Mise en place de contre-mesures pour limiter la perte protéique de cellules musculaires squelettiques consécutive à l’hypoxie cellulaire

Introduction et : ’exposition chronique a une hypoxie (diminution du taux d’oxygene) severe engendre des effets deleteres sur le systeme musculaire, entrainant des consequences nefastes sur la masse musculaire squelettique. L'hypoxie provoque un desequilibre de l'homeostasie proteique (balance entre anabolisme et catabolisme), en diminuant la synthese des proteines (principalement regulee par la voie PI3K-Akt-mTOR) tout en augmentant la degradation des proteines (principalement par autophagie et degradation proteasomique). En revanche, les stimulations mecaniques (activite physique) et la supplementation nutritionnelle, en particulier les acides amines essentiel branche (BCAA), induisent l'activation de la voie mTOR tout en inhibant les voies cataboliques du muscles squelettiques chez l'homme, l’animal et cellules musculaires misent en culture. Sur un modele in vitro de cellule musculaire squelettique, nous avons essaye de determiner si la combinaison de la stimulation mecanique, la supplementation nutritionnelle et une periode de reoxygenation post-stimulation pourrait inverser les effets deleteres de l'hypoxie sur l'homeostasie proteique.Protocole experimentalPour verifier notre hypothese, nous avons utilise un modele de cellule musculaire squelettique en culture (C2C12). Apres quatre jours de differenciation les myotubes C2C12 ont ete places dans une chambre hypoxique a 4% de O2 pendant 24h. A la suite de cette periode d’hypoxie, un programme de stimulation electrique a ete appliquee aux cellules musculaires en utilisant un generateur d'impulsions electriques. A la fin de la stimulation electrique, les myotubes ont tout d'abord ete supplementes avec des acides amines essentiel branche (BCAA: melange de leucine, d'isoleucine et de valine ajoutes a un milieu de culture), puis places pendant 2 heures dans un environnement de normoxie (21% O2) (correspondant a la periode de reoxygenation). ResultatsApres 24 heures d'hypoxie, l'analyse morphologique des myotubes montre une diminution significative de leur diametre, traduisant l'activation des voies de degradation des proteines aux depens des voies de synthese des proteines. Applique separement, chaque traitement a peu d’effet sur la voie mTOR et la morphologie des myotubes. Alors que, la combinaison de la stimulation electrique, de la supplementation en BCAA et de la reoxygenation conduit a une augmentation de la phosphorylation de proteines cles impliquees dans la voie de synthese des proteines (Akt, mTOR, p70S6K, GSK-3β), refletant ainsi leur etat d'activation. De plus, l'analyse morphologique montre une augmentation significative du diametre du myotube et de l'indice de fusion (refletant l'etat de differenciation), signe de la presence d'une hypertrophie musculaire.ConclusionNos resultats suggerent que la voie mTOR (l’une des voies principales de l’anabolisme) repond a une combinaison de stimulation electrique, de supplementation en nutriments et de reoxygenation par phosphorylation de regulateurs cles de la synthese des proteines, pouvant ainsi inverser la perte de proteines induite par l'hypoxie.