Study of the role of GASP proteins in muscle development by in vivo approaches and in silico prediction

La masse musculaire est largement régulée par des voies de signalisation contrôlant l'équilibre entre la synthèse et la dégradation des protéines myofibrillaires. Ainsi, la myostatine, membre de la superfamille des TGFβ, cible un certain nombre de réseaux de signalisation impliqués dans la régulation de la masse musculaire, notamment la voie de signalisation Akt/mTOR. La myostatine est un des inhibiteurs majeurs de la myogenèse en exerçant un contrôle négatif sur la prolifération et différenciation des myoblastes. A l’heure actuelle, la myostatine est au centre de nombreuses stratégies thérapeutiques notamment dans le cadre de thérapies visant à améliorer la fonction musculaire dans les cas d’atrophie ou myopathies. Les protéines GASP-1 et GASP-2, deux protéines sécrétées contenant plusieurs domaines associés à des inhibiteurs de protéases, ont été décrites comme antagonistes de la myostatine. L’Unité de Génétique Moléculaire Animale a mis en place des stratégies in vitro et in vivo afin de déterminer les fonctions des protéines GASP, notamment dans le contexte myogénique. Dans un premier temps, l'équipe a généré une lignée de souris transgéniques TgGasp-1 sur-exprimant le gène Gasp-1. Cette lignée présente une augmentation globale du poids des muscles squelettiques et une hypertrophie, conséquences d'une inhibition de la myostatine. Cependant, contrairement aux souris knock-out pour la myostatine (Mstn-/-), cette lignée ne présente nid’hyperplasie, ni de changement dans la proportion des différents types de fibres musculaires, ni de variation de métabolisme.Afin de mieux comprendre le rôle des protéines GASP dans le développement musculo-squelettique,deux approches complémentaires ont été développées au cours de cette thèse.Une première approche in vivo, avec l'étude d'une lignée murine TgGasp-2 sur-exprimant le gène Gasp-2, a permis de mettre en évidence un phénotype musculaire semblable aux souris sur-exprimant Gasp-1. En effet, l'analyse phénotypique de ce modèle murin montre à 12 semaines, une augmentation globale du poids des souris et de certains muscles squelettiques due à une hypertrophie des fibres musculaires. Comme pour les souris sur-exprimant Gasp-1, à la différence des souris Mstn-/-, le nombre total de fibres des souris TgGasp-2 et leur métabolisme ne présentent pas de variation parrapport aux souris sauvages. Une seconde approche in silico, suite à une étude transcriptomique et protéomique à partir de modèles murins sur-exprimant ou non GASP-1, a permis d'identifier différents processus biologiques et voies de régulation contrôlées par GASP-1.Muscle mass is largely regulated by signaling pathways controlling the balance between synthesis and degradation of myofibrillar proteins. Thus, myostatin, a member of the TGFβ superfamily, targets a number of signaling networks involved in the regulation of muscle mass, in particular the Akt / mTOR signaling pathway. Myostatin is one of the major inhibitors of myogenesis by exerting a negativecontrol on the proliferation and differentiation of myoblasts. Today, myostatin is involved in many therapeutic strategies which aim to improve muscle function in cases of atrophy or myopathies.GASP-1 and GASP-2 are two secreted proteins containing several domains associated with protease inhibitors, and described as myostatin antagonists. The Animal Molecular Genetics laboratory has developed in vitro and in vivo strategies to determine the functions of GASPs proteins in a myogenic context. First, we generated a transgenic mouse line TgGasp-1 over-expressing the Gasp-1 gene. This line shows an overall increase in skeletal muscle weight and hypertrophy, a consequence of myostatin inhibition. However, unlike myostatin knockout mice (Mstn -/-), this line shows neither hyperplasia, nor change in the proportion of different types of muscle fibers. Moreover, the global metabolism is not affected. In order to better understand the role of GASPs proteins in musculoskeletal development, two complementary approaches were developed during this thesis :(i) the study of a murine TgGasp-2 line over-expressing Gasp-2 reveals a muscular phenotype similar to the TgGasp-1 mice. At 12 weeks, we observed an overall increase in body and some skeletal muscles weight due to a hypertrophy of the myofibers. As the TgGasp-1 mice, and unlike the Mstn -/- mice, the number of fibers and the metabolism of TgGasp-2 mice did not vary compared to the wildtype mice (ii) In silico analyses allow us to identify different biological processes and regulated pathways controlled by GASP-1