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Introduction et but de l’étude : Des travaux récents indiquent que la fonctionnalité de la mitochondrie peut être influencée par la composition en lipides des membranes mitochondriales, en particulier le cardiolipide, un phospholipide exclusivement présent dans la membrane mitochondriale. La teneur en cardiolipide impacte la fluidité membranaire, l’organisation et le fonctionnement des complexes de la chaîne respiratoire, et la production mitochondriale d’espèces oxygénées réactives.Sirt3, une des 7 protéines de la famille des sirtuines, est une déacétylase localisée principalement dans la mitochondrie. Elle déacétyle les résidus lysine de protéines impliquées dans l’oxydation des lipides, le fonctionnement de la chaîne respiratoire, et les défenses antioxydantes, et participe ainsi à la régulation du métabolisme lipidique, de la synthèse d’ATP et du stress oxydant. Récemment, deux isoformes de Sirt3, mitochondriale (Sirt3-M1) et cytosolique (Sirt3-M3), ont été mises en évidence.Afin d’étudier l’impact de Sirt3 sur la composition lipidique de la mitochondrie et sa fonctionnalité dans muscle, nous avons étudié la composition en phospholipides et en acide gras des mitochondries de souris surexprimant chacune des isoformes de Sirt3 spécifiquement dans le muscle et mesuré la respiration et l’activité des complexes mitochondriaux.Matériel et méthodes : Un groupe de souris (5-6 mois) WT (n=6-8) et deux groupes de souris surexprimant Sirt3 SIRT3- M1 (n=7-8) ou SIRT3-M3 (n=5-6) ont été étudiés. La composition en phospholipides du muscle ou des mitochondries de muscle a été déterminée par CCM, et la composition en acide gras par CPG. La respiration mitochondriale a été mesurée par oxygraphie haute résolution et l’activité des complexes de la chaine respiratoire mitochondriale a été évaluée par spectrophotométrie.Résultats et Analyse statistique : Alors que la composition en lipides du muscle n’est pas modifiée quelques soient les groupes étudiés, nos travaux montrent que la composition en phospholipides et en acide gras des membranes mitochondriales des souris SIRT3-M3 est modifiée par rapport aux souris contrôles. En particulier, la teneur en cardiolipide est diminuée d’environ 25%. De plus, la teneur en acide stéarique est augmentée alors que la quantité d’acides gras monoinsaturés est diminuée. La respiration mitochondriale n’est pas modifiée dans les deux groupes de souris comparés au groupe des souris contrôles. L’activité de la citrate synthase est augmentée de 15% dans le muscle et l’activité des complexes I et IV est diminuée dans les mitochondries des souris SIRT3-M3 (-28% et -10% respectivement). De façon surprenante, ces modifications n’ont pas été observées chez les souris SIRT3-M1.Conclusion : Dans l’ensemble, ces travaux indiquent que l’isoforme cytosolique de SIRT3 pourrait impacter la composition en lipides des membranes mitochondriales et l’activité de l’organite dans le muscle. Ces données ouvrent de nouvelles perspectives sur les voies de signalisation du métabolisme du CL et la régulation de l’activité et la composition en lipides des membranes des mitochondries du muscle.

Introduction et but de l’étude : Des travaux récents indiquent que la fonctionnalité de la mitochondrie peut être influencée par la composition en lipides des membranes mitochondriales, en particulier le cardiolipide, un phospholipide exclusivement présent dans la membrane mitochondriale. La teneur en cardiolipide impacte la fluidité membranaire, l’organisation et le fonctionnement des complexes de la chaîne respiratoire, et la production mitochondriale d’espèces oxygénées réactives. Sirt3, une des 7 protéines de la famille des sirtuines, est une déacétylase localisée principalement dans la mitochondrie. Elle déacétyle les résidus lysine de protéines impliquées dans l’oxydation des lipides, le fonctionnement de la chaîne respiratoire, et les défenses antioxydantes, et participe ainsi à la régulation du métabolisme lipidique, de la synthèse d’ATP et du stress oxydant. Récemment, deux isoformes de Sirt3, mitochondriale (Sirt3-M1) et cytosolique (Sirt3-M3), ont été mises en évidence. Afin d’étudier l’impact de Sirt3 sur la composition lipidique de la mitochondrie et sa fonctionnalité dans muscle, nous avons étudié la composition en phospholipides et en acide gras des mitochondries de souris surexprimant chacune des isoformes de Sirt3 spécifiquement dans le muscle et mesuré la respiration et l’activité des complexes mitochondriaux. Matériel et méthodes : Un groupe de souris (5-6 mois) WT (n=6-8) et deux groupes de souris surexprimant Sirt3 SIRT3- M1 (n=7-8) ou SIRT3-M3 (n=5-6) ont été étudiés. La composition en phospholipides du muscle ou des mitochondries de muscle a été déterminée par CCM, et la composition en acide gras par CPG. La respiration mitochondriale a été mesurée par oxygraphie haute résolution et l’activité des complexes de la chaine respiratoire mitochondriale a été évaluée par spectrophotométrie. Résultats et Analyse statistique : Alors que la composition en lipides du muscle n’est pas modifiée quelques soient les groupes étudiés, nos travaux montrent que la composition en phospholipides et en acide gras des membranes mitochondriales des souris SIRT3-M3 est modifiée par rapport aux souris contrôles. En particulier, la teneur en cardiolipide est diminuée d’environ 25%. De plus, la teneur en acide stéarique est augmentée alors que la quantité d’acides gras monoinsaturés est diminuée. La respiration mitochondriale n’est pas modifiée dans les deux groupes de souris comparés au groupe des souris contrôles. L’activité de la citrate synthase est augmentée de 15% dans le muscle et l’activité des complexes I et IV est diminuée dans les mitochondries des souris SIRT3-M3 (-28% et -10% respectivement). De façon surprenante, ces modifications n’ont pas été observées chez les souris SIRT3-M1. Conclusion : Dans l’ensemble, ces travaux indiquent que l’isoforme cytosolique de SIRT3 pourrait impacter la composition en lipides des membranes mitochondriales et l’activité de l’organite dans le muscle. Ces données ouvrent de nouvelles perspectives sur les voies de signalisation du métabolisme du CL et la régulation de l’activité et la composition en lipides des membranes des mitochondries du muscle.

Rôle de l’isoforme courte de la déacétylase NAD+ dépendante Sirt 3 dans l’homéostasie du muscle squelettique. 28. Congrès AFH

Role of M3 short isoform of NAD+ dependent deacetylase SIRT3 in skeletal muscle homeostasis. 11. Journée de l’École Doctorale en Sciences du Mouvement Humain « SANTE ET PERFORMANCE»

National audience

International audience; In previous studies, we have characterized a new hormonal pathway involving a mitochondrial T3 receptor (p43) acting as a mitochondrial transcription factor and consequently stimulating mitochondrial activity and mitochondriogenesis. Numerous studies bring evidence that besides their major role in the regulation of energetic metabolism, mitochondria also regulate important processes involved in development such as apoptosis or cell proliferation and differentiation. We have established the involvement of this T3 pathway in the regulation of myoblast differentiation, through the control of the expression of a set of nuclear genes, regulated by mitochondrial activity (myogenin, calcineurin and the c-myc proto-oncogene). In order to assess the physiological importance of this direct mitochondrial T3 pathway onmuscle development, with a particular attention to the acquisition of metabolic and contractile features of muscle fibres, we have generated mice overexpressing p43 under control of the human a-skeletal actin promoter. In agreement with the previous characterization of this promoter, northern-blot and western-blot experiments confirmed that p43 was specifically overexpressed in skeletal muscle. Studies performedon gastrocnemius permeabilized fibres using a highly sensitive oxygraph (Oroboros) indicated that p43 overexpression stimulates mitochondrial respiration and cytochrome c oxydase activity. Moreover, electron microscopy observations demonstrated the occurrence of a strong increase in muscle mitochondria number. Histoimmunochemistry experiments using antibodies raised against specific Myosin Heavy Chain (I, IIA, IIA+IIB) indicated that p43 overexpression induces significant changes in contractile features of muscle fibres. In gastrocnemius muscle, we observed an increase in the number of type I and type IIa fibres, associated to a decrease in the number of type IIB fibres. These data indicate that, as expected from our previous in vitro studies, p43 regulates mitochondrial activity in vivo, and is an important determinant of muscle fibres metabolic and contractile phenotype.

National audience; 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

International audience

International audience