Rôle des cavéoles dans la formation des tubules-T et dans la physiopathologie des cavéolinopathies

In skeletal muscle, invaginations of the sarcolemma called caveolae and their main component Cav-3 are thought to be involved in the formation of transverse tubules. T-tubules are muscle structures that allow the action potential to be propagated into the muscle fibre. However, the mechanism linking them together remains unknown. The importance of caveolae and Cav-3 is accentuated by the existence of defects in the organisation and function of caveolae in caveolinopathies, autosomal dominant neuromuscular diseases due to mutations in the CAV-3 gene, the pathophysiological mechanisms of which are still not understood. The objective of my project was to understand the role of caveolae in the early formation of T-tubules. A correlative microscopy technique combining super-resolution fluorescence and electron microscopy on metal replicas was used to examine in detail the molecular components of caveolae and T-tubules in extensively differentiated myotubes. I showed the organisation of caveolae on Bin1 platforms forming a novel ring structure that appears to optimise membrane tubulation in the initiation of T-tubule formation. These rings and Bin1-mediated membrane tubulation are impaired in Cav-3 expression defects and in myotubes from caveolinopathic patients. My work suggests that caveolae rings are the site of T-tubule initiation and provides the basis for characterising T-tubule biogenesis in skeletal muscle and in the pathophysiology of caveolinopathies.Dans le muscle squelettique, des invaginations du sarcolemme appelées cavéoles et leur composant principal Cav-3 seraient impliqués dans la formation des tubules transverses, des structures musculaires permettant de propager le potentiel d'action dans la fibre musculaire. Pourtant, ce mécanisme demeure à ce jour inconnu. L’importance des cavéoles et de Cav-3 est accentuée par l’existence de défauts dans l’organisation et la fonction des cavéoles dans le cas de cavéolinopathies, des maladies neuromusculaires autosomiques dominantes dues à des mutations dans le gène CAV-3 et dont les mécanismes physiopathologiques sont à ce jour incompris. L’objectif de mon projet était de comprendre le rôle des cavéoles dans la formation précoce des tubules-T. Une technique de microscopie corrélative combinant de la fluorescence à super résolution et de la microscopie électronique sur répliques de métal a permis d’examiner en détails les composants moléculaires des cavéoles et des tubules-T dans des myotubes extensivement différenciés. J’ai ainsi montré l'organisation des cavéoles sur des plateformes de Bin1 formant ainsi une nouvelle structure en anneaux semblant optimiser la tubulation de la membrane afin d’initier la formation des tubules-T. Ces anneaux ainsi que la tubulation des membranes par Bin1 sont altérés dans le cas de défauts d’expression de Cav-3 et dans les myotubes de patients cavéolinopathes. Mes travaux suggèrent que les anneaux de cavéoles constituent le site d’initiation des tubules-T et apportent les bases d’une caractérisation de la biogénèse des tubules-T dans le muscle squelettique et dans la physiopathologie des cavéolinopathies