Les défauts moléculaires et cellulaires spécifiques des maladies musculaires et cardiaques sont susceptibles d’entraîner une dysfonction contractile. La cascade d’évènements responsables, pour une myopathie donnée, de l’altération de la performance musculaire est souvent mal connue car complexe.

 

Les tests de motilité in vitro (Coirault et al, 2002) et l’utilisation de modèles théoriques (Coirault et al, 1997 ; Lecarpentier et al, 1998) nous ont permis d’analyser la performance de la machinerie contractile proprement dite et les mécanismes régulant le cycle des interactions entre l’actine et la myosine, les deux principales protéines de la contraction musculaire.
Nos travaux ont permis d’établir les conséquences fonctionnelles et les cinétiques des étapes du cycle d’interaction entre l’actine et la myosine dans différents modèles pathologiques, dont la souris mdx (Coirault et al, 1999 ; Coirault et al.  2002) et un modèle d’insuffisance cardiaque de cause métabolique (Guellich et al, 2007). Nous avons précisé le rôle du stress oxydant dans la survenue des défauts observés (Coirault et al. 2007).
Chez des patients atteints de dysplasie ventriculaire droite arythmogène, nous avons également identifié des anomalies fonctionnelles de la myosine et du métabolisme lipidique cardiaque (Djouadi et al. 2009). L’ensemble de ces travaux soulignent le rôle majeur du stress oxydant dans la survenue des modifications post-traductionnelles de la myosine observées dans certaines maladies musculaires. La performance contractile du diaphragme chez le rat âgé septique et l’effet de la ventilation mécanique fait l’objet de travaux en cours.

 

En collaboration avec l’équipe de Lucie Carrier (Hambourg), nous avons mis en évidence les conséquences fonctionnelles de mutations impliquées dans les cardiomyopathies hypertrophiques (CMH) liée à une mutation homozygote de la myosine (Keller et al. 2004) et montré le rôle capital joué par la protéine C cardiaque dans l’étape de génération de la force (power stroke) (Lecarpentier et al. 2008). Ces résultats soulignent le rôle des mutations impliquées dans les CMH dans le déséquilibre de la balance énergétique du myocyte, étayant ainsi l’hypothèse d’un mécanisme physiopathologique commun aux CMH (Crilley et al. 2003).

 

En collaboration avec O Agbulut, (Paris), M Pucéat, (ISTEM, Evry), P Ménasché (HEGP, Paris), nous avons mis en évidence une dissociation du couplage excitation-contraction dans des myotubes exprimant la GFP. Ces anomalies secondaires à une inhibition compétitive entre la GFP et l’actine sur la tête de la myosine (Agbulut et al. 2007) altèrent la contractilité musculaire (Agbulut et al. 2006). Ces travaux, confirmés depuis par d’autres équipes (Nishimura et al. 2006; Sekar et al. 2007), nous incitent à préconiser l’utilisation préférentielle d’une GFP couplée à une autre protéine cellulaire afin de mieux contrôler son expression, sa localisation cellulaire et de limiter ainsi sa toxicité dans les cellules musculaires (Agbulut et al. 2008).

 

La culture tridimensionnelle de cardiomyocytes et la création d’un tissu cardiaque artificiel sont des voies de recherche prometteuses pour le traitement des maladies cardiaques. Pour permettre à terme l’application en thérapeutique humaine, nous avons choisi de développer un tissu cardiaque contractile à partir d’une matrice de collagène utilisée en clinique humaine. Certains récepteurs aux intégrines étant naturellement absents dans le collagène naturel, nous avons développé une technique originale permettant la fixation covalente du tripeptide Arg-Gly-Asp (RGD), nécessaire à l’activation de ces intégrines sur une matrice de collagène. Nous avons montré que la fixation du RGD sur des matrices collagéniques améliore la performance contractile de ce tissu cardiaque artificiel, la survie à court et moyen terme et la différentiation des cardiomyocytes (Schussler et al. 2009).

 

Les projets actuels et futurs concernent le développement des cultures 3D avec des myoblastes afin de créer des tissus contractiles artificiels (culture 3D de myoblastes humains/murins normaux et pathologiques). Les tissus musculaires ainsi créés avec des myoblastes humains porteurs d’une mutation servent de support aux études physiopathologiques et à la recherche de nouvelles thérapeutiques.