Biochemical and cellular aspects of the regulation of myogenic process in hypomorphic mice for the Pofut1 gene

La croissance musculaire postnatale chez la souris s’effectue principalement par une hypertrophie et un allongement des fibresmusculaires. L’augmentation de l’aire des fibres est contrôlée par plusieurs voies de signalisation telle que la voie Notch, qui est impliquée dans l’activation des cellules satellites (CS) en début de croissance musculaire postnatale chez la souris. La O-fucosylation, médiée par la protéine O-fucosyltransférase 1 (POFUT1), des répétitions EGF-like de la partie extracellulaire des récepteurs NOTCH joue un rôle déterminant dans la modulation des interactions récepteur-ligand (R-L), nécessaires à l’activation de la voie Notch.Les souris Pofut1cax/cax sont hypomorphes pour le gène Pofut1 et nosrésultats montrent, en plus de malformations squelettiques, unehypertrophie musculaire post-natale, pas d’hyperplasie et une réduction du pool de CS. Pour comprendre l’origine de cette hypertrophie, des cultures primaires de myoblastes dérivés de CS (MDCS) de muscles squelettiques ont été réalisées dans des conditions de prolifération ou de différenciation. Les MDCS Pofut1cax/cax présentent une activité réduite de la signalisation Notch, due à une moins bonne interaction R-L provoquée par une O-fucosylation amoindrie des répétitions EGF-like. Il en résulte une diminution de l’expression de Pax7, marqueur de l’état indifférencié, et une dérégulation de l’expression des facteurs régulateurs de lamyogenèse (Myod, Myf5 et Myogénine). La conséquence ultime est laréduction de la proportion en progéniteurs Pax7+/MyoD- au profit decellules Pax7-/MyoD+ engagées dans la différenciation. Ces observations sont en accord avec la différentiation précoce des MDCS Pofut1cax/cax. Nos résultats indiquent que cette hypertrophie musculaire post-natale chez les souris Pofut1cax/cax est due à une propension plus importante des CS activées à se différencier et à fusionner avec des fibres pré-existantes plutôt que retourner à l’état de quiescence.Postnatal muscle growth in mice mainly occurs by hypertrophy and by anincrease of myofibres length. This increase in myofibres area is controlled by multiple signaling pathways such as Notch signaling, which is involved in activation of satellite cells (SC) at the beginning of postnatal muscle growth in mice. The O-fucosylation of EGF-like repeats within the extracellular domain of NOTCH receptors, mediated by protein O-fucosyltransferase 1 (POFUT1), plays a key role in the modulation of receptor-ligand interactions (R-L), necessary for activation of Notch signaling. Pofut1cax/cax mice are hypomorphic for the Pofut1 gene. In addition to skeletal defects, our results show postnatal muscular hypertrophy, no hyperplasia and a reduced pool of SC. To understand the origin of this hypertrophy, primary cultures of myoblasts derived from SC (SCDM) from skeletal muscles were studied in proliferating and differentiating conditions. Pofut1cax/cax SCDM showed a reduced Notch signaling due to aless efficient R-L interactions provoked by a low O-fucosylation of EGF-like repeats. This results in decreased expression of Pax7, a marker of undifferentiated state, and a change in the expression of myogenic regulatory factors (Myod, Myf5 and Myogenin). Subsequently, the proportion of Pax7+/MyoD- progenitors decreased while the proportion of Pax7-/MyoD+ cells committed in differentiation increased. These findings corroborate early differentiation of Pofut1cax/cax SCDM.Our results indicate that this postnatal muscle hypertrophy in Pofut1cax/caxmice is due to the fact that activated satellite cells are more prone todifferentiate and fuse with pre-existing myofibres that returning toquiescence