Role of HDAC6 in Skeletal Muscle Atrophy

par Francesca Ratti

Thèse de doctorat en Sciences de la Vie

Sous la direction de Laurent Schaeffer.

Le président du jury était Pierre Jalinot.

Le jury était composé de Laurent Schaeffer, Pierre Jalinot, Damien Freyssenet, Athanassia Sotiropoulos, Claire Vourc'h.

Les rapporteurs étaient Damien Freyssenet, Athanassia Sotiropoulos.

  • Titre traduit

    Rôle de l’Histone Deacetylase 6 au cours de l’atrophie musculaire


  • Résumé

    HDAC6 est une histone déacétylase hautement conservée, principalement cytoplasmique. Contrairement à d'autres désacétylases, HDAC6 a une spécificité de substrat unique pour les protéines non - histones . Outre les domaines de désacétylation, HDAC6 contient également un domaine de liaison à l'ubiquitine , qui relie HDAC6 de la voie ubiquitine / protéasome .L’atrophie du muscle squelettique est une condition sévère de perte progressive de masse musculaire au cours de certaines maladies telles le cancer, le diabète, le SIDA ou également immobilizations prolongées. Le contrôle de la masse musculaire est sous la dépendance d’un équilibre entre les processus anaboliques et cataboliques. L’atrophie se caractérise par une augmentation substantielle de la dégradation des protéines par le système ubiquitine-protéasome, causée par l'expression d'une série de gènes spécifiques, les atrogenes . Un des atrogenes induits plus spectaculaire est le muscle spécifique de l'ubiquitine ligase E3 MAFbx/Atrogin-1, qui prend soin de la dégradation de MyoD et de eIF3 -f. La dégradation de ces deux protéines inhibe l'expression de gènes et la traduction myotrophiques empêchant le remplacement de protéines dégradées.Récemment, nous avons identifié l’Histone Deacetylase 6 (HDAC6) comme un nouvel atrogène. L’expression de HDAC6 augmente au cours de l’atrophie musculaire, à la fois chez la souris et l’homme, à travers un mécanisme FOXO3 -dépendante. La déplétion de cet enzyme in vivo (electroporation de l’shRNA contre HDAC6 dans des muscle squelettiques de souris ou analyse de souris invalidées pour ce gène) protège contre l’atrophie. De plus, l’inhibition de HDAC6 après déclenchement de l’atrophie peut aussi atténuer le phénotype. Lors de la caractérisation du mécanisme d’action de HDAC6, nous avons montré que HDAC6 intéragit avec MAFbx et que elle est nécessaire pour l’ubiquitination de MyoD par MAFbx. Nos résultats montrent que la surexpression d’un mutant MyoD resistant à la degradation par MAFbx protège contre l’atrophie provoqué par la denervation.. De plus, certaines données préliminaires indiquent une implication de HDAC6 dans la dégradation de eIF3-f et dans le processus de autophagy dans le tissu musculaire , révélant une double rôle de HDAC6 dans le muscle squelettique .Ces preuves suggèrent que HDAC6 représente potentiellement une cible utile pour des traitements curatifs.


  • Résumé

    HDAC6 is a highly conserved histone deacetylase, mostly cytoplasmic. Unlike other deacetylases, HDAC6 has unique substrate specificity for non-histone proteins. Besides the deacetylation domains, HDAC6 also contains an ubiquitin-binding domain, which links HDAC6 to the ubiquitin/proteasome pathway. Skeletal muscle atrophy is a severe condition of muscle mass loss occurring during aging or in many clinical disorders as cancer, diabetes and AIDS. The maintenance of muscle mass is subtly controlled by an equilibrium between catabolic and anabolic processes. Muscle atrophy results as a partial suppression of protein synthesis and a substantial increase of protein breakdown by the ubiquitin-proteasome system, caused by the expression of a series of specific genes, the atrogenes. One of the atrogenes induced more dramatically is the muscle specific E3 ubiquitin ligase MAFbx/Atrogin-1, which takes care of the degradation of MyoD and of eIF3-f. Degradation of those two proteins inhibits expression of myotrophic genes and translation preventing the replacement of degraded proteins.We identified HDAC6 as a new atrogene. HDAC6 expression is up regulated during muscle atrophy in mouse and human through a mechanism FoxO3-dependent. In vivo depletion of this enzyme by shRNA electroporation or homologous recombination gives protection against atrophy and its inhibition during atrophy can partially reverse the muscle wasting phenotype. HDAC6 can interact with MAFbx and is required for MAFbx-mediated degradation of MyoD. According to our results, forced expression of a MyoD mutant resistant to HDAC6 and MAFbx dependent degradation prevents muscle wasting induced by denervation. Furthermore, some preliminary data show an involvement of HDAC6 in the degradation of eIF3-f and in the autophagy process in muscle tissue, revealing a double role of HDAC6 in skeletal muscle.These evidences suggest that HDAC6 potentially represents a valuable target for curative treatments.


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