Mitochondrial activity is a major regulator of myoblast differentiation and of the expression of myosin isoforms
L’activité mitochondriale est un régulateur majeur de la différenciation des myoblastes et de l’expression des isoformes de myosine
Résumé
Mitochondrial activity is a major regulator of myoblast differentiation and of the expression of myosin isoforms. Besides their influence on fuel metabolism, mitochondrial activity is also involved in the induction of apoptosis and in the regulation of cell proliferation and differentiation. In particular, an actual regulation of myoblast differentiation by mitochondrial activity is well established, independently of ATP synthesis, through the control of myogenin expression and myogenic factor activity. In this study, we established that c-Myc expression is respectively up- or down-regulated by inhibition or stimulation of mitochondrial activity. This regulation essentially takes place at a post-transcriptional level and also concerns, in avian myoblast, the cellular localisation of the protein. In addition, c-Myc overexpression exactly mimics the influence of an inhibition of mitochondrial activity: i) inhibition of myoblast differentiation; ii) inhibition of myogenin expression; iii) inhibition of myogenic factor ability to induce differentiation; iv) inhibition of myoblast withdrawal from the cell cycle. These results demonstrate that c-Myc is an important target of mitochondrial activity involved in the myogenic influence of the organelle. We also identified another target gene of mitochondrial activity encoding the calcium-dependent phosphatase calcineurin. Its expression is respectively inhibited or stimulated by inhibition or stimulation of mitochondrial activity. In addition, expression of a "constitutively active form of calcineurin stimulates of myoblast differentiation and myosin isoform expression, whereas these two events are suppressed by expression of antisense calcineurin RNA. Lastly, stimulation of mitochondrial activity or overexpression of the constitutively active form of calcineurin specifically stimulates the expression of slow myosin heavy chain isoform. These data demonstrate that, partly via calcineurin expression, mitochondrial activity not only regulates myoblast differentiation, but also the contractile type of muscle fibres.
Parallèlement à son rôle dans le métabolisme énergétique, l’activité mitochondriale intervient également dans l’induction de l’apoptose, ainsi que dans la régulation de la prolifération et de la différenciation cellulaires. Il existe en particulier une véritable régulation de la différenciation des myoblastes par l’activité mitochondriale, indépendante de la production d’ATP. Elle implique notamment le contrôle de l’expression de myogénine et de l’activité des facteurs myogéniques. Dans cette étude, nous démontrons que l’expression du proto-oncogène c-Myc est respectivement stimulée ou diminuée par une inhibition ou une stimulation de l’activité mitochondriale. Cette régulation s’effectue en grande partie au niveau de la stabilité du messager, et au niveau de la localisation cellulaire de la protéine dans les myoblastes aviaires. De plus, la surexpression de c-Myc reproduit très exactement les effets d’une inhibition de l’activité mitochondriale : i) abrogation de la différenciation terminale ; ii) inhibition de l’expression de Myogénine, sans altération de celle de MyoD ; iii) blocage de l’aptitude des facteurs myogéniques à induire la différenciation ; iv) inhibition de la sortie des myoblastes du cycle cellulaire. Ces résultats démontrent que c-Myc est une cible importante de l’activité mitochondriale, impliquée dans l’influence de l’organite sur la différenciation des myoblastes. Nous avons également mis en évidence l’existence d’un autre gène cible de l’organite qui code la phosphatase calcium dépendante Calcineurine. Son expression est respectivement inhibée ou stimulée par l’inhibition ou la stimulation de l’activité mitochondriale. De plus, l’expression d’une forme constitutivement active de Calcineurine stimule la différenciation des myoblastes et l’expression de Myogénine, alors que ces deux événements sont bloqués par l’expression d’un ARN antisens Calcineurine. Enfin, la stimulation de l’activité mitochondriale, comme l’expression d’une forme constitutivement active de Calcineurine stimule spécifiquement l’expression de l’isoforme lente des chaînes lourdes de myosine. Ces données démontrent donc que, notamment via l’expression de Calcineurine, l’activité mitochondriale régule non seulement la différenciation des myoblastes, mais détermine également le type contractile des fibres musculaires
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