Identification of new factors involved in myocyte fusion in vertebrates | Identification de facteurs impliqués dans la fusion des myocytes chez les vertébrés

anglais. Myocyte fusion is involved in the formation of multinucleated myofibers during growth and muscle regeneration. Myocyte can fuse with existing myofibers (hypertrophy): or can fuse with another myocyte to make a new myofiber (hyperplasia). The objective of this thesis is to identify new factors involved in myocyte fusion in vertebrate and to determine their role in each type of fusion (hypertrophy or hyperplasia). From a selection of 255 genes expressed in C2C12 cells, a functional screen was performed by knock-down of these genes (siRNA) on C2C12 cells. From this screen, 13 genes which knock-down induced myocyte fusion failure have been identified. Then, their expression was studied in vivo using whole-mount in situ hybridation performed on zebrafish embryos during embryogenesis. Among these 13 genes, 5 were expressed in somites during primary myogenesis. Their functions in vivo were studied by micro-injection of morpholinos in zebrafish embryos. Knock-down of 2 genes, one encoding an extracellular matrix protein and another coding an N-acetyltransferase enzyme have led muscle dysfunctions. Our results also show that expression of these genes increases during muscle regeneration in rainbow trout. All together, our data suggest that these 2 genes are potentially involved in myocyte fusion in vivo. During this project, myomaker, a transmembrane protein required for myocyte fusion in mouse, was discovered (Millay et al. 2013). Our results show that the function of myomaker in myocyte fusion is conserved in fishes.

français. La fusion des myocytes est un processus hautement régulé qui intervient dans la formation des fibres musculaires plurinucléées au cours des phases de croissance musculaire (embryonnaire et post-embryonnaire) et au cours de la régénération musculaire. Les myocytes vont soit fusionner avec des fibres musculaires existantes (hypertrophie) ; soit fusionner les uns avec les autres afin de créer de nouvelles fibres musculaires (hyperplasie). Bien que de nombreux travaux se soient intéressés à la myogenèse du muscle strié squelettique, les mécanismes contrôlant les étapes de fusion restent encore très peu connus. L’objectif de ce projet de thèse est d’identifier de nouveaux facteurs impliqués dans la fusion des myocytes chez les vertébrés et déterminer leur rôle dans les différents types de fusion, c’est-à-dire lors des mécanismes d’hypertrophie et d’hyperplasie musculaire. A partir d’une sélection de 255 gènes exprimés dans des cellules C2C12 en prolifération et en différenciation, nous avons réalisé un crible fonctionnel grâce au knock-down de ces gènes par transfection de siRNA dans des cellules C2C12. A l’issu de ce crible, nous avons identifié treize gènes dont le knock-down avait induit un défaut de fusion des myocytes in vitro. L’expression de ces gènes a ensuite été étudiée par hybridation in situ sur embryons entiers de poisson-zèbre au cours du développement embryonnaire. Parmi les treize gènes, cinq sont exprimés dans les somites au cours de la myogenèse primaire. Afin de préciser leur fonction in vivo, des études basées sur la micro-injection de morpholinos ont été réalisées sur des embryons de poisson-zèbre. Nos résultats montrent que les knock-down de deux gènes, un encodant une protéine de la matrice extra-cellulaire et un autre codant une enzyme de type N-acétyltransférase, ont entraîné des dysfonctionnements musculaires (retard d’éclosion, défaut de nage). De plus, nos résultats montrent que l’expression de ces gènes augmente au cours de la régénération musculaire chez la truite arc-en-ciel. L’ensemble de ces données suggèrent que ces deux gènes sont potentiellement impliqués dans la fusion des myocytes in vivo. Au cours de ce projet, myomaker, une protéine transmembranaire nécessaire à la fusion des myocytes chez la souris, a été découverte (Millay et al., 2013). Nos études ont montré que chez le poisson zèbre, myomaker était exprimé dans les précurseurs musculaires rapides au cours du développement embryonnaire et que son expression était également induite lors de régénération musculaire chez la truite. De plus, le knock-down de myomaker bloque la fusion des myocytes chez l'embryon de poisson zèbre et provoque un défaut de nage à l'éclosion (Landemaine et al., 2014). Nos données montrent que la fonction de myomaker dans la fusion des myocytes est conservée chez les poissons.