Étude physiopathologique de la myopathie de Bethlem à l’aide d’un modèle de poisson zèbre

16^es JSFM : Prix Master 2018

Unraveling the pathophysiology of Bethlem Myopathy using a unique zebrafish model for the disease

¹ Institut NeuroMyoGène, Université Lyon 1, Université de Lyon, UMR CNRS 5310, Inserm U1217, Lyon, France
² Institut de Génomique et Fonctionnelle de Lyon, ENS de Lyon, UMR CNRS 5242, INRA USC1370, Université Lyon 1, Lyon, France

^* romane.idoux@etu.univ-lyon1.fr

Résumé

La myopathie de Bethlem (BM) est une maladie caractérisée par des rétractions et une faiblesse musculaires. Cette pathologie résulte de mutations dans un des gènes codant l’une des trois chaînes α du collagène VI (COLVI), un composant de la matrice extracellulaire musculaire squelettique. Aujourd’hui, une question non résolue est de comprendre comment l’altération de COLVI présent à l’extérieur des cellules musculaires conduit à des modifications fonctionnelles dans les fibres musculaires. Le modèle poisson zèbre col6a1^Δex14 est actuellement un modèle animal unique de la BM puisqu’il est le seul à reproduire spécifiquement l’une des mutations la plus fréquemment retrouvée chez les patients. Chez les patients et le poisson col6a1^Δex14, la structure du réticulum sarcoplasmique est altérée, suggérant une perturbation de l’homéostasie calcique musculaire et/ou des canaux ioniques qui, en contrôlant cette homéostasie, jouent un rôle crucial dans la fonction et la pathogenèse musculaire. Notre projet vise ainsi à étudier à l’aide de techniques électrophysiologiques et de mesure de Ca²⁺ les propriétés des canaux ioniques et la régulation du Ca²⁺ intracellulaire au repos et en activité dans la fibre musculaire du poisson col6a1^Δex14. Nos recherches devraient contribuer à mieux comprendre comment la perturbation de la matrice influe sur la fonction musculaire et conduire à terme à identifier des cibles thérapeutiques pour traiter cette maladie actuellement incurable. Enfin, du fait de la rareté des études fonctionnelles sur la cellule musculaire de poisson zèbre, ce projet permettra de constituer une base de données de référence sur les propriétés électrophysiologiques de ce modèle.

Abstract

Bethlem myopathy (BM) is a neuromuscular disease characterized by joint contractures and muscle weakness. BM is caused by mutations in one of the genes encoding one of the three α-chains of collagen VI (COLVI), a component of the skeletal muscle extracellular matrix. Nowadays, an unresolved question is to understand how alteration of COLVI located outside the muscle cells leads to functional modifications in muscle fibers. The zebrafish model col6a1^Δex14 is currently the unique animal model of the disease since it is the only model to reproduce a mutation that is the most frequently found in BM patients. In patient and col6a1^Δex14 zebrafish muscles, the structure of the sarcoplasmic reticulum has been found to be altered, thus suggesting dysfunction in intracellular Ca²⁺ handling and/or in ion channels that are known to control Ca²⁺ homeostasis and to play pivotal roles in muscle function and pathogenesis. Therefore, our project aims at exploring the properties of ion channels and intracellular Ca²⁺ regulation using electrophysiological approaches and intracellular Ca²⁺ measurement at rest and during activity in isolated muscle fibers from col6a1^Δex14 zebrafish. On one hand, this project should contribute to decipher how alteration in an extracellular matrix component transduces pathogenic signals within muscle fiber and should possibly lead to identify therapeutic targets for this currently incurable disease. On the other hand, because functional studies on zebrafish muscle cells are scarce, this project will provide a sound database on the electrophysiological properties of this cell model.