Des liens entre métabolisme et régulation épigénétique des cellules souches musculaires

Emerging links between metabolism and epigenetic regulation of muscle stem cells

¹ Meakins-Christie Laboratories et Translational Research in Respiratory Diseases Program, Research Institute of the McGill University Health Centre, Montréal, Québec, Canada
² Département de Biologie Médicale, Université du Québec à Trois-Rivières, Trois-Rivières, Québec, Canada
³ Centre Armand-Frappier santé biotechnologie, Institut national de la recherche scientifique (INRS), Unité de recherche mixte INRS-UQAC en santé durable, Laval, Québec, Canada

^* marie-claude.sincennes@inrs.ca

Résumé

La régénération musculaire dépend de la capacité des cellules souches musculaires, aussi appelées cellules satellites, à proliférer et à se différencier pour réparer les muscles endommagés. En l’absence de dommage, ces cellules sont quiescentes : elles ne prolifèrent pas et présentent un métabolisme réduit. Des études récentes ont révélé l’existence de liens entre la régulation épigénétique et le métabolisme des cellules souches musculaires. Dans cette synthèse, nous discutons les modifications épigénétiques des histones et les voies métaboliques qui ont été observées dans les cellules souches musculaires quiescentes et qui sont à l’origine de leur activation en réponse à une blessure.

Abstract

Muscle regeneration in response to injury or exercise relies on the ability of muscle stem cells to proliferate and differentiate to repair the damage. In the absence of damage, muscle stem cells are quiescent: they do not proliferate and have a very low metabolism. Recent studies have linked the metabolic state of the adult muscle stem cell to its epigenetic regulation. This article synthesizes the known concepts about histone modifications and metabolic pathways found in quiescent muscle stem cells, as well as the metabolic and epigenetic changes leading to muscle stem cell activation in response to injury. Here, we discuss the heterogeneity in quiescent stem cell metabolism and compare the metabolism of quiescent and activated muscle stem cells, and describe the epigenetic changes related to their activation. We also discuss the involvement of SIRT1, an important effector of muscle stem cells metabolism, together with the effects of aging and caloric restriction.