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Impesanteur et déconditionnement musculaire : Prévention des infiltrations graisseuses intramusculaires

Description

Le tissu musculaire strié squelettique possède une grande plasticité, lui permettant de pouvoir se remodeler en réponse à différents stress. Lors d’une inactivité chronique, d’un séjour en impesanteur, ou lors du vieillissement, le système musculaire est fragilisé et subit un processus de déconditionnement (Chopard et al., 2009, Brioche et al., 2016). Ce dernier se caractérise principalement par une perte de masse et de force non proportionnelle, une augmentation de la fatigabilité, le développement d’une insulino-résistance et d’une accumulation d’infiltrations graisseuses (amas d’adipocytes intermusculaires ou IMAT pour « InterMuscular Adipose Tissue) (Williams et al., 2009). 

Depuis plusieurs années, les recherches de notre groupe sont, en partie, centrées sur l’étude des infiltrations graisseuses accrues lors du déconditionnement et ont déjà fait l’objet de plusieurs publications (Arrighi et al., 2015, Pagano et al., 2015, Pagano et al., 2018). Le projet de thèse s’inscrit ainsi dans la continuité de cette thématique. L'installation de ces IMATs est marquée et significative dans des modèles de déconditionnement musculaire tel que le vieillissement (Song et al., 2004, Cree et al., 2004, Ryall et al., 2008), l'immobilisation (unilateral limb suspension) (Manini et al., 2007, Trudel et al., 2010) ou encore dans des populations pathologiques telles que le diabète, la camptocormie et les dystrophies musculaires progressives (Hosoyama et al., 2009). Par contre, très peu de publications sont centrées sur l’étude du processus spécifique de l’accumulation des infiltrations graisseuses lors d’une exposition chronique à l’impesanteur, réelle ou simulée, et sur l’évaluation des contremesures (en particulier l’évaluation et la compréhension des effets de l’exercice physique).

Nous avons récemment mis à profit le modèle de déconditionnement musculaire humain d'immersion sèche pour montrer que seulement trois jours d'hypokinésie permettaient d'initier les processus adipogéniques avec notamment une prolifération des progéniteurs adipeux « FAPs », alors que la quantification des IMATs par IRM n'avait pas encore révélé de différence entre conditions pré et post (Pagano et al., 2018). Dans la continuité, et pour le présent projet de thèse, nous allons bénéficier de deux projets humains d’impesanteur simulée, celuid’immersion sèche (Toulouse, France) et celui de bed rest (Canada, cf co-financement projet de thèse).

Le projet de dry immersion de 5 jours sera conduit prochainement sous l’égide du CNES à MEDES dans lequel nous allons pouvoir poursuivre nos investigations et comparer l'évolution des processus adipogéniques à l'expérimentation passée dry immersion 3 jours. Le protocole consistera au recrutement de 20 hommes sains et à la constitution de deux groupes, contrôle et contremesure. Nous pourrons également valider ou non, les effets préventifs de la contremesure « thigh

cuffs », à la fois sur les paramètres classiques du déconditionnement (atrophie, perte de force, déséquilibre de la balance protéique, atteinte du métabolisme aérobie) mais également sur l’accumulation des infiltrations graisseuses. 

Le projet de bed rest se déroulera au Canada sous l’égide de l’Agence Spatiale Canadienne (ASC) et les Instituts de Recherche en Santé du Canada (IRSC). Ce projet se déroulera dans le cadre du co-financement de thèse et de l’apport de financement de Bernard Jasmin, avec qui nous collaborons depuis plusieurs années. Ce bed rest a pour objectif de développer les méthodes de soins apportés au public âgé pendant une période d’inactivité et d’augmenter leur qualité de vie, ainsi que de développer un programme d’activité physique efficace pour maintenir un tissu musculaire sain chez les astronautes. Il se définit globalement par un programme d’entraînement chez un public âgé durant une période d’inactivité de 14 jours. 24 sujets (hommes et femmes de 55 à 65 ans) seront recrutés et répartis dans deux groupes (n=12), un groupe alité contrôle et un groupe alité réalisant un entraînement (en position alitée) comme méthode de prévention. Cet entraînement comprendra 60 minutes d’exercice physique par jour, réparties en 3 sessions, c’est-à-dire trois modalités d’exercice : exercice de type aérobie, exercice en résistance et exercice intermittents à haute intensité (HIIT, High Intensity Interval Training). Pour les deux projets humains, des biopsies musculaires (vaste latéral du quadriceps) seront effectuées avant et après période d’inactivité (juste avant la remise en charge).

Le projet humain de bed rest nous permettra pour la première fois d’évaluer les effets de l’exercice physique sur l’accumulation des infiltrations graisseuses. La pratique chronique de l'exercice physique est associée à une diminution de l'accumulation d'IMAT dans les populations saines (Goodpaster et al., 2008, Wroblewski et al., 2011) et la littérature fait état de dialogue entre myocytes et progéniteurs avec notamment l'ensemble des myokines relarguées par les muscles actifs. Le projet de thèse s'orientera ainsi vers ce dialogue entre progéntieurs fibro-adipeux (FAPs), myocytes et cellules satellites dans une situation d'hypodynamie versus exercice afin d'identifier les acteurs moléculaires favorisant ou inhibant le développement des IMAT. 

En parallèle aux expérimentations humaines et selon l’avancé ou les contraintes de calendrier, des expérimentations animales et cellulaires complémentaires pourront être effectuées puisque le laboratoire en possède toute l’expertise. Nous développerons un modèle d'exercice in vitro nommé EPS (electrical pulse stimulation (Nedachi et al., 2008) sur cultures primaires murine et humaine afin d'étudier le dialogue entre progéniteurs fibro-adipeux (FAPs) et myocytes actifs sur la base de co-cultures. Cet axe cellulaire nous permettra d'avancer sur le plan fondamental en identifiant les myokines actrices du dialogue. 

Les résultats de ce projet de thèse contribueront aux avancés scientifiques dans le secteur spatial et plus particulièrement dans le contexte des vols habités de courte ou longue durée, mais également dans le secteur clinique, au regard des situations d’alitement prolongé et d’immobilisation, mais également au regard des problématique du vieillissement. Ces travaux contribueront également à l’avancé des connaissances concernant les effets positifs de l’exercice physique en mesure de prévention.

Le doctorant développera ses travaux au sein de l’équipe « Remodelage Musculaire et Signalisation » du laboratoire et s’impliquera pleinement dans des expérimentations d’impesanteur simulée (dry immersion et/ou bed rest), ainsi que dans des expérimentations d’inactivité musculaire chronique (modèle animaux et cellulaires).

Profil

Etudiant master 2

Description de la structure
Laboratoire d'accueil : DMEM, Montpellier
Directeur(rice) de thèse/recherche : CHOPARD angèle
E-mail du directeur(rice) de thèse/recherche : angele.chopard@umontpellier.fr
Responsable Cnes de l'offre : GAUQUELIN-KOCH Guillemettre

Pour postuler à cette offre, nous vous invitons à vous rapprocher du directeur/rice de thèse et compléter avec son aide la partie cofinancement  du formulaire en ligne (Répondre à l’offre)  pour le 1er avril 2019.

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