Developing new strategies to limit MuRF1/ TRIM63-mediated muscle protein loss

Développement de nouvelles stratégies pour limiter la perte de protéines musculaires médiée par MuRF1/ TRIM63 Plusieurs conditions cataboliques (désuétude, cachexie, ou vieillissement) sont caractérisées par une perte de masse et de force musculaire principalement due à une augmentation de la protéolyse des muscles squelettiques. Lorsqu'elle se prolonge dans le temps, cette faiblesse musculaire contribue à la détérioration de la santé des patients, compromet les traitements et est associée à une mortalité accrue. Dans ce contexte, la protéolyse est principalement orchestrée par le système Ubiquitin Proteasome (UPS). Parmi les différents acteurs de l'UPS, MuRF1/TRIM63 est une ubiquitine-ligase E3 de type RING considérée comme un composant clé de ce processus et donc un candidat de choix pour des traitements pharmacologiques. Cependant, MuRF1/TRIM63 est dépourvue d'activité catalytique et dépend de la présence d'enzymes UBE2 (E2) pour cibler les protéines en vue de leur dégradation dépendante du protéasome. A ce jour, aucun traitement efficace pour prévenir ou limiter la fonte musculaire n'a été découvert. Ce projet de thèse visait donc à combler en partie cette lacune en comprenant les mécanismes de l'atrophie musculaire impliquant MuRF1/TRIM63, afin de développer des stratégies pour prévenir ou limiter la perte de protéines musculaires. En combinant des approches in vitro et in cellulo, nous avons caractérisé les interactions entre MuRF1/TRIM63 et certains de ses substrats majeurs (alpha-actine, chaîne lourde de la myosine [MyHC], etc.) Nous avons montré que l'identité du substrat affecte différentiellement l'interaction entre MuRF1 et plusieurs enzymes E2, UBE2L3, UBE2J1 et UBE2J2. Parmi les différentes enzymes E2, UBE2L3 est apparue comme la plus efficace dans les myotubes C2C12 cataboliques, un effet principal étant observé sur la dégradation des protéines contractiles (alpha-actine et MyHC). En conséquence, le knockdown d'UBE2L3 dans les muscles du Tibialis anterior a induit une hypertrophie chez les souris traitées à la dexaméthasone tandis que la surexpression d'UBE2L3 a aggravé l'atrophie musculaire. En ce qui concerne les UBE2J1 et UBE2J2, à l'heure actuelle, nous ne pouvons pas complètement exclure un rôle sur l'atrophie musculaire. Enfin, en réalisant un criblage à haut débit de composés à petites molécules, nous avons trouvé huit inhibiteurs protéine-protéine potentiels pour perturber les couples MuRF1-UBE2J1 ou MuRF1- UBE2J2. Nos résultats démontrent que les mécanismes impliqués dans la dégradation des protéines contractiles sont plus compliqués que prévu, avec une interaction entre MuRF1, une enzyme E2 et le substrat lui-même. Décrypter les mécanismes biochimiques exacts de la dégradation des protéines sarcomériques est donc obligatoire pour développer de futures stratégies thérapeutiques.