Glycosylation et myogénèse

La mise à jour du génome bovin dans la version UMD3.1 nous a permis de répertorier l’ensemble des gènes bovins de la glycosylation (glycogénome), en comparaison avec ceux qui ont été annotés chez l’homme et la souris. Le répertoire du glycogénome ainsi défini (Filloux et al. Soumis) nous autorise des analyses d’expression lors de la différenciation musculaire bovine. Il nous a aussi révélé des gènes propres au bovin, et qui codent pour des enzymes impliqués dans la défense contre divers pathogènes, incluant des protozoaires et des nématodes.

Par un criblage d’expression du glycogénome, nous avions identifié 37 gènes de la glycosylation dont l’expression avait un sens biologique en lien avec la différenciation de la lignée myoblastique murine C2C12 (Janot et al., 2009), nous avons étendu ce crible  à des cellules satellites murines induites à se différencier en myotubes ou en pré-adipocytes (Grassot et al. Soumis). Il en résulte que l’expression de 31 gènes est associée à la myogenèse. Des études fonctionnelles ont confirmé l’implication de certains gènes (Itga11 et Chst5) dans la fusion cellulaire à l’origine des myotubes. De la même manière, l’expression de 72 autres gènes est associée à la différenciation adipogénique des cellules satellites. Des études structurales des glycanes de surface des cellules myoblastiques C2C12 en différenciation font état de modifications de la sialylation en alpha (2,6) et de la fucosylation en alpha (1,2) corrélées à des régulations d’expression des gènes St6gal1, fut1, fut2 et sec1. Des études fonctionnelles sur des lignées cellulaires modifiées de manière stable confirment l’implication de ces gènes dans la fusion des cellules. La transposition de ces résultats aux cellules satellites bovines provenant de bovins à phénotypes musculaires extrêmes est en cours.

Le récepteur Notch est une glycoprotéine dont la fonction est régulée par la O-fucosylation et la O-glucosylation. En ce sens Pofut1 et Poglut sont susceptibles d’être des régulateurs fins de l’activité de Notch et de la différenciation myogénique. Les conséquences de l’inhibition par ARN interférence de l’expression des gènes Pofut1 et Poglut sont suivies par PCR quantitative, western-blot et co-immunolocalisation dans les cellules myoblastiques murines C2C12. Nous montrons que la diminution de l’expression de Pofut1 accélère le processus de différenciation en favorisant l’expression des gènes myogéniques MyoD et Myog au détriment de Pax7. Pofut1 s’avère donc être un des acteurs de l’engagement des cellules myogéniques progénitrices dans la voie de différenciation, notamment au travers de la modulation de l’activation de la voie de signalisation Notch (Der Vartanian et al. soumis). De manière complémentaire, les conséquences de la dérégulation de Pofut1 a été examinée in vivo dans un modèle de souris qui sous-exprime le gène Pofut1. Dans ce modèle, l’engagement précose dans la différenciation est également constaté. De plus nous révélons que le « pool » de cellules satellites musculaires est dépendant du niveau d’expression de Pofut1.

La glycoprotéine Wif-1, inhibitrice de la voie Wnt/b-caténine, est une des protéines cibles possibles de Pofut1 puisqu’elle possède des sites potentiels de O-fucosylation au sein de certains de ses domaines EGF-like. La conservation interspécifique de ces sites de O-fucosylation chez les vertébrés nous fait penser que ceux-ci sont réellement occupés. Outre la O-fucosylation, nous nous intéressons également aux autres types de glycosylation de Wif-1 et qui pourraient moduler son activité inhibitrice de la voie Wnt/b-caténine, une des voies de signalisation impliquée dans le processus myogénique.