Le muscle strié squelettique subit de graves lésions d’ischémie-reperfusion (IR) au cours de la progression de l’artériopathie oblitérante des membres inférieurs et lors d’interventions chirurgicales qui nécessitent l’interruption transitoire du flux sanguin dans les artères des membres. Dans ce contexte, nos objectifs étaient de mettre à profit deux modèles expérimentaux d’IR des membres inférieurs par clampage aortique et garrotage unilatéral pour : ° tester l’efficacité d’une alternative médicamenteuse au postconditionnement ischémique par l’utilisation de la cyclosporine A (CsA). En se liant à la cyclophiline D, la CsA empêche l’ouverture du pore de transition mitochondrial (mPTP) à un niveau très distal de la cascade d’évènements qui conduit à la nécrose après IR. ° déterminer de quelle façon deux comorbidités fréquemment retrouvées chez des patients souffrant d’atteinte artérielle (le diabète et l’âge) influencent l’effet de la cyclosporine. Avec les protocoles de conditionnement et aux doses que nous avons utilisées, la cyclosporine a des effets différents sur les conséquences musculaires de l’ischémie-reperfusion des membres inférieurs, dépendant de la pathologie sous-jacente des animaux étudiés. Il semble intéressant d’étudier l’effet dose-réponse de la cyclosporine A pour déterminer l’intervalle thérapeutique optimal, celui-ci pouvant être différent chez l’animal sain et pathologique. D’autre part, étant donné l’importance considérable du stress oxydant chez les animaux diabétiques et sénescents, la co-administration de cyclosporine et d’un antioxydant au moment de la reperfusion pourrait rétablir une protection. / Peripheral arterial disease and many surgical procedures (requiring vascular clamping or tourniquet application) induce severe skeletal muscle ischemia-reperfusion (IR) injuries. As a result, using experimental hind limb ischemia-reperfusion models, our goals were: ° To test a pharmacologic substitute to ischemic postconditioning by using cyclosporine A, that acts on a very downstream step of IR injury cascade by binding to cyclophilin D and inhibiting mitochondrial transition pore opening. We wondered if cyclosporine could alleviate mitochondrial dysfunction and reduce ROS production in skeletal muscles submitted to IR. ° To determine how diabetes and senescence would influence cyclosporine A protective effects. In conclusion, the protective effects of pharmacologic postconditioning with cyclosporine A seem to critically depend on the model under study. A variable and narrow dose-effect relationship is likely and makes it necessary to perform a dose finding study in every pathologic model. Considering the narrow relationships between mitochondrial protection and oxidative stress, combing cyclosporine A postconditioning with antioxidant therapy may restore a more robust protective effect but this hypothesis has to be validated.

Les modèles biomécaniques éléments finis (EF) sont couramment utilisés dans de nombreux domaines. Ces modèles tendent depuis quelques années à être actifs, capable donc de générer des efforts musculaires et des mouvements. L’étape suivante consiste à rendre ces modèles réactifs, c’est-à-dire capable de réagir à une situation quelconque par des contractions musculaires et des mouvements. C’est dans cet optique que ce projet a été décomposé en 3 étapes. La première consistait à réaliser un modèle biomécanique détaillé capable de contractions musculaires et de mouvements. La seconde étape consistait à introduire des réflexes. Pour cela des modèles de capteurs sensoriels (fuseaux neuromusculaires et organes tendineux de golgi) et les réflexes associés (réflexes myotatiques et myotatiques inverses) ont ensuite été introduits au sein même du modèle. Le modèle ainsi obtenu a pu ensuite être validé grâce à une campagne expérimentale de quantification du réflexe d’étirement du tendon du biceps brachial. La dernière étape consistait à introduire des réactions de niveau supérieur, c’est-à-dire des mouvements volontaires. Pour cela une méthode de contrôle basée sur de l’apprentissage et l’optimisation a permis de générer ces mouvements et de les contrôler.En conclusion, l’introduction de boucles sensorielles et motrices de différents niveaux dans un modèle EF permet de rendre ce dernier réactif à son environnement. En effet, le modèle est ainsi capable de générer un mouvement selon des objectifs et des contraintes. Il est également capable d’adapter la contraction musculaire en fonction des évènements intervenant lors de la réalisation du mouvement. / Biomechanical finite elements (FE) models are commonly used in the field of road safety, sport and medicine. These models tended in recent years to be active, i.e. able to generate muscular efforts or movements. The next step is to make these models reactive, i.e. able to react to a situation with muscle contractions and movement. It is in this context that this project was broken down into 3 steps. The first step was to create a detailed biomechanical model capable of movements and muscle contractions. The second step was to introduce reflexes. For this, physiological sensors models (neuromuscular spindles and golgi tendon organs) and the associated reflexes associated (myotatic and inverse myotatic reflexes) were then integrated into the model. The model thus obtained could then be validated thanks to an experimental campaign of characterization of the deep tendon reflex of the biceps brachial. The last step was to introduce higher-level reactions, i.e. voluntary movements. For this purpose, a control method based on learning and optimization has made it possible to generate and control these movements.In conclusion, the introduction of sensory and motor loops of different into an FE model makes the latter reactive to its environment. Indeed, the model is thus able to generate a movement according to objectives and constraints. He is also able to adapt the muscular contraction according to the events intervening during the realization of the movement.

La voie de signalisation Wnt/β-caténine (Wnt canonique) est impliquée dans une grande variété de fonctions biologiques, entre autres dans l’établissement des axes embryonnaires, l’organogenèse et l’homéostasie de cellules souches adultes. En absence de signaux Wnt, un complexe multiprotéique comprenant le suppresseur de tumeur Adenomatous Polyposis Coli (APC) marque la β-caténine pour la dégradation protéasomique. L’activation de la voie Wnt canonique induit un arrêt de la dégradation de la β-caténine, qui s’accumule dans le noyau, où elle active l’expression de gènes cibles de Wnt. Au cours de la myogenèse embryonnaire, processus pendant lequel le muscle squelettique est formé, une partie des cellules pluripotentes du dermomyotome acquièrt l’identité musculaire, se différencie et forme les myofibres, les unités fonctionnelles du muscle squelettique. La myogenèse n’est pas confinée qu’à la période embryonnaire. En effet, elle peut être réactivée dans le muscle adulte suite à une lésion ou dans certaines conditions pathologiques. Dans ce contexte, les cellules souches du muscle squelettique, appelées cellules satellites, sortent de leur quiescence et génèrent des progéniteurs myogéniques qui prolifèrent et se différencient en formant de nouvelles myofibres pour réparer le tissu. De plus, une partie des progéniteurs myogéniques retournent à l’état quiescent, renouvelant ainsi la population de cellules souches résidentes. Le rôle de la voie de signalisation Wnt/β-caténine dans l’engagement des cellules pluripotentes du dermomyotome vers le destin myogénique demeure méconnu. De même, la fonction de la voie Wnt canonique dans les cellules satellites au cours de la régénération du muscle squelettique adulte reste à l’heure actuelle controversée, car différentes approches sont parvenues à des conclusions contradictoires. Grâce à des modèles génétiques murins, nous avons caractérisé le rôle précis de la voie Wnt canonique au cours de la myogenèse embryonnaire et adulte. Nous montrons in vivo que l’hyperactivation constitutive de la voie de signalisation Wnt/β-caténine induite par l’inactivation conditionnelle d’APC, le principal régulateur négatif de la cascade, se traduit par un défaut majeur de formation et de régénération du muscle squelettique. Nos résultats ex vivo et in vitro démontrent que l’hyperactivation de la voie Wnt canonique altère la progression du cycle cellulaire et entraîne la mort par apoptose. De plus, l’inactivation conditionnelle de la β-caténine n’affecte pas la prolifération des progéniteurs myogéniques mais perturbe leur différenciation. Globalement, nos résultats suggèrent deux rôles différents de la voie de signalisation Wnt/β-caténine dans le muscle squelettique. D’une part, l’inhibition de la voie Wnt canonique est nécessaire au cours de l’initiation de la myogenèse pour permettre l’engagement myogénique des cellules pluripotentes du dermomyotome et l’activation des cellules satellites. D’autre part, la voie de signalisation Wnt/β-caténine est requise à la fois dans les progéniteurs musculaires embryonnaires et adultes pour leur différenciation et la formation des myofibres. / The Wnt/β-catenin signaling pathway, also called canonical Wnt signaling, is implicated in a large variety of biological processes, including embryonic axis determination, organogenesis and adult stem cells homeostasis. Canonical Wnt signaling regulates the stability of β-catenin, a transcriptional co-activator that, in absence of Wnt ligands, is targeted to proteasomal degradation by a multiproteic complex comprising the Adenomatous Polyposis Coli (APC) tumor suppressor. Activation of canonical Wnt signaling blocks β-catenin degradation and results in its accumulation into the nucleus, where it induces the expression of Wnt target genes. During embryonic myogenesis, the process of skeletal muscle formation, a proportion of pluripotent dermomyotomal cells restrict their fate to acquire a myogenic identity and differentiate into contractile myofibers, the functional units of skeletal muscle. Myogenesis can take place also in adult skeletal muscle. Indeed, upon acute injury or in pathological conditions, quiescent muscle-specific stem cells, called satellite cells, become activated and give rise to myogenic progenitors that massively proliferate, differentiate and fuse to form new myofibers and restore tissue functionality. In addition, a proportion of proliferating progenitors returns back to quiescence and replenish the pool of satellite cells in order to maintain the regenerative potential of skeletal muscle. The role of canonical Wnt signaling in the cell fate choice that drives multipotent dermomyotomal cells toward the myogenic lineage remains elusive. Similarly, a possible involvement of the Wnt/β-catenin cascade has been hypothesized in satellite cells during adult skeletal muscle regeneration, but different approaches came to contradictory results. In this study, we use genetic mouse models to investigate the precise role of canonical Wnt signaling in embryonic and adult myogenesis. In vivo constitutive overactivation of Wnt/β-catenin signaling following conditional deletion of APC, the major intracellular negative regulator of the pathway, results in complete abrogation of skeletal muscle formation and regeneration. By combining ex vivo and in vitro approaches, we show that canonical Wnt signaling hyperactivation alters cell cycle progression and results in programmed cell death. Conversely, conditional inactivation of β-catenin does not perturb the proliferative ability of myogenic progenitors but rather affects their differentiation. Collectively, our results demonstrate at least two distinct roles of the Wnt/β-catenin cascade in skeletal muscle. First, during myogenic initiation, canonical Wnt signaling must be inhibited to allow proper activation of myogenesis, in particular to elicit myogenic commitment of dermomyotomal cells and activation of adult satellite cells. Second, in myogenic progression, the Wnt/β-catenin pathway is required in both embryonic and adult muscle progenitors for proper differentiation and myofibers formation.

La voie de signalisation calcineurine/NFAT (Nuclear Factor of Activated T-cells) est très largement impliquée dans plusieurs aspects du développement et des pathologies du muscle squelettique. De nombreuses études ont souligné son implication dans la spécification des fibres musculaires adultes. Cependant, son rôle dans l’établissement du phénotype musculaire au cours de l’embryogenèse reste peu connu. Il faut noter que certains travaux suggèrent une implication de NFATc3 dans le nombre de fibres musculaires alors que l’isoforme NFATc2 pourrait être impliquée dans la taille des fibres musculaires. Les facteurs myogéniques (MRF) de la famille MyoD (incluant MyoD, Myf5, MRF4 et la myogénine) sont des facteurs de transcription à domaine bHLH (basic-Helix-Loop-Helix) clés pour la myogenèse squelettique. L’étude de leurs partenaires protéiques est essentielle pour bien comprendre la régulation de l’expression des gènes musculaires. Un nouveau paradigme de la transcription a été démontré (Armand et al. 2008), où une protéine NFAT pourrait coopérer spécifiquement avec un MRF : en effet, l’isoforme, NFATc3, coopère avec MyoD pour activer l’expression de la myogénine au cours de la somitogenèse. Ce rôle est spécifique du complexe NFATc3/MyoD puisque les souris mutantes myod (-/-) ; nfatc2 (-/-) ne présentent aucune modification de l’expression de la myogénine au cours de la somitogenèse. L’objectif de ce travail est d’étudier l’implication du complexe NFATc2/MyoD dans la myogenèse chez la souris. Nous montrons que l’isoforme NFATc2 coopère avec MyoD pour induire spécifiquement l’expression de la chaine lourde néonatale la myosine (MHCneo), in vitro aussi bien qu’in vivo. Cette coopération est spécifique et cruciale puisque les souris double mutantes myod (-/-) ; nfatc2 (-/-) meurent à la naissance avec une réduction spectaculaire de l’expression de la MHCneo, principale isoforme de la myosine exprimée à la naissance, alors que l’expression de cette chaine lourde de la myosine n’est pas affectée chez les simples mutants. Par des analyses d’immunoprécipitation de la chromatine et de retard sur gels, nous avons montré que les isoformes NFATc1 et NFATc3 se lient de manière préférentielle au gène codant la chaine lourde embryonnaire de la myosine (MHC emb). Ce travail, qui met en évidence pour la première fois le rôle de la voie de signalisation calcineurine/NFAT dans la construction précoce de la fibre musculaire au cours de l’embryogenèse, montre aussi l’implication spécifique du complexe NFATc2/MyoD dans le contrôle du nombre de fibres musculaires au cours de l’embryogenèse. / Cell biology

La dystrophie FacioScapuloHumérale (FSHD), décrite pour la première fois en 1885 par Landouzy Dejerine, est la première dystrophie musculaire de l’adulte en France affectant entre 4000 et 5000 personnes. La destruction progressive des fibres musculaires entraîne une atrophie et une faiblesse musculaires s’aggravant progressivement, avec cependant une grande variabilité intra-familiale du degré des atteintes. Une caractéristique de l’atteinte musculaire est généralement son asymétrie. Les premières manifestations concernent souvent les muscles du visage, les muscles de l’omoplate et des muscles perihuméraux. En progressant la pathologie va toucher d’autres territoires musculaires. Dans environ 10 à 15 % des cas, à un stade évolué, les patients sont contraints d'utiliser un fauteuil roulant. En dépit d’avancées majeures dans la compréhension du locus morbide, les mécanismes exacts responsables des défauts musculaires de la FSHD ne sont toujours pas compris et il n’existe aucune thérapie. Toutefois, il existe de plus en plus de données qui permettent une implication probable du stress oxydant dans cette pathologie. L’hypothèse selon laquelle les réponses antioxydantes sont altérées dans la FSHD s’appuie sur des dérégulations d’enzymes impliqués dans le stress oxydant. Une étude prospective réalisée sur des patients FSHD et des volontaires sains nous a ainsi permis de mettre en évidence une corrélation entre le stress oxydant systémique et musculaire et leurs déficits fonctionnels musculaires. Ces données nous ont conduit à la mise en place d’un essai clinique randomisé, contrôlé, en double aveugle contre placébo, visant à évaluer les effets d’une supplémentation en antioxydants chez 54 patients atteints de FSHD pendant 17 semaines. Cet essai a ainsi permis de montrer une augmentation significative de la force et l’endurance des quadriceps corrélée à une diminution du stress oxydant et une augmentation des défenses antioxydantes chez les patients atteints de FSHD. De nombreuses caractéristiques de la FSHD pourraient être causées et/ou exacerbées par des perturbations de la production des espèces radicalaires ou une réponse non adaptée à cette production. Aussi le premier objectif de ma thèse est de mener une étude comparative des profils d’oxygénation par spectroscopie dans le proche infrarouge de patients atteints de FSHD et sains. Le second objectif est d’évaluer l’effet de la supplémentation en antioxydant sur le volume des quadriceps par IRM et leur qualité musculaire déterminée par le ratio Force/Volume musculaire du quadriceps et d’évaluer les corrélations entre ces variables, la force et le stress oxydant. Les données obtenues ont permis de montrer une réduction de la capacité oxydative lors d’une contraction isométrique volontaire des quadriceps et ont permis d’étudier l’effet de la supplémentation sur les volumes et la qualité musculaire des quadriceps. Ces augmentations sont associées non seulement à une augmentation de la force des quadriceps mais aussi à une diminution du stress oxydant et une augmentation des défenses antioxydantes. L’ensemble de ces données montrent que le stress oxydant pourrait jouer un rôle important dans la FSHD et qu’une approche antioxydante semble adaptée à cette pathologie. Des analyses plus fines sur l’action des espèces réactives de l’oxygène (ROS) et leurs sources pourraient contribuer à une meilleure compréhension des bases physiopathologiques de la FSHD. / Facioscapulohumeral muscular dystrophy (FSHD), first described in 1885 by Landouzy Dejerine, is the most common inherited skeletal muscle disease of adult life affecting 4000 to 5000 persons in France. Progressive evolution of the disease leads to progressive weakness and atrophy of muscle fibers associated to a wide variability. The pattern of muscle weakness is often asymmetrical and the rate and extent of progression may vary considerably with sudden periods of unexplained rapid disease progression. This muscle disorder is characterized by progressive muscle weakness, beginning with facial muscles and the shoulder girdle, followed by the pelvic girdle and the muscles of the lower extremities. In 10 to 15% of cases, patients need to use a wheelchair. Despite major progress in the understanding of the genetic basis of FSHD, the exact mechanisms that lead to FSHD defects are not completely understood and no curative treatment is available. However, there is growing evidence that oxidative stress may contribute to FSHD pathology. The hypothesis that oxidative stress responses might be specifically altered in FSHD is supported by the deregulation of enzymes involved in oxidative stress.A prospective study realized with FSHD patients and healthy subjects unrevealed the correlation between systemic and muscular oxidative stress and functional muscle defects. Based on these data, we organized a randomized, double-blind, placebo-controlled pilot clinical trial in order to evaluate the effects of 17 weeks antioxidant supplementation in 54 FSHD patients. This clinical trial demonstrates a significant increase in muscle force and quadriceps endurance correlated to a decrease in oxidative stress and an increase in antioxidant defense in FSHD patientsFurthermore, many FSHD features may be caused or exacerbated by perturbations in the production of free radicals or inappropriate response to such stressors. Therefore the first objective was planned to investigate muscle oxygenation patterns during and after a MVCQ by near-infrared diffuse optical spectroscopy (NIRS). The second objective is to evaluate the effect of antioxidant supplementation on quadriceps volumes by IRM and determine the muscle quality using Strength/ Volume ratio of quadriceps muscles and correlate this variables with force and oxidative stress parameters.The major findings of this study show a significant decrease in oxidative capacity during voluntary isometric contraction in quadriceps and demonstrate the effect of supplementation on muscle volume and quality. Indeed, vitamin E, vitamin C, zinc and selenium supplementation improves muscle volume and quality of both quadriceps by enhancing the antioxidant defences and reducing oxidative stress.This increase are associated to increase in strength and decrease in oxidative stress and increase in antioxidant defences. Taken together, we show that oxidative stress plays an important role in FSHD and that an anti-oxidant strategy adapted to the FSHD-specific “oxidative stress” may be a relevant therapeutic approach for these patients. Further analyses of ROS production and sources could contribute to a better understanding of the pathophysiological mechanisms implicated in FSHD.

La qualité des carcasses et des viandes bovines dépend de l’équilibre entre les masses musculaires et adipeuses qui conditionnent le poids de carcasse et son rendement (composition en muscle et en gras), mais aussi la qualité sensorielle de la viande (tendreté, jutosité et flaveur). Comprendre comment contrôler le rapport des masses de muscle relativement à celles des tissus adipeux (TA) représente donc un enjeu majeur pour les filières de viande bovine. Ce rapport dépend du nombre et du volume des cellules musculaires et adipeuses. Ces propriétés sont sous le contrôle d’événements cellulaires se mettant en place précocement chez le bovin puisque le nombre de cellules musculaires est fixé dès l’âge 180 jours post-conception (jpc) chez le fœtus. Des analyses de l’évolution des protéomes de ces deux tissus, au cours de la vie fœtale ont produit des données originales mais insuffisantes. En outre, il n’est pas toujours aisé d’extraire ou de générer une information biologique pertinente à partir d’expérimentations de génomique. Ceci est particulièrement vrai chez les ruminants, car ils sont peu annotés dans les bases de données et peu de ressources bioinformatiques leur sont dédiées. Dans ce contexte, notre objectif était de concevoir un serveur web « tout en un » permettant une fouille des données de génomique chez le bovin afin d’améliorer les connaissances sur les mécanismes associés à la croissance par hyperplasie et par hypertrophie des tissus musculaire et adipeux. Aussi, nous avons organisé notre travail de thèse en deux axes. Un outil d’analyse de données de génomique, dédié aux ruminants (bovin, ovin et caprin) nommé ProteINSIDE (www.proteinside.org) a été développé. En une seule requête, il synthétise l'information biologique stockée dans les bases de données publiques ou fournie par les annotations fonctionnelles issues de l’ontologie des gènes. Il prédit aussi les protéines qui sont sécrétées (sécrétome des tissus) et qui interviennent dans la signalisation entre les cellules ou tissus. Il lie les protéines selon leurs interactions moléculaires afin d’identifier et de visualiser celles qui contribuent à un même processus biologique et celles qui sont centrales à un processus biologique. ProteINSIDE a été testé avec des jeux de données de 1000 protéines par espèce et a été comparé avec succès à DAVID, BioMyn et AgBase, conçus pour la recherche d'information et l'annotation, ainsi qu'à PrediSi et Phobius qui prédisent les protéines sécrétées. ProteINSIDE a été appliqué à l’analyse des protéomes des tissus musculaires et adipeux. Une première analyse des données relatives à l’ontogenèse des tissus, a révélé des liens entre des protéines présentes dans les deux tissus fœtaux et des protéines impliquées dans les processus d’autophagie. Dans une seconde étude, nous avons décrit les protéomes des deux tissus à 140 jpc. Nous avons identifié 514 protéines musculaires et 752 protéines adipeuses, dont 346 communes. Ces protéines interviennent par exemple dans la régulation négative de l’apoptose, dans les processus d’autophagie, dans la régulation de la prolifération cellulaire et dans la voie de signalisation Wnt. Nous avons identifié 47 et 93 protéines potentiellement sécrétées par le muscle et le TA, dont 24 communes. L’intégration des connaissances sur les protéines sécrétées avec celles disponibles pour le « surfaceome » a suggéré des protéines qui participeraient au dialogue muscle-TA. Nous avons donc produit un serveur web pour la fouille de données de génomique non seulement chez le bovin, l’ovin, le caprin, mais aussi chez l’homme, le rat et la souris. Ce type de serveur devrait être particulièrement utile à la communauté scientifique. Son application a conduit à la production de connaissances nouvelles et d’hypothèses de travail pour la compréhension des mécanismes de régulation de la croissance fœtale du muscle squelettique et du tissu adipeux. / The quality of carcasses and meats depends on the balance between muscle and adipose tissue (AT) masses that determine carcass weight and performance (muscle and fat composition), but also the sensory quality of the meat (tenderness, juiciness and flavor). Understanding how to control the ratio of muscle mass relative to AT mass represents a major challenge for beef producers. The balance between these masses depends on the number and volume of muscle and AT cells. These cellular events are taking place at the early steps of fetal period in cattle, as the total number of muscle cells is fixed at 180 days post-conception (dpc) in the fetus. The analysis of the evolution of these two proteome tissues during fetal life produced original but insufficient data. In addition, it is not always easy to extract or generate relevant biological information from genomic experiments. This is particularly true in ruminant species because they are not annotated in databases and few bioinformatic resources are dedicated to them. In this context, our objective was to design an “all in one” web service to analyze genomic data in cattle in order to improve knowledge of the mechanisms involved in fetal muscle and AT growth. Thus, we have organized our thesis in two axes. We developed a genomic data analysis tool, dedicated to ruminant species (cattle, sheep and goat) and named ProteINSIDE (www.proteinside.org). In a single query, this tool synthesizes the biological information stored in public databases or provided by functional annotations from gene ontology. It also predicts proteins that are secreted (tissue secretome) and which are involved in signaling between cells or tissues. It links proteins according to their molecular interactions to identify and visualize those that contribute to the same biological processes and those that are central to a biological process. ProteINSIDE was tested with data sets of 1000 proteins by species and has been successfully compared with DAVID, BioMyn, and AgBase (designed for information retrieval and annotation), as well as PrediSi and Phobius (that predict proteins secreted). We applied ProteINSIDE to the proteome analysis of muscle and AT. A first analysis of data on the ontogenesis of the tissue revealed links between proteins of both fetal tissues and proteins involved in autophagy processes. In a second study, we constructed and described the bovine proteomes of both tissues at 140 dpc. We identified 514 muscle protein and 752 AT proteins, including 346 commons proteins. As an example, these proteins are involved in the negative regulation of apoptosis, in autophagy processes, in the regulation of cell proliferation, and in the Wnt signaling pathway. We identified 47 and 93 potentially secreted proteins by muscle and TA, including 24 commons proteins. The integration of knowledges about the secreted proteins with those available for the “surfaceome” suggested proteins which could participate in the cross-talk between muscle and AT. Thus, we produced a web server to mine genomic data from bovine, sheep, and goat species, but also from human, rat and mice species. This type of server should be particularly useful to the scientific community. Its implementation has led to the production of new knowledge and working hypotheses for the understanding of the mechanisms which regulate fetal growth of muscle and AT.

Sirt1 (Sirtuine 1) est une protéine histone déacétylase dépendante de NAD+ qui stimule la néoglucogénèse et inhibe la glycolyse dans le foie, et qui augmente l’oxydation des acides gras dans le muscle strié squelettique. Le but de ce travail de thèse a été de définir les fonctions métaboliques de Sirt1 dans le muscle strié squelettique. Nous avons tout d’abord montré, à l’aide d’un modèle de souris déficientes pour le gène Sirt1, que Sirt1 régulait l’expression de l’hexokinase II et de SREBP-1c, protéine régulatrice de l’expression de l’hexokinase. De plus, un modèle d’électrotransfert de gènes permettait de mettre en évidence que Sirt1 régulait l’expression de SREBP-1c de façon LXR dépendante. Enfin, l’inhibition de Sirt1 par l’EX527 aboutissait à une diminution de la consommation de glucose chez des myotubes C2C12. Prises ensemble, ces données suggèrent un rôle important de Sirt1 dans la régulation du métabolisme du glucose dans le muscle strié squelettique. Dans un second temps, nous avons déterminé le rôle potentiel de Sirt1 lors d’un jeûne chez des myotubes C2C12. Un jeûne entraînait une augmentation de l’activité cathepsine B + L et une déphosphorylation des protéines AktS473, GSK3S21/S9, p70S6KT412 et S6 S235/S236 qui précédait une amyotrophie des myotubes. La renutrition aboutissait à une rephosphorylation de ces protéines et à un retour à la normale de la taille des myotubes. L’activité cathepsine B + L restait cependant élevée. Enfin, le niveau en ARNm de Sirt1 était augmenté de façon transitoire lors de la renutrition. D’autres mesures de marqueurs des voies protéolytiques et de l’activité de Sirt1 sont à envisager. Nos données ainsi que celles de la littérature suggèrent que Sirt1 pourrait avoir un rôle dans la régulation de l’autophagie lors du jeûne. Pour conclure, ce travail de thèse met en évidence un rôle pour Sirt1 dans la régulation du métabolisme du glucose dans le muscle strié squelettique et apporte de nouvelles perspectives dans l’étude de la régulation de ce métabolisme en conditions pathologiques / Sirt1 (Sirtuin 1) is a NAD+-dependent histone deacetylase, which stimulates gluconeogenesis and inhibits glycolysis in the liver, and which increases fatty acid oxidation in skeletal muscle. The aim of this thesis was to define the metabolic functions of Sirt1 in skeletal muscle. We first showed, using a mouse model lacking the Sirt1 gene, that Sirt1 regulated expression of hexokinase II and SREBP-1c, a protein that regulates hexokinase expression. In addition, a model of gene electrotransfer allowed us to show that Sirt1 regulated expression of SREBP-1c in a LXR-dependent manner. Finally, inhibition of Sirt1 by EX527 resulted in a decrease of glucose consumption in C2C12 myotubes. Taken together, these data suggest an important role of Sirt1 in the regulation of glucose metabolism in skeletal muscle. Secondly, we determined the potential role of Sirt1 during fasting in C2C12 myotubes. Fasting resulted in an increase in cathepsin B + L activity and a dephosphorylation of AktS473, GSK3S21/S9, p70S6KT412 and S6 S235/S236 preceding a myotubes atrophy. Refeeding led to a rephosphorylation of these proteins and a return to normal size of myotubes. However, cathepsin B + L activity remained elevated. Finally, the level of Sirt1 mRNA was transiently increased during refeeding. Other measures of proteolytic pathways and Sirt1 activity markers will be determined. Our data and those of the literature suggest that Sirt1 could play a role in autophagyregulation during fasting. To conclude, this thesis highlights a role for Sirt1 in the regulation of glucose metabolism in skeletal muscle and provides new perspectives in the study of regulation of this metabolism in pathological conditions

De nombreuses études ont mis en évidence le caractère plastique du muscle strié squelettique en réponse à de nombreux stimuli. Ce travail de thèse s’est attelé à caractériser les modifications structurales et fonctionnelles potentielles de ce tissu en présence de deux hémoglobinopathies génétiques : la drépanocytose (dans sa forme homozygote et hétérozygote), due à la production d'une hémoglobine anormale (appelée S), et/ou l’alpha-thalassémie (dans sa forme hétérozygote, parfois associée à la drépanocytose), se caractérisant par une anémie microcytaire. Les analyses histologiques et biochimiques de prélèvements biopsiques du muscle vastus Iateralis témoignent d’un remodelage structural et fonctionnel du muscle et notamment du réseau micro-vasculaire des sujets drépanocytaires. Une raréfaction des micro-vaisseaux, associée à une augmentation de leur diamètre et une diminution de leur tortuosité sont rapportées, adaptations qui pourraient limiter les troubles hémorhéologiques inhérents à l'hémoglobine S. Les activités des enzymes clés du métabolisme oxydatif (CS : citrate synthase et COx : cytochrome c oxydase) ont également été trouvées altérées chez les sujets porteurs de l’hémoglobine S. L’a-thalassémie fait elle aussi l’objet d’un léger remodelage micro-vasculaire marqué par une augmentation de la tortuosité des micro-vaisseaux. Enfin, l'association drépanocytose hétérozygote/a-thalassémie, connue pour atténuerles désordres hémorhéologiques et inflammatoires, n’engendrerait aucune modification notable descaractéristiques structurales et fonctionnelles du tissu musculaire par rapport à une population contrôle (HbAA) / Several studies have demonstrated the skeletal striated muscle plasticity in answer to differentstimuli. The aim of this thesis work was to characterize the structural and functional modifications of this particular tissue face to the sickle cell disease (in both homozygous and heterozygous forms), due to the production of an abnormal hemoglobin (called hemoglobin S), and/or the alpha thalassemia (in her heterozygous form, regularly associated with sickle cell disease). The histochemical and biochemical analysis of the vastus Iateralis biopsy showed evidence for 3 significant structural and functional remodeling of the sickle cell subjects muscle and most particularly of the microvasculature. A reduced capillary density, associated with enlarged microvessels and lower tortuosity are reported, that may possibly limit the hemorheological disorders linked to hemoglobin S. The main oxidative enzymes activities (CS: citrate synthase and COx: cytochrome c oxydase) were also altered in sickle cell subjects. Remodeling of the microvascular network occurs to a lesser extent in a-thalassemia, with an increase of the microvessels tortuosity. Finally, the association of the sickle cell heterozygous form with a-thalassemia, known to reduced hemorheological and inflammatory disorders, does not seem to modify muscle characteristics in comparison to a control population with normal hemoglobin

Le coactivateur de facteurs de transcription PGC-1a (PPARC1A) est connu pour jouer un rôle clé dans la thermogénèse adaptative ainsi que dans l’homéostasie et la croissance musculaire chez l’homme et la souris. Le gène codant pour PGC-1 est contrôlé par deux promoteurs et est soumis à un épissage alternatif, il en résulte de multiples protéines. Chez le bovin, malgré son implication dans la croissance et dans les caractéristiques du lait relevée par des études de SNP, le gène et les transcrits de PGC-1a restent peu étudiés. Ainsi, notre objectif a été de mettre en évidence la structure et l’expression des transcrits de PGC-1a chez le bovin. Nous avons montré que deux formes longues PGC-1a-a et PGC-1a-b étaient exprimées chez le bovin de même que deux formes tronquées NT-PGC-1a-a et NT-PGC-1a-b (aussi appelé PGC-14). En conditions basales, les formes tronquées sont plus exprimées que les formes longues dans le muscle squelettique. De plus, les transcrits dérivants du promoteur proximal sont prédominants, ce qui suggère que NT-PGC-1a serait la forme prédominante dans le muscle squelettique bovin. Nous avons également créé des lignées cellulaires sur-exprimant indépendamment les formes longues ou tronquées et montré que la sur-expression des isoformes bovins entrainait une différenciation accrue des myoblastes associée à une augmentation de l’expression d’IGF-1 et une sousexpression de la myostatine. La multitude d’isoformes codée par le gène PGC-1a ainsi que leur implication dans la myogenèse positionne PGC-1a en gène d’intérêt dans l’étude de la variabilité phénotypique retrouvé chez certaines races bovines. De plus, les transcrits de PGC-1a semblent être de puissants modulateurs de la masse musculaire. PGC-1a pourrait donc être un gène de plus à étudier lors de la sélection des animaux domestiques présentant une plus grande musculature. / The transcriptional co-activator PGC-1α (PPARGC1A) has been reported to play a key role in adaptive thermogenesis and to influence muscle homeostasis and growth in mouse and human. PGC-1α has a complex structure with multiple protein domains whose gene is controlled by two promoters and is subject to alternative splicing events. In cattle, very little is currently known about PGC-1α, despite its implication in growth and milk characteristics revealrd by SNP study. So, the aim of our study was to investigate the presence and the structure of bovine PGC-1α alternative transcripts. We found different transcripts, two full-length isoforms named PGC-1α-a and PGC-1α-b, and two truncated forms, NT-PGC-1α and PGC-1α4. In basal conditions, our results showed that the truncated forms are the most expressed in bovine muscle. In addition, the transcripts derived from the proximal promoter are predominant, suggesting that NT-PGC-1 would be the main form. Finally, we showed that the overexpression of either fulllength or truncated isoforms of bovine PGC-1 enhances myoblasts differentiation. The multiplicity of isoforms resulting from PGC-1α as well as their implication in myogenesismakes PGC-1α as a gene of interest for the study of the muscular phenotypic variability found in different cattle breeds. In addition, PGC-1 transctipts appear to be a strong modulators of muscle mass. So the bovine PGC-1a isoforms could be used to engineer future breeds with higher muscularity.

La cavéoline (Cav) est une protéine dite « de scaffolding » présente dans les cavéoles. La Cav-3, isoforme majeure du muscle strié, aurait un rôle dans l'homéostasie calcique du muscle squelettique. Notre but était de caractériser les interactions entre la Cav-3 et le canal calcique voltage-dépendant de type L. Nous avons tout d'abord étudié les conséquences d'une déficience en Cav-3 suite à l'expression du mutant pathologique Cav-3P104L. Nos résultats indiquent que l'expression de Cav-3P104L i) réduit spécifiquement la conductance des canaux de type L dans des myotubes squelettiques primaires, des fibres fœtales en survie et adultes, ii) entraîne une réduction significative de l'expression membranaire du canal de type L. De plus, nous avons montré que la Cav-3 et le canal de type L sont colocalisés à la membrane plasmique et dans des extraits musculaires. Enfin, des expériences d'interaction in vitro suggèrent une interaction moléculaire directe entre ces deux protéines.