Étude des calpaïnes : Leurs rôles et leurs régulations au cours de la régénération musculaire.

Carole Jond - Necand

Description

Niveau: Supérieur, Master, Bac+5
MINISTERE DE LA JEUNESSE, DE L'EDUCATION NATIONALE ET DE LA RECHERCHE ECOLE PRATIQUE DES HAUTES ETUDES Sciences de la Vie et de la Terre MEMOIRE présenté par Carole JOND-NECAND Pour l'obtention du Diplôme de l'Ecole Pratique des Hautes Etudes Étude des calpaïnes : Leurs rôles et leurs régulations au cours de la régénération musculaire. Soutenu le 4 novembre 2005 à Montpellier devant le jury suivant : Monsieur le Docteur Norbert KOENIG Président Monsieur le Docteur Stephen BAGHDIGUIAN Rapporteur Madame le Docteur Anne MARCILHAC Examinatrice Monsieur le Docteur Fabrice RAYNAUD Examinateur Laboratoire EPHE de Motilité Cellulaire UMR 5539 (cc 107), Place Eugène Bataillon 34095 Montpellier Cedex 05 Directeur du laboratoire : Dr BENYAMIN Yves () Tuteur pédagogique : Dr MARCILHAC Anne () Tuteur scientifique : Dr RAYNAUD Fabrice () ECOLE PRATIQUE DES HAUTES ETUDES EPHE Banque de Monographies SVT 1

• calpaïne


• régénération musculaire


• calpaïnes


• fonctions des calpaïnes dans la cellule


• basic helix-loop-helix


• turn-over des protéines et de la fusion des myoblastes


• régulation par le calcium

Sujets

• Montpellier
• Raynaud
• Koenig
• Calpaïne

Informations

• Publié par: profil-afte-2012
• Publié le: 01 novembre 2005
• Nombre de lectures: 160
• Langue: Français

Extrait

MINISTERE DE LA JEUNESSE, DE L’EDUCATION NATIONALE ET DE
LA RECHERCHE

ECOLE PRATIQUE DES HAUTES ETUDES

Sciences de la Vie et de la Terre



MEMOIRE

présenté par

Carole JOND-NECAND

Pour l’obtention du Diplôme de l’Ecole Pratique des Hautes Etudes


Étude des calpaïnes :
Leurs rôles et leurs régulations au cours de la
régénération musculaire.



Soutenu le 4 novembre 2005 à Montpellier devant le jury suivant :


Monsieur le Docteur Norbert KOENIG Président le Stephen BAGHDIGUIAN Rapporteur
Madame le Docteur Anne MARCILHAC Examinatrice
Monsieur le Fabrice RAYNAUD Examinateur


Laboratoire EPHE de Motilité Cellulaire
UMR 5539 (cc 107), Place Eugène Bataillon
34095 Montpellier Cedex 05

Directeur du laboratoire : Dr BENYAMIN Yves ([e-mail])
Tuteur pédagogique : Dr MARCILHAC Anne (marcilhac@univ- scientifique : Dr RAYNAUD Fabrice ([e-mail])

ECOLE PRATIQUE DES HAUTES ETUDES
EPHE Banque de Monographies SVT 1
Sciences de la Vie et de la Terre


Étude des calpaïnes :
Leurs rôles et leurs régulations au cours
de la régénération musculaire

Carole Jond-Nécand


Résumé


Les calpaïnes, protéases à cystéine calcium-dépendante, sont présentes dans presque tous les
types cellulaires. Cette famille est composée de 14 membres dont certains sont ubiquitaires (ex :
Calpaïnes 1 et 2) et d’autres sont tissus-spécifiques (ex : Calpaïne 3 dans le muscle).
Les calpaïnes sont impliquées dans de multiples fonctions cellulaires telles que la migration
cellulaire, l’apoptose, le cycle cellulaire… Celles-ci jouent également un rôle dans le muscle
squelettique notamment au niveau de la régénération musculaire, du turn-over des protéines et de la
fusion des myoblastes. Il a aussi été décrit que leur dérégulation par une entrée massive de calcium
dans la cellule (ischémies, dystrophies musculaires) entraîne une protéolyse rapide du cytosquelette.
Ce diplôme a pour but d’étudier les régulations possibles des calpaïnes et de leurs substrats
par les phosphorylations et dans un deuxième temps, l’implication de la calpaïne 2 dans la
progression du cycle cellulaire et plus particulièrement au cours de la mitose des myoblastes.
Nous nous sommes intéressés dans un premier temps aux mécanismes impliqués dans la
régulation de l’activation des calpaïnes. La régulation par le calcium n’étant pas suffisante pour tout
expliquer, nous nous sommes focaliser sur l’implication des phosphorylations dans cette activation.
Nous avons plus particulièrement étudié l’effet des phosphorylations sur un substrat de la calpaïne 1 :
la gamma-filamine. Nous avons conclut quant au rôle protecteur de la phosphorylation de la gamma-
filamine vis-à-vis de la protéolyse par la calpaïne 1.
Dans un second temps, nous avons porté notre attention sur le rôle de la calpaïne 2 dans le
cycle cellulaire et donc sur la régénération musculaire grâce à l’utilisation de la technique du SiRNA.
Cette technique appliquée sur notre modèle cellulaire, les C2.7, a permis de mettre en évidence une
mauvaise ségrégation des chromosomes et une séparation précoce des chromatides sœurs lors de la
déplétion de la calpaïne 2.


Mots-clés : Calpaïne, Muscle, C2.7, Cytosquelette, Phosphorylation, Filamine,
Différenciation, SiRNA, Mitose.

Table des matières

INTRODUCTION

Introduction générale 1
EPHE Banque de Monographies SVT 2
I ) Les calpaïnes 2
A ) Structure des calpaïnes 3
1 ) Calpaïnes ubiquitaires 3
2 ) Calpaïne 3 ou p94 5
B ) Régulations des calpaïnes 5
1 ) Par le calcium 6
2 ) Par la calpastatine, inhibiteur des calpaïnes 6
3 ) Par les phosphorylations 7
C ) Fonctions des calpaïnes dans la cellule 8
1 ) Localisation 10
2 ) Relation avec le cytosquelette 11
3 ) Signaux de transduction 13
4 ) Cycle cellulaire et apoptose 14
5 ) Régulation de l’expression génétique 16
D ) Pathologies liées aux calpaïnes 17

II ) Le tissu musculaire 19
A ) Structure et composants 19
1 ) Les myofibrilles 20
2 ) Le réticulum sarcoplasmique 22
3 ) Les structures transverses 23
4 ) La filamine 23
B ) Cellules myogéniques et myofibrillogenèse 26

III ) Les calpaïnes dans le muscle 31
A ) Localisation 31
B ) Régulations 31
C ) Fonctions 33
D ) Pathologies musculaires liées aux calpaïnes 35











EPHE Banque de Monographies SVT 3
































Liste des abréviations

A/T/C/G : Adénine/Thymine/Cytosine/ Guanine
ABP : Actin Binding Protein
ADN : Acide Désoxyribonucléique
ADNc : Acide complémentaire
ADP : Adénosine DiPhosphate
APC : Anaphase Promoting Complex
ARN : Acide Ribonucléique
ARNm : Acide messager
EPHE Banque de Monographies SVT 4ATP : Adénosine 5’ TriPhosphate
BCIP : 5-Bromo-4-Chloro-3-Indolyl Phosphate
BET : Bromure d’éthidium
bHLH : basic helix-loop-helix
BrDU : Bromodéoxyuridine
BSA : Bovine Albumine Serum
Cdc : Cell division cycle
Cdk : Cyclin dependent kinase
CHAPS : Cholamidopropyl dimethylammonio-1-propanesulfonate
DAPI : Diaminophénylindane
DMEM : Dulbecco’s Modified Eagle Media
DMSO : Diméthylsulfoxide
DO : Densité Optique
dsRNA : double stranded RNA
DTT : Dithiothréitol
ECL : Enhanced ChimiLuminescence
EDTA : Ethylene Diamine Tetra-acetic Acid
EGFR : Epidermial Growth Factor Receptor
EGTA : Ethylene Glycol Tetra-acetic Acid
ERK : Extracellular signal-Regulated Kinase
FITC : Fluoresceine Isiothiocyanate
GTP : Guanosine TriPhosphate
HGF : Hepatocyte Growth Factor
IEF : Isoélectrofocalisation
IF : Immunofluorescence
IgG : Immunoglobuline
IP : Immunoprécipitation
IS : Domaine d’insertion
kDa : Kilo Dalton
Kd : Constante de dissociationapp
LB : Luria Bruth
LGMD2A : Limb Girdle Muscular Dystrophy
M : Mole par litre
mA : Milli Ampère
Mad : Mitotic Arrest Deficient
MAPK : Microtubule Associated Protein Kinase
MARCKS : Myristoylated Alanine Rich C Kinase Substrat
MEEK 1 : MAP / ERK Kinase Kinase 1
miRNA : micro interfering RNA

EPHE Banque de Monographies SVT 5miRNP : miRNA protein complex
mL : Milli-litre
MRF : Muscle Regulatory Factors
NBT : Nitro Blue Tetrazolin
NNK : nitrosamine 4-méthylnitrosamino-1-3-pyridyl-1-butanone
NS : N-terminal Sequence
PBS : Phosphate Buffer Saline
PCR : Polymerase Chain Reaction
PEST : Proline-Glutamate-Sér