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Migration of myogenic cells is an important step in myogenesis and skeletal muscle repair. Migration is required for the cells to reach the site of damage, for their alignment and subsequent fusion. Limited migration is also one of the limitations of proposed therapies of diseases, such as Duchenne Muscular Dystrophy (DMD). Therefore, revealing the regulators of myogenic cell migration is important for improving our knowledge of myogenesis, but could also be applied in therapies for conditions, associated with loss of muscle mass and muscle weakness. In this thesis, extracellular and intracellular regulation of C2C12 myoblast migration was investigated. It was demonstrated that medium conditioned by myotube cultures in vitro, is capable of inducing the migration and chemotaxis of myoblasts. A model of serially passaged myoblasts was used to reveal potential changes in the migratory behaviour of these cells, in the context of skeletal muscle ageing. PI3K/AKT and MAPK/ERK pathways were investigated and their requirement for the process of myoblast migration was revealed. Further activation of these pathways with phospho-tyrsoine phosphatase and PTEN inhibitor Bpv(Hopic) was associated with larger increases in myoblast migration. Silencing of either PI3K/AKT or MAPK/ERK signalling pathways, in a situation where the other pathway remained activated, resulted in a significant inhibition of myoblast migration. Similarly, inhibition of FAK signalling, using the PF-228 inhibitor did not significantly affect PI3K/AKT and MAPK/ERK pathways, but resulted in reduced myoblast migration, suggesting the indispensability of individual signalling pathways for myoblast migration in response to myotube CM, regardless of the activity of other signalling pathways. Finally, considering the link between myoblast fusion and migration and in an attempt to propose genetic targets for future research, an investigation was made on the expression of Spire and Formin genes, involved in actin polymerisation and intracellular trafficking, in myoblasts undergoing differentiation and fusion. The expression of these genes was revealed in C2C12 myoblasts and it was demonstrated that the expression levels of two of these genes (Spire1 and Formin1) are altered following inhibition of myoblast differentiation/fusion by both 10μM Bpv(Hopic) and serial passaging, suggesting their potential association with these processes. Further investigations to reveal the function of Spire and Formin genes and their protein products in skeletal muscle are proposed.

This project was aimed to elucidate the sub-cellular and molecular regulation of Lipopolysaccharide (LPS) induced muscle protein turnover (protein synthesis (PS) and protein degradation) in two in vitro models, C2C12 murine myotubes and avian primary skeletal muscle cell line. In addition, the effect of natural challenge of chicken with Salmonella serotypes gallinarium or Enteritidis on mRNA expression levels in skeletal muscle was assessed. LPS (1 μgml-1) transiently decreased PS rate by 50% compared with control cells. This effect was mediated via decreased phosphorylation of translation initiation mediators (p70S6K, 4E-BP1 and eIF-4E). This effect was preceded by decreased Akt and mTOR phosphorylation. Although, LPS significantly increased p38, Erk1/2 and their down stream target Mnk1, however, this effect was not sufficient to abolish LPS-induced decreased PS. The role of Akt and MAPKs (p38 or Erk1/2) was verified using specific pathway inhibitors. Inhibition of Akt by LY0294002 (PI3-K/Akt inhibitor) dramatically decreased PS by 80% compared with control cells. Incubation of C2C12 myotubes with SB203580 (p38 inhibitor) or with PD098059 (MEK/Erk inhibitor) alone significantly decreased the PS rate at the 3 h time point by -63 ± 12.48% and -64 ± 5.05% respectively compared with control cells (P < 0.01). In contrast, LPS (1 μgml-1) significantly increased the chymotrypsin-like enzyme at all the time points. This effect was preceded by a significant increase in the IkB-α phosphorylation and nuclear translocation of NF-kB, and significant increase in TNF-α, atrogin-1, MuRF1 and TLR4 mRNA expression. Of note, increased atrogin-1 mRNA is the prominent feature of our septic model. The data presented in chapter 4 and 5 showed that, there is no absolute correlation between the expression levels of atrogens (atrogin-1 and MuRF1) and the overall proteolytic activity in LPS-stimulated C2C12 myotubes. The beneficial roles of the curcumin were evaluated LPS-stimulated C2C12 myotubes for 3 h. Incubation of C2C12 myotubes with LPS (1 μgml-1) and curcumin (25 μM) significantly decreased the LPS-induced chymotrypsin-like enzyme activity. This effect was mediated via decreased p38 and IkB-α phosphorylation. Although, curcumin blocked LPS-induced decreased Akt and p70S6K phosphorylation and significantly increased Erk1/2 phosphorylation, however, curcumin still had no effect on LPS-induced decreased protein synthesis. The effect of the LPS on the muscle protein turnover in the avian primary skeletal muscle was summarised in chapter (7). Incubation of avian primary skeletal cells with LPS (1 μgml-1) for 3 h, significantly decreased the proteasomal activity and increased PS rate. The difference in response to LPS between C2C12 myotubes and avian primary skeletal muscle cells could be attributed to the different incubation parameters mainly the presence of insulin in case of avian primary cells. Finally, the effect of natural challenge of chicken with S. Gallinarum or S. Enteritidis on skeletal muscle mRNA expression was summarised in chapter 9. Natural challenge of chicken with S. Gallinarum or S. Enteritidis had no effect on the expression of many atrophic genes in chicken skeletal muscle (gastrocnemius and pectoral muscle). The data collected from this project showed that, LPS is a strong catabolic stimulus significantly decreased PS along with increased protein breakdown rates in skeletal muscle. This effect was mediated via two main pathways PI3-K/Akt and MAPKs (p38 or Erk1/2) and the cross talk between them is exists. The better understanding of these signalling cascades and their cross talk will be the starting point for developing the appropriate and safe therapeutic intervention in order to decrease the sepsis-induced muscle proteolysis.

La structuration sarcomérique, essentielle au muscle squelettique, est remarquablement organisée par de nombreuses protéines myofilamentaires interagissant entre elles. Plusieurs de ces protéines sont modifiées par une glycosylation atypique, la O-N-acétyl-β-D-glucosaminylation (O-GlcNAcylation), similaire en certains aspects à la phosphorylation et connue pour être un modulateur de l’activité contractile. Cependant à ce jour, son rôle dans l’organisation sarcomérique n’a pas été caractérisé. Lors de cette thèse, des traitements pharmacologiques appliqués sur des myotubes C2C12 ont permis de moduler de manière sensible et dynamique le taux de O-GlcNAcylation du myofilament, associé à des changements de la morphométrie du sarcomère et à des remaniements de certains complexes protéiques incluant des protéines structurales clé du sarcomère. En particulier, l’interaction entre la desmine et son chaperon moléculaire, l’αB-cristalline, était modulée dépendamment de la O-GlcNAcylation dans un dialogue étroit et complexe avec la phosphorylation. De plus, certains sites de O-GlcNAcylation ont été localisés sur des protéines myofilamentaires telles que la desmine au niveau d’un site connu pour être muté dans les desminopathies, l’αB-cristalline dans un domaine d’interaction avec la desmine, et la titine où plusieurs sites ont été identifiés en cluster dans un domaine d’interaction essentiel. L’ensemble de ces résultats démontrent que la O-GlcNAcylation est impliquée dans la structure du sarcomère et de son interactome, et amènent de nouvelles données quant à la compréhension de la physiopathologie de certaines maladies musculaires caractérisées par une désorganisation du sarcomère. / The sarcomere structure, essential for skeletal muscle, is strikingly organized by several protein-protein interactions between myofilament proteins. Many of them are modified by an atypical glycosylation, the O-linked N-acetyl-glucosaminylation (O-GlcNAcylation), similar in some aspects to phosphorylation, and known to be a modulator of the contractile activity. However to date, its role in sarcomeric organization remains to be considered. In this Ph.D, some pharmacological treatments applied to C2C12 myotubes have modulated the global O-GlcNAc level of the myofilament-enriched fraction in a dynamic and sensitive manner, associated to changes of the sarcomeric morphometry and of some protein complexes including key structural proteins of the sarcomere. Notably, the interaction between desmin and its molecular chaperone, αB-crystallin, have been modulated depending on the O-GlcNAcylation within an extensive crosstalk and interplay with phosphorylation. Moreover, some O-GlcNAc sites have been located in myofilament proteins, such as desmin in a site known to be mutated in desminopathy, αB-crystallin within a desmin binding domain, and titin where some O-GlcNAc sites have been identified in cluster within an essential interaction domain. Taken together, the results suggested that O-GlcNAcylation is involved in sarcomeric structure and its interactome. This work provide new insights in the understanding of the physiopathology of some muscular diseases where the sarcomere is disorganized.

The ubiquitin proteasome pathway is the predominant biological mechanism of myofibrillar protein (MF) degradation.  To test the hypothesis that amino acid and insulin act synergistically to regulate proteolysis, two experimental models were employed;  an <i>in vivo </i>study on growing calves and an <i>in vitro</i> C2C12 myotubes culture. Calves growing at 0.3kg/day, were constantly infused with glucose at a low (LDG) or high (HDG) dose (to stimulate insulin) with or without essential amino acids (EAA).  Glucose infusions increased plasma insulin and IGF-1 concentrations in a dose dependent manner (P<0.05).  HDG was associated with decreased plasma urea nitrogen and 3-MH concentrations and 3-MH:creatinine output (an index of MF degradation) (P < 0.05).  Glucose infusions down regulated the expression of 14-kDa E2 ubiquitin conjugating enzyme and C2 20 S proteasome sub unit, however EAA did not alter the effect of raised plasma insulin on muscle ubiquitin proteasome pathway suggesting that under the conditions employed, EAA do not act synergistically with insulin to decrease myofibrillar protein degradation, <i>in vivo.</i> In the <i>in vitro</i> experiments, amino acid deprivation (0.2 X physiological concentration amino acid;  PC AA) of myotubes for 8 h was associated with increased (P < 0.05) proteolysis (measured from TCA soluble ³H-tyrosine release in the medium), compared to controls (1.0 X PC AA).  Addition of insulin inhibited this increase (P < 0.05).  Rapamycin significantly increased proteolysis in 1.0 X PC AA media suggesting amino acid might regulate proteolysis through mTOR signalling pathway.  Reduced amino acid supply also increased 14-kDa E2 and C2 mRNA expression compared to controls (P < 0.05).  Increasing leucine concentration in 0.2 X PC AA basal media showed a dose dependent decrease in protein degradation and expression of 14-kDa E2, in the presence of insulin.  In conclusion, the results suggested that decreased availability of amino acids was associated with increased total proteolysis and that anti-catabolic effect of amino acid in C2C12 muscle cell cultures, was additive to that of insulin.

Les muscles se forment au cours du développement embryonnaire, principalement grâce aux capacités de prolifération et différenciation des cellules souches musculaires, néanmoins ces capacités sont insuffisantes pour le développement correct des muscles. La formation des muscles est aussi régulée par des signaux provenant de tissus adjacents, parmi lesquels le tissu conjonctif (TC). Plusieurs facteurs de transcription spécifiquement exprimés dans le TC ont été identifiés comme étant impliqués dans la myogenèse caractérisant ainsi le TC comme une source importante de signaux dans le mécanisme de morphogénèse musculaire. Ces observations soulignent l’importance du rôle du TC dans la formation des muscles, cependant la nature moléculaire des mécanismes médiés par le TC reste à ce jour inconnue. L’objectif de ce travail de thèse a été d’établir le rôle des chimiokines CXCL12 et CXCL14 dans l’intéraction entre le TC et le développement musculaire, en utilisant l’embryon de poulet comme modèle. Dans un premier temps, nous avons défini le patron d’expression de CXCL12 et CXCL14 au cours du développement embryonnaire, et avons mis en évidence une corrélation entre la localisation de ces chimiokines et l’expression de gènes spécifiques à différentes sous populations du TC. Afin d’évaluer le rôle potentiel de ces chimiokines dans la différentiation du TC nous avons utilisé des approches de gain de fonction in vitro et in vivo et avons montré que CXCL12 et CXCL14 activent les facteurs de transcription spécifiques à différentes sous population du TC, démontrant ainsi que CXCL12 et CXCL14 régulent la différentiation du TC au cours du développement du membre. De plus, nous avons établit que la voie de signalisation BMP et les forces mécaniques régulent négativement l’expression des chimiokines CXCL12 et CXCL14. Ces résultats caractérisent pour la première fois l’implication de CXCL12 et CXCL14 dans la différentiation du TC.La deuxième partie de ce travail de thèse a visé à caractériser le rôle paracrine de CXCL12 et CXCL14 sur le développement musculaire. Nous avons pu observé que l’un des récepteur de CXCL12, CXCR7, est exprimé dans les cellules musculaires souches et différenciées, dans les ailes d’embryons de poulets. En utilisant des approches de gains et pertes de fonctions, d’une part in vitro dans des cultures primaires de myoblastes de poulets, nous avons montrés que CXCR7 favorise la myogénèse, notamment en régulant la myogénèse, tandis que CXCL12 n’a pas d’impact sur la différentiation musculaire in vitro. De plus nous avons pu constater que CXCL14 inhibe la myogénèse in vitro. Finalement, in vivo, nous avons observé que la surexpression des chimiokines entraîne un développement anormal des muscles tandis que l’expression du récepteur CXCR7 tronqué favorise le développement musculaire, soulignant l’importance de la signalisation CXCL12/14 dans le processus de morphogénèse musculaire medié par le TC. Ces résultats constituent la première démonstration d’une fonction paracrine du TC dans la morphogénèse musculaire via les chimiokines CXCL12 et CXCL14. / Skeletal muscle development mostly relies on intrinsic capacities of muscle progenitors to proliferate and differentiate. However, extrinsic signals arising from non-myogenic cells also contribute to the establishment of functional skeletal muscles. The aim of this PhD project was to investigate the role of connective-tissue (CT) on the development of skeletal muscle, using the chick embryonic limb as a model. We particularly investigated the influence of the two chemokines CXCL12 and CXCL14, which have been previously shown as expressed in limb mesenchyme giving rise to the different types of CTs during development. The involvement of CXCL12 and CXCL14 in limb CT differentiation was studied, as well as the role of these chemokines in skeletal muscle development mediated by CT. We first showed that CXCL12 and CXCL14 display distinct restricted expression patterns in limb CT of chick embryos and demonstrated that CXCL12 promotes the expression of OSR1, OSR2 and COL3A1 genes, three markers of irregular CT, while CXCL14 enhances the expression of a regular CT gene, SCX. In addition, the expression of CXCL12, CXCL14 and their putative CT target genes were all negatively regulated by the anti-fibrotic BMP signalling, but also in the absence of musculoskeletal mechanical forces. These results show for the first time the involvement of CXCL12 and CXCL14 chemokines in the differentiation of CTs. The putative role of both chemokines on CT-mediated myogenesis was then analysed. We observed that CXCR7, one CXCL12 receptor, was expressed both in muscle progenitors and differentiated muscle cells in embryonic chick limbs. Using gain- and loss-of-function approaches in primary cultures of chick limb myoblasts, we revealed that CXCR7 promoted myogenesis by regulating muscle cell fusion, while CXCL12 did not influence muscle differentiation. CXCL14 dramatically inhibits in vitro myogenesis. Functional assays performed in chick embryonic forelimbs in vivo demonstrate that overexpression of CXCL12, CXCR7 or a dominant-negative form of CXCR7 all resulted in abnormal and mispatterned muscles in chick limbs. Similarly, CXCL14 overexpression in chick limb in vivo led to profound anomalies in muscle differentiation. All together, our results demonstrate an essential contribution of CXCL12 and CXCL14 chemokines in CT differentiation and in CTmediated muscle development in embryonic limb. / Die Entwicklung der Skelettmuskulatur beruht auf den Fähigkeiten von myogenen Progenitorzellen. Im Laufe der Entwicklung proliferieren diese, differenzieren zu Myoblasten, die schließlich zu Muskelfasern fusionieren. Zur Bildung der embryonalen Muskulatur werden jedoch darüber hinaus extrinsische Signale von nicht-myogenen Zellen, vor allem Zellen des Bindegewebes, benötigt. Das Ziel dieser Arbeit war, die Rolle des Bindegewebes in der embryonalen Muskelentwicklung der Extremitäten des Hühnerembryos als Modell genauer zu untersuchen. Speziell wurde hier der Einfluss zweier Chemokine untersucht, CXCL12 und CXCL14, von denen bereits vorher gezeigt wurde, dass sie im Mesenchym der sich entwickelnden Extremität exprimiert sind. In dieser Arbeit wurde die Rolle dieser Chemokine sowohl für die Differenzierung des Bindegewebes selbst, wie auch deren Einfluss auf die Muskeldifferenzierung analysiert. Es konnte gezeigt werden, dass sowohl CXCL12 als auch CXCL14 distinkte regionale Expressionsmuster im Bindegewebe der Extremität aufweisen. Funktionell erhöht CXCL12 die Expression von OSR1, OSR2 und COL3A1, dreier Marker für irreguläres Bindegewebe, während CXCL14 die Expression eines Schlüsselmarkers für reguläres Bindegewebe (Sehne), SCX, erhöht. Die Expression von CXCL12 und CXCL14 selbst, wie auch die Expression ihrer putativen Zielgene, wurden demgegenüber durch Stimulation des antifibrotisch wirkenden BMP Signalweges negativ reguliert. Zudem bewirkte eine experimentell induzierte Muskelparalyse im Hühnerembryo eine Herunterregulation von CXCL12 und CXCL14, was bedeutet, dass die Expression beider Gene abhängig von mechanischen Signalen ist. Diese Ergebnisse involvieren zu ersten Mal die Chemokine CXCL12 und CXCL14 in die Differenzierung des Bindegewebes. Im Folgenden wurde die mögliche Rolle beider Chemokine in der Muskelentwicklung analysiert. Es wurde zunächst gezeigt, dass CXCR7, ein Rezeptor für CXCL12, in Muskelvorläufern wie auch differenzierten Muskelzellen in der Extremität des Hühnerembryos exprimiert wird. Durch Funktionsgewinn und –verlust Versuche in primären Myoblasten aus Hühnerembryos konnte gezeigt werden, dass CXCR7 die Muskelbildung durch die Beeinflussung der Zellfusion fördert, während CXCL12 keinen Einfluss hatte. Demgegenüber zeigte CXCL14 eine starke Inhibition des Myogenese in vitro. Die Misexpression von CXCL12, CXCR7 sowie dominant-negative Versionen von CXCR7 in vivo bewirkten eine abnormale Musterbildung der Extremitäten-Muskulatur. Genauso bewirkte die Misexpression von CXCL14 deutliche Veränderungen der Muskeldifferenzierung. Zusammenfassend konnte eine Funktion der Chemokine CXCL12 und CXCL14 in der Differenzierung des Bindegewebes sowie im nicht-Zell autonomen Einfluss des Bindegewebes auf die Muskelentwicklung gezeigt werden.

La matrice extracellulaire (MEC) est impliquée dans les mécanismes de prolifération, migration, différenciation et d’adhésion cellulaire. La membrane basale (MB), MEC entourant le muscle, sert de soutien aux fibres musculaires durant la contraction donnant ainsi une élasticité aux fibres musculaires. La MB est composée de collagènes dont majoritairement le collagène IV, de laminines, de nidogène (entactine), de perlecan (heparan sulphate proteoglycan), et de protéoglycans. Au cours de la myogenèse, la modulation de la MEC est indispensable au bon déroulement des processus de délamination, migration et fusion des cellules musculaires. Le collagène XXV est un collagène de la famille MACIT (Membrane Associated Collagens with Interrupted Triple Helices). Cette famille de collagènes transmembranaires contient 3 autres membres : le collagène XIII, le collagène XVII et le collagène XXIII. Le collagène XIII est impliqué dans les processus de migration cellulaire, le collagène XXIII dans ceux d’adhésion cellulaire. Le collagène XXV est impliqué dans la maladie d’Alzheimer, par sa fixation aux agrégats de peptides Aβ. D’autre part, il a été montré qu’il est nécessaire à la mise en place de la jonction neuromusculaire dans le muscle du diaphragme. La souris col25a1-/- présente une aplasie et une atrophie du diaphragme à E18.5 probablement dues au défaut d’innervation. L’expression du collagène est précoce dans la myogenèse, puisqu’il est fortement exprimé dans le bourgeon de membre d’embryons de souris dès E12.5, bien avant l’innervation des muscles des membres. Le rôle du collagène XXV dans la myogenèse précoce n’est pas connu. Le but de mon travail est de démontrer le rôle du collagène XXV durant la myogenèse. Pour ce faire, des études in vivo et in vitro ont été menées. In vitro, nous montrons l’implication du collagène XXV dans la différenciation myogénique. In vivo, la souris col25a1-/- présente des défauts de formation de fibres plurinucléées dans les bourgeons de membre d'embryons prélevés à E12.5 et E14.5, ce qui démontre le rôle de ce collagène dans les processus de fusion des myoblastes en myotubes au cours de la myogenèse primaire. Nous démontrons aussi la régulation de l’ARNm de ce collagène par deux microARN : miR-208b et miR-499, sans effet additionnel ou synergique de ces deux miRs. Nos résultats complémentaires suggèrent que l'expression de col25a1 est probablement régulée par le facteur de transcription NFATc2. En effet, chez les embryons de souris nfatc2-/- prélevés à E12.5, nous observons une diminution de l’expression de col25a1, ce qui pourrait expliquer l’atrophie musculaire observée chez la souris nfatc2-/-. Il serait intéressant de restaurer ce défaut musculaire chez la souris nfatc2-/- en surexprimant ce collagène XXV chez cette souris. / Extracellular matrix is involved in cellular proliferation, migration, differentiation and adhesion. Muscle extracellular matrix, called the basement membrane, serves as support for muscle fibers during contraction, thus giving elasticity to the muscle fibers. Basement membrane is composed by collagen mainly collagen IV, laminin, nidogen, perlecan (heparan sulphate proteoglycan) and proteoglycan. During myogenesis, the modulation of extracellular matrix is very important for muscle cells to delaminate, migrate and fuse. Collagen XXV is part of the MACIT (Membrane Associated Collagens with Interrupted Triple Helices) collagen family together with collagen XIII, collagen XVII and collagen XXIII. Collagen XIII is involved in cell migration and collagen XXIII in cell adhesion. Collagen XXV was first described in Alzheimer disease, as a component of the Aβ amyloid aggregates. Furthermore, Collagen XXV is necessary for the formation of neuromuscular junctions in diaphragm. At E18.5, col25a1-/- embryos show muscle aplasia and atrophy in diaphragm, probably due to lack of innervation. This collagen is strongly expressed during primary myogenesis in limb buds from E12.5 embryos, long before innervation of limb muscles. But the role of this collagen during early myogenesis has never been analyzed. In this work, I demonstrated the role of collagen XXV during early myogenesis. In vitro assays showed that collagen XXV is involved in the muscle differentiation process. In vivo, limb muscles from E12.5 and E14.5 col25a1-/- embryos have defects in the formation of plurinucleated myofibers, suggesting a role of this collagen in the fusion of myoblasts into myotubes during mouse myogenesis. In this work, I demonstrated that col25a1 transcripts are down-regulated by miR-208b and miR-499 without synergic or additional effects. Complementary results suggest that col25a1 expression could be regulated by the transcription factor, NFATc2. In E12.5 nfatc2-/- embryos, col25a1 expression is decreased. This result could explain the muscle atrophy observed in nfatc2-/- mice. It could be interesting to restore muscle atrophy in nfatc2-/- mouse by overexpressing col25a1 in these mice.

Le canal cationique TRPV1 (Transient Receptor Potential Vanilloid 1) est activé par la capsaïcine, une acidose, de fortes températures ainsi que par les anesthésiques volatils (AV) dans les neurones sensoriels. Dans le muscle squelettique, TRPV1 est impliqué dans le métabolisme énergétique et l'exercice d'endurance. Grâce à des techniques d'immunomarquage et d'imagerie calcique, la première partie de la thèse vise à caractériser TRPV1 en tant que canal de fuite fonctionnel du réticulum sarcoplasmique (RS) dans les cellules musculaires squelettiques isolées de FDB (Flexor Digitorum Brevis) de souris. Par la suite, nous nous sommes intéressés à son rôle physiopathologique dans le muscle strié squelettique. Ainsi, dans une seconde partie nous supposons une implication de TRPV1 dans les crises d'hyperthermie maligne (HM) chez l'homme. Cette pathologie musculaire correspond à une crise de métabolisme exacerbé du muscle strié squelettique menant à une brusque montée en température chez le patient (>42°C) endormi au moyen d'AV. Dans cette deuxième étude nous démontrons, à travers une approche combinant imagerie calcique et outils pharmacologiques spécifiques du canal, que TRPV1 est activé lors de l'exposition des cellules musculaires à l'isoflurane. TRPV1 est donc une cible des AV dans la cellule musculaire. Puis, des variants de TRPV1 (T612M et N394del) de patients susceptibles à l'HM ont été découvertes. Nous avons pu montrer, suite à la transfection in vivo de ces variants dans des souris déficientes en TRPV1 et grâce à la mesure de flux calciques intracellulaires, que les variants humains de TRPV1 rendent ces canaux plus sensibles aux anesthésiques volatils que le canal TRPV1 humain sauvage. La troisième partie de la thèse a pour but de déterminer le rôle de TRPV1 dans le muscle squelettique en conditions physiologiques par des études fonctionnelles (fonction locomotrice, consommation d'oxygène) sur animal entier. Les résultats préliminaires de cette étude tendent à montrer que l'entraînement physique est moins efficace sur la fonction musculaire des souris déficientes en TRPV1. En conclusion, l'ensemble de ces résultats révèlent pour la première fois que TRPV1 est un canal calcique de fuite fonctionnel du RS pouvant faire le lien entre le déclenchement de l'HM au cours des anesthésies et la présence des RyR1 mutés dans le muscle squelettique / TRPV1 (Transient Receptor Potential Vanilloid 1) cation channel is activated by capsaicine, acidosis, high temperature and by volatile anaesthetics (VA) in sensory neurons. In skeletal muscle, TRPV1 appears to be implied in exercice endurance and energy metabolism. The present work aims first to characterize the functionality of this channel using immnostaining and calcium imaging. We report that TRPV1 is functionally expressed in isolated mouse skeletal muscle cells of FDB (Flexor Digitorum Brevis). These experiments point out that TRPV1 acts as a SR calcium leak channel. In contrast to earlier reports, our analysis shows that TRPV1 is only located to the sarcoplasmic reticulum (SR) membrane. Subsequently, we have studied its physiological role in skeletal muscle. Thus, in a second part, we suppose that TRPV1 could be involved in malignant hyperthermia (MH) crisis in human. MH is a muscular pathology linked to an abrupt increase in body temperature (> 42°C) in patients. MH crisis is a severe and feared complication of anesthesia. Nevertheless, any studies have demonstrated that RyR1 mutants are activated by VA. If the triggering agents of MH are known, their targets remain to be determined. By combining calcium imaging and pharmacological agents, our data first demonstrate that TRPV1 is activated by isoflurane in skeletal muscle cells. TRPV1 is so a target of volatile anaesthetics in skeletal muscle. Afterwards, TRPV1 mutants (T612M and N394del), obtained from susceptibles MH patients, were discovered. In the second part of the work, using in vivo transfection of TRPV1 mutants in TRPV1-/- mice and intracellular calcium measurements we have been able to demonstrate that human TRPV1 mutants are more sensitive to VA than human wild type TRPV1. The last part of the work investigates the physiological role of TRPV1 in skeletal muscle, using a functional exploration (locomotor function, oxygen consumption) in TRPV1-/- mice. Preliminary data point out that training seems to be less effective on skeletal muscle function of TRPV1-/- mice. To conclude, these results indicate for the first time that TRPV1 is a functional SR calcium leak channel and that TRPV1 may be the missing link between MH induction and RyR1 mutants in skeletal muscle during anesthesia

La Dystrophie Musculaire de Duchenne (DMD) est la plus fréquente et la plus sévère des maladies dégénératives du muscle. Elle se caractérise par une dégénérescence progressive des fibres musculaires due à l’absence de dystrophine fonctionnelle dans les muscles. Actuellement, le rôle physiologique de la dystrophine n’est pas clairement établi et il n’existe pas encore de traitement curatif pour cette maladie. La difficulté de mettre en évidence la fonction de la dystrophine et la physiopathologie de la DMD est en partie expliquée par la complexité moléculaire et cellulaire du muscle des modèles vertébrés utilisés dans les études actuelles. Notre équipe de recherche a développé un modèle de DMD chez le nématode Caenorhabditis elegans. Dans ce modèle, la mutation du gène de la dystrophine, provoque une dégénérescence progressive des muscles conduisant à une paralysie des animaux adultes. Nous utilisons ce modèle afin d’étudier la fonction de la dystrophine et les mécanismes impliqués dans la dégénérescence musculaire chez le nématode. Ce travail de thèse porte sur deux nouveaux acteurs de la dégénérescence musculaire dépendante de la dystrophine : la protéine DYC‐1 et son principal partenaire ZYX‐1. Ce travail présente la caractérisation de ces deux protéines et étudie leurs fonctions dans le muscle. Par ailleurs, ce travail de thèse présente les premiers résultats d’un projet de microscopie électronique ayant pour but de caractériser en détail les évènements subcellulaires du processus dégénératif au cours du cycle de vie du nématode dystrophique. À plus long terme, les études chez le nématode permettront de proposer de nouvelles hypothèses quant aux mécanismes moléculaires et cellulaires de la dégénérescence musculaire / Duchenne Muscular Dystrophy (DMD) is the most prevalent and one of the most severe muscular dystrophy. DMD is due to the absence of functional dystrophin in cardiac and skeletal muscle cells, this lack leads to a progressive muscle degeneration of contractile fibres. Currently, the physiological role of dystrophin is not yet clearly established and curative treatments for DMD are not yet available. The lack of knowledge about dystrophin function and DMD physiopathology can be partly attributed to the complexity of vertebrate muscle, and the absence of a simple model that emulates the human pathology. Our research team developed a model of muscle degeneration in the nematode Caenorhabditis elegans. In this model, the mutation of the dystrophin gene produces a progressive muscle degeneration leading to the paralysis of the adult worms. We use this model for investigating the role of dystrophin and the mechanisms of muscle degeneration in C. elegans. This PhD work concerns two new actors of dystrophin‐dependant muscle degeneration: The DYC‐1 protein and its main interactor ZYX‐1. This study aims to characterise these proteins and to study their muscle functions. Moreover, this PhD work presents preliminary results of an in depth characterisation of subcellular processes of muscle degeneration in dystrophic worms by electron microscopy. Our aim is to visualise first events and to observe the progression of degeneration until the death of muscle cell. These molecular and cellular approaches aims to get new insights in the mechanisms underlying muscle degeneration in order to propose new hypotheses for the understanding of DMD