Chicken breast muscles (Pectoralis major and Pectoralis minor) were subjected to low doses of gamma radiation (≤ 0.50 Mrad) within 20-30 min. post-slaughter. pH decline extractability of different muscle protein fractions, shear force, isometric tension pattern and sarcomere length were evaluated at definite intervals of post mortem storage period. pH measurements from 1/2 hour to 72 hours post mortem revealed a stimulation of pH decline immediately after irradiation in 0.25 and 0.50 Mrad treated muscle samples but this effect was subsequently found to be nullified and an ultimate pH of about 5.55 was reached between 6-12 hours in all the samples. Extractability of total soluble and total myofibrillar proteins of muscle increased with post mortem time. A clear effect of irradiation treatments of increased extractability of actomyosin especially in the post rigor period was observed and this effect was more noticeable in 0.50 Mrad than in 0.25 Mrad samples. Comparatively less extractable actomyosin was found during the post rigor period of storage particularly in control samples. There was no significant effect of radiation doses, time of storage or their interactions on the solubility of sarcoplasmic proteins or of four minor fractions of protein and non-protein substances. The level of extractable actomyosin was found to be significantly related (r² = 0.12; df=46) with the corresponding shear press measurements. Irradiated samples had significantly higher mean shear values and more extractable actomyosin than the control samples especially during the post rigor period. Irradiation (0.125 and 0. 250 Mrad) was found to stimulate post mortem development of isometric tension in muscle strips. In irradiated samples maximum tension was developed about 2 hours ahead of the corresponding controls. A 50% decline of isometric tension was achieved in 6-8 hours post mortem, while a 50% decline of tension in control samples required more than 12 hours. The general relationship of isometric tension pattern and extractability of actomyosin was found to be low. Sarcomere length was related (r² = .38; df = 6) with shear values such that a small change in sarcomere length was found to result in a relatively large change in shear press values. Irradiated samples with relatively shorter sarcomeres in the post rigor period were found to have significantly lower mean shear values when compared with their respective control samples. / Land and Food Systems, Faculty of / Graduate

Les blessures musculaires sont fréquentes et engendrent un coût social élevé en hausse constante. Suite à une blessure, une réadaptation musculaire efficace s'appuyant sur des évidences scientifiques est souhaitable. Les processus de résolution de l'inflammation et de réparation sont loin d'être compris dans leur ensemble. Le but de cette thèse était donc de contribuer à l'élargissement des connaissances se rapportant aux mécanismes moléculaires et cellulaires utilisés par les différents acteurs impliqués dans ces processus. Dans un premier temps, nous avons démontré in vitro que les mastocytes, reconnus pour leurs rôles inflammatoires, stimulent la prolifération des cellules musculaires. De façon plus précise, il a été établi que la tryptase exogène stimule la prolifération des myoblastes L6 via l'activation du récepteur activé par une protease de type 2 {protease-activated receptor, PAR-2) et la modulation subséquente de l'activité de la cyclooxygénase-2 (COX-2). De plus, la production de la prostaglandine 15-deoxy-delta-¹², ¹⁴-prostaglandine h (I5A-PGJ₂) serait potentiellement impliquée. Ensuite, l'effet direct des mastocytes sur la stimulation de la prolifération des myoblastes L6 a été confirmé in vitro. Parallèlement, il a été établi in vivo que les mastocytes sont activés suite à une blessure musculaire induite par l'injection intramusculaire de bupivacaïne et qu'en plus d'être modulée immédiatement après la blessure, l'expression de la tryptase augmente ultérieurement à un stade correspondant au début de la myogenèse. Contrairement à nos observations in vitro, l'inhibition de l'activité des mastocytes a induit une stimulation de la prolifération des myoblastes in vivo associée à une augmentation de la densité de cellules immunitaires (neutrophiles, macrophages Ml et M2) dont certaines sont reconnues pour stimuler la myogenèse. Les mastocytes sont impliqués dans plusieurs processus inter-reliés et l'isolation d'un seul effet est expérimentalement difficile. Finalement, les mécanismes assurant l'accumulation des macrophages dans le muscle post-blessure ont été investigués. Il a été établi que les macrophages Ml prolifèrent davantage lorsque leurs précurseurs sanguins sont éliminés alors que l'accumulation des macrophages M2 repose autant sur la prolifération locale que sur l'infiltration de précurseurs. En conclusion, plusieurs acteurs présents dans la phase inflammatoire jouent également un rôle essentiel dans la réparation musculaire.

L’atrophie et les dysfonctions musculaires sont des problèmes courants et d’origines variées. À titre d’exemple l’alitement prolongé, le SIDA, les cancers, l’hypogravité et le vieillissement peuvent tous entraîner une perte de masse et de force musculaire. Malgré les coûts économiques et sociaux élevés, relativement peu d’efforts ont été investis dans la caractérisation des processus qui gouvernent l’atrophie/dysfonction musculaire et dans le développement de traitements plus efficaces. Conséquemment, cette thèse vise à approfondir les connaissances actuelles sur les mécanismes qui régulent l’atrophie/dysfonction et la récupération des muscles atrophiés par sous-utilisation. Tout d’abord, nous avons caractérisé l’impact des leucocytes impliqués lors de la remise en charge du muscle soléaire atrophié par hypogravité. Ainsi, nous avons démontré que les mastocytes étaient activés par la remise en charge et que leur dégranulation orchestrait le recrutement des neutrophiles et des monocytes/macrophages. Ensuite, nos recherches ont indiqué que l’activité des neutrophiles pouvait être régulée en fonction de leur microenvironnement et que leur présence dans les muscles atrophiés et inflammés n’était pas nécessairement associée à l’induction de dommages secondaires. Par la suite, nous avons établi que la présence des macrophages était importante pour permettre la récupération optimale de la force des muscles atrophiés. Nous avons également démontré que l’activité myogénique des macrophages pouvait être optimisée en favorisant leur phénotype anti-inflammatoire avec le facteur de croissance hématopoïétique « macrophage-colony stimulating factor » (M-CSF). Finalement, nous avons caractérisé l’impact du « receptor activator of NF-kB » (RANK) et de son ligand RANKL, une voie signalétique impliquée dans le remodelage osseux et l’ostéoporose, sur l’atrophie/dysfonction musculaire. Nous avons démontré qu’une déficience de RANK ou le blocage de RANKL par l’ostéoprotégérine protègent contre la perte de force des muscles dénervés ou dystrophiques. Ce phénomène est associé à des modifications dans l’expression des protéines favorisant une recaptation plus efficace du calcium. De plus, RANK participe à la reconversion des fibres rapides vers lentes durant la période de remise charge. Globalement, nos travaux permettent de mieux comprendre les mécanismes entourant l’atrophie, la croissance et les dysfonctions musculaires et ouvrent la voie à de nouvelles pistes de traitement pour plusieurs maladies neuro-musculaires. / Muscle atrophy and dysfunction are characterized by a loss of muscle mass and force, which are commonly found in many pathologies or conditions such as AIDS, cancers, chronic obstructive pulmonary diseases, cast immobilization, hypogravity, bed rest or aging, to name a few. Muscle atrophy/dysfunction have also very high social and economic costs, but very few laboratories have investigated the cellular and molecular mechanisms behind these muscular problems. The aim of this thesis is therefore to enhance our understanding of different mechanisms governing muscle atrophy/dysfunction and regrowth by using different models of disuse and dystrophy. Thus, we have initially explored the roles of different leucocytes in atrophied and reloaded soleus muscle. Firstly, we looked at the role of mast cells and showed that the mechanical stress associated with muscle reloading is able to stimulate mast cell degranulation, which orchestrates the recruitment of neutrophils and monocytes/macrophages. Secondly, our experiments revealed that neutrophil activity is adaptable and that neutrophil-induced tissue damage is dependent on the microenvironment. In atrophied and reloaded muscles, the presence of neutrophils is not associated with secondary damage or promotion of muscle recovery. Thirdly, we demonstrated that the presence of macrophages is essential for optimal muscle force recovery from atrophy. Fourthly, we showed that the macrophage-colony stimulating factor (M-CSF) promote the myogenic activity of macrophages by stimulating their anti-inflammatory phenotype. Finally, we investigated the impact of the receptor activator of NF-kB (RANK) and its ligand RANKL, a signalling pathway involved in bone remodelling and osteoporosis, on muscle atrophy and dysfunction. Our results showed that the specific deletion of RANK in the muscle or the blockage of RANKL with osteoprotegerin increased significantly force production in denervated and dystrophic muscles. These results were associated with various modifications in calcium handling protein expression favouring efficient calcium uptake. Moreover, we also demonstrated that RANK activation gives preference to the reconversion from fast-to-slow muscle fibers following hindlimb unloading/reloading. Overall, our results bring a better understanding of different mechanisms related to muscle atrophy, dysfunction and regrowth and potentially open new avenues for the treatment of several debilitating skeletal muscle conditions.

La lombalgie a été identifiée comme étant un problème d'importance dans notre société. La capacité des muscles du tronc à contrôler la stabilité lombaire est réduite lors d'efforts couplés ou asymétriques. La baisse du contrôle moteur, affectée par l'intensité et par la complexité de l'effort, est potentiellement associée à un risque accru de lombalgie. La présente étude avait comme objectif d'évaluer les combinaisons d'efforts réalisables par des sujets sains et comment le contrôle des moments de force diffère selon la nature de la tâche (efforts uni-, bi- et tri-axiaux) et selon son intensité. Dix hommes en bonne santé ont réalisé des efforts isométriques graduels sous-maximaux, variant entre 0% et 55% de la force maximale volontaire. Les efforts (6 uni-axiaux (1D), 10 bi-axiaux (2D), 4 tri-axiaux (3D)) ont été réalisé[i.e.réalisés] en position debout à cinq reprises randomisées. Une rétroaction visuelle tridimensionnelle affichait les moments cibles en plus des moments réalisés au niveau de L5/S 1. Les différences, exprimées en pourcentage, entre les moments cibles et les moments réalisés ont été extraite[i.e.extraites] aux intensités d'efforts 10%, 30% et 50%, pour les trois composantes du moment, (Mlat, Mext et Mrot) et analysées avec des ANOVA bi-factorielles (ESSAI, SESSION, INTENSITE, TACHE) avec mesures répétées. Les résultats démontrent que le contrôle des efforts isométriques du tronc est affecté par l'intensité, la nature et la complexité de la tâche. Le pourcentage d'erreur entre le moment cible (rétroaction visuelle) et le moment exercé est quasiment triple entre 10% et 50% de FMV. Les tâches réalisées dans plus d'un plan (bi-axial et tri-axial) contiennent plus d'erreur sur les trois composantes du moment à L5/S1 (Mlat, Mext, Mrot) que celles réalisées dans un seul plan (uni-axial). Les patrons comprenant une rotation axiale, qu'ils soient uni, bi ou tri-axial, semblent être les plus difficiles à exécuter, menant à un pourcentage d'erreur plus élevé. L'analyse des efforts isométriques du tronc les plus complexes (bi- et tri-axiaux) a besoin d'être approfondi, puisque leur impact sur le risque de lombalgie reste peu documenté. L'inclusion de personnes souffrant de lombalgie est de mise dans des études futures, afin d'évaluer la différence de contrôle des muscles du tronc entre sujets sains et lombalgiques.

The metabolic response to muscle unloading and disuse was studied in rats subjected for six days to tail-cast suspension which leads to non-weight bearing hindlimbs, while the forelimbs are utilized for mobility. Under these conditions the soleus muscle atrophied, growth of the gastrocnemius and plantaris muscles declined, and the extensor digitorum longus and tibialis anterior muscles grew normally. Differences in muscle weight and protein content were associated with slower protein synthesis, particularly in the sarcoplasmic fraction, and faster protein degradation. Atrophy was accentuated by the administration of glucocorticoids to adrenalectomized rats causing a further reduction in protein synthesis. The effects of disuse and glucocorticoids were additive. Amino acid metabolism is altered in disuse of the soleus muscle as demonstrated by higher concentrations of tyrosine and glutamate and lower concentrations of glutamine, aspartate and asparagine. The lower glutamine concentration is the result of slower de novo synthesis despite higher glutamine synthetase activity, the result of glucocorticoid action. Slower glutamine synthesis was due to a lack of free ammonia for its synthesis, probably due to slower flux through AMP deaminase as a result of decreased muscle use and ATP utilization. Alanine production by the atrophied soleus muscles was higher and glutamate and aspartate utilization lower than by muscles from weight bearing controls. Branched chain amino acid degradation is faster in both the soleus and extensor digitorum longus muscles of suspended rats; a difference partially mediated by glucocorticoids. The resistance of amino acid uptake to insulin in these muscles was abolished in adrenalectomy. Passive stretch of the non-weight bearing soleus muscle, by immobilization in dorsiflexion, prevented the metabolic changes associated with hindlimb suspension while plantar flexion had no effect on the atrophy. Muscles subjected to hypokinesia/hypodynamia demonstrated a loss of muscle protein due to slower protein synthesis and faster degradation. The increased availability of free amino acids from protein coupled to differences in hormone responsiveness and slower utilization of energy stores results in a substantial shift in the metabolic equilibrium of the muscle cell, particularly with regard to amino acid interconversions.

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Thesis. 1977. M.S.--Massachusetts Institute of Technology. Dept. of Physics. / Microfiche copy available in Archives and Science. / Includes bibliographical references. / by Patricia Canty. / M.S.

by Cai Dong Qing. / "January 2001." / Thesis (Ph.D.)--Chinese University of Hong Kong, 2001 / Includes bibliographical references (p. 179-190). / Electronic reproduction. Hong Kong : Chinese University of Hong Kong, [2012] System requirements: Adobe Acrobat Reader. Available via World Wide Web. / Electronic reproduction. Ann Arbor, MI : ProQuest Information and Learning Company, [200-] System requirements: Adobe Acrobat Reader. Available via World Wide Web. / Mode of access: World Wide Web. / Abstracts in English and Chinese.