Caractérisation du rôle de la O-N-acétyl-glucosaminylation dans la structuration sarcomérique du muscle squelettique et de son implication dans certaines pathologies musculaires

Characterization of the role of O-linked N-acetyl-glucosaminylation in the sarcomere structure of skeletal muscle, and its involvement in some muscular diseases

• Auteur / Autrice : Matthias Lambert
• Direction : Bruno Bastide, Caroline Cieniewski-Bernard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiologie
• Date : Soutenance le 27/09/2016
• Etablissement(s) : Lille 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Unité de Recherche Pluridisciplinaire Sport, Santé, Société (Lille)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Protéines musculaires

Cultures cellulaires

Maladies musculaires

Interactions protéine-protéine

Muscles striés

Glycosylation

Protéines -- Modifications posttraductionnelles

Mots clés libres

Sarcomère -- Structure

Résumé

La structuration sarcomérique, essentielle au muscle squelettique, est remarquablement organisée par de nombreuses protéines myofilamentaires interagissant entre elles. Plusieurs de ces protéines sont modifiées par une glycosylation atypique, la O-N-acétyl-β-D-glucosaminylation (O-GlcNAcylation), similaire en certains aspects à la phosphorylation et connue pour être un modulateur de l’activité contractile. Cependant à ce jour, son rôle dans l’organisation sarcomérique n’a pas été caractérisé. Lors de cette thèse, des traitements pharmacologiques appliqués sur des myotubes C2C12 ont permis de moduler de manière sensible et dynamique le taux de O-GlcNAcylation du myofilament, associé à des changements de la morphométrie du sarcomère et à des remaniements de certains complexes protéiques incluant des protéines structurales clé du sarcomère. En particulier, l’interaction entre la desmine et son chaperon moléculaire, l’αB-cristalline, était modulée dépendamment de la O-GlcNAcylation dans un dialogue étroit et complexe avec la phosphorylation. De plus, certains sites de O-GlcNAcylation ont été localisés sur des protéines myofilamentaires telles que la desmine au niveau d’un site connu pour être muté dans les desminopathies, l’αB-cristalline dans un domaine d’interaction avec la desmine, et la titine où plusieurs sites ont été identifiés en cluster dans un domaine d’interaction essentiel. L’ensemble de ces résultats démontrent que la O-GlcNAcylation est impliquée dans la structure du sarcomère et de son interactome, et amènent de nouvelles données quant à la compréhension de la physiopathologie de certaines maladies musculaires caractérisées par une désorganisation du sarcomère.

The sarcomere structure, essential for skeletal muscle, is strikingly organized by several protein-protein interactions between myofilament proteins. Many of them are modified by an atypical glycosylation, the O-linked N-acetyl-glucosaminylation (O-GlcNAcylation), similar in some aspects to phosphorylation, and known to be a modulator of the contractile activity. However to date, its role in sarcomeric organization remains to be considered. In this Ph.D, some pharmacological treatments applied to C2C12 myotubes have modulated the global O-GlcNAc level of the myofilament-enriched fraction in a dynamic and sensitive manner, associated to changes of the sarcomeric morphometry and of some protein complexes including key structural proteins of the sarcomere. Notably, the interaction between desmin and its molecular chaperone, αB-crystallin, have been modulated depending on the O-GlcNAcylation within an extensive crosstalk and interplay with phosphorylation. Moreover, some O-GlcNAc sites have been located in myofilament proteins, such as desmin in a site known to be mutated in desminopathy, αB-crystallin within a desmin binding domain, and titin where some O-GlcNAc sites have been identified in cluster within an essential interaction domain. Taken together, the results suggested that O-GlcNAcylation is involved in sarcomeric structure and its interactome. This work provide new insights in the understanding of the physiopathology of some muscular diseases where the sarcomere is disorganized.