engagent le programme myogénique d'expression de gènes spécifiques du muscle. Deux de ces MRFs, MyoD et Myf5 sont rapidement exprimés dans les cellules satellites et sont considérés comme des marqueurs biologiques de leur activation. La réparation musculaire se poursuit par la fusion des MPCs en myotubes multinucléés (rôle des cadhérines (Zeschnigk et coll., 1995). Ces myotubes donneront ensuite des fibres musculaires, le muscle est, chez l'Homme, formé de 3 types de fibres (selon leurs propriétés contractiles et métaboliques, ce qui est lié à l'existence d'isoformes différentes de protéines d'une même famille, dont les chaînes lourdes de myosine (MHC)). Au cours de la régénération musculaire, les nouvelles fibres formées expriment très tôt, mais de manière transitoire les formes immatures de MHC. Puis, au cours des jours, on observe une transition progressive de la composition en myosine vers un phénotype contractile rapide pour les muscles rapides, et vers un phénotype lent pour les muscles lents (en passant alors par l'expression de formes rapides de MHC). La détermination finale du phénotype adulte dépendrait plus des facteurs environnementaux de la fibre, et plus particulièrement de l'innervation, que d'une prédétermination initiale (LaFramboise et coll., 2003).
Références
Almekinders LC and Gilbert JA. Healing of expérimental muscle strains and thé effects of nonsteroidal inilammatory medicine. Am J Sports Med. 1986 ; 14 : 303-8.
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Husmann I, Soulet L, Gautron J, Martelly I, Barritault D. Growth factors in skeletal muscle régénération. Cytokine Growth Factor Rev. 1996 ; 7 : 249-58.
Kadi F, Charifi N, Denis C, Lexeïï J. Satellite cells and myonuclei in young and elderly women and men. Muscle Nerve. 2004 ; 29:120-7.
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LaFramboise WA, Guthrie RD, Scalise D, Elborne V, Bombach KL, Armanious CS, Magovern JA. Effect of muscle origin and phénotype on satellite cell muscle-specific gène expression. J Mol Cell Cardiol. 2003 ; 35 : 1307-18.
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Plaghki L. Régénération et myogenèse du muscle strié. J Physiol (Paris). 1985 ; 80 : 51-110.
Rappelée DA and Werb Z. Macrophage-derived growth factors. Curr Top Microbiol Immunol. 1992 ; 181 : 87-140.
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Seale P and Rudnicki MA. A new look at thé origin, function, and "stem-cell" status of muscle satellite cells. Dev Biol. 2000 ; 218:115-2
Zeschnigk M, Kozian D, Kuch C, Schmoll M, Starzinski-Powitz A.Involvement of M-cadherin in terminal differentiation of skeletal muscle cells. J Cell Sci. 1995 ; 108 : 2973-81.


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