Chapitre II : Les marqueurs biologiques de la tendreté I.I dentification de nouveaux marqueurs biologiques dans la tendreté I.1. Les apports de la génomique La stratégie des analyses de génomique fonctionnelle a consisté à comparer les signatures moléculaires (Transcriptomique, Protéomique) dans des groupes d’échantillons musculaires à l’origine de viande de faible (T-) et de haut niveau de tendreté (T+) constitués à partir de mesures sensorielles et/ou instrumentales de la tendreté (Bernard et al., 2007 ; Bouley et al., 2004 ; Chaze et al., 2009b ; Hocquette et al., 2007a) (Figure 11). Les biomarqueurs identifiés sur la base de leur expression différentielle, représentent diverses fonctions biologiques impliquées dans la structure, la contraction et le métabolisme musculaire ou encore le stress oxydant et l’apoptose (pour revue de (Picard, 2012; Picard et al., 2010 ; Picard et al., 2011). I.1.1. Protéines de structure Plusieurs protéines de structure telles que l’Actine-α, la myosin binding protein H (MyBP-H), et la CapZβ présentent des différences d’abondance entre des lots de tendreté extrêmes. Par exemple, l’abondance de l’Actine-α a été trouvée corrélée positivement avec la tendreté dans Introduction bibliographique 38 les trois principales races à viande française Charolaise, Limousine et Blonde d’Aquitaine (Chaze et al., 2009a). Au cours de la maturation de la viande, cette protéine subit des modifications dues à son clivage par les systèmes protéolytiques. Dans une étude de Jia et al. (2006) une diminution post-mortem de la cofiline a été détectée au sein des deux muscles ST et LT. Cette protéine impliquée dans la polymérisation de l’Actine, chute plus rapidement dans le muscle ST moins tendre. I.1.2. Protéines contractiles et métaboliques L’ensemble des résultats obtenus en comparant deux lots de tendreté (élevée ou faible) (Bouley, 2004; Chaze et al., 2009a; Hocquette et al., 2007b) montre, pour le muscle Longisimus thoracis (entrecôte), que des protéines représentatives du type rapide glycolytique sont plus abondantes dans les viandes les plus dures. C’est le cas de la phosphoglucomutase (PGM), de la lactate déshydrogénase-B (LDH-B), de la triophosphate isomérase en races Charolaise et Salers, de la glycéraldéhyde 3 phosphate déshydrogénase (GAPDH) en race Limousine, des isoformes de Troponine T rapide (TnTr) en races Charolaise et Blonde d’Aquitaine, et de la β-enolase en races Limousine et Blonde d’Aquitaine. D’autres enzymes du métabolisme glycolytique ont été identifiées comme de bons prédicteurs de la tendreté : la glycéraldéhyde-3-phosphatedehydrogenase (GAPDH), la phosphoglycerate kinase (Jia et al., 2006), la phosphopyruvate hydratase (Choi et al., 2010 ; Laville et al., 2009), la pyruvate kinase (Laville et al., 2009 ; Polati et al., 2012). L’aldéhyde dehydrogenase impliquée dans la conversion directe du glycéraldéhyde en 2-phosphoglycerate, augmente en période post-mortem (Jia et al., 2006). L’isoforme MyHC IIx (rapide glycolytique) a été révélée plus abondante dans les LT les plus durs dans plusieurs études (Picard et al., 2012). Au contraire, les protéines caractéristiques du type lent oxydatif sont plus abondantes dans les muscles LT les plus tendres. Morzel et al. (2008) identifient la succinate déshydrogénase (SDH, enzyme du métabolisme oxydatif) comme le meilleur prédicteur de la tendreté. D'autres résultats au niveau des transcrits, ont mené à des conclusions semblables sur le rapport entre le métabolisme oxydatif et la tendreté dans le muscle LT. Par exemple les enzymes oxydatives suivantes ont été proposées comme marqueurs de tendreté : la beta-hydroxyacyl CoA-dehydrogenase (HADH), le cytochrome c, la succinylCo-A synthase, l’isocitrate deshydrohénase (pour revue (Ouali et al., 2013). Introduction bibliographique 39 I.1.3. Protéines du métabolisme du calcium Plusieurs protéines impliquées dans le métabolisme du calcium ont été identifiées comme marqueurs positifs de la tendreté. La glycoprotéine du réticulum sarcoplasmique 53 kDa (SR53G) est associée au cycle du calcium, et la modification de son expression pourrait être liée à la contraction musculaire et à l’activité des protéases calcium dépendantes. D’autre part, la parvalbumine (PV), impliquée dans le cycle du calcium, est corrélée positivement à la tendreté de la viande dans des races à viandes (Charolaise et Limousine) (Bouley et al., 2004). Cette protéine possède des propriétés structurales lui conférant une forte affinité pour les ions calcium particulièrement dans des fibres rapides entre le cytoplasme et le réticulum sarcoplasmique (Guth and Samaha, 1969). L’abondance de La myosin light chain 2 (MLC2), possédant un site de fixation du calcium, est corrélée négativement avec la tendreté (Bouley et al., 2004). Dans le lot de tendreté supérieure, on détecte une augmentation de la forme phosphorylée de la protéine MLC2 à forte affinité pour le calcium et une diminution de la forme non phosphorylée. Les protéines du cycle du calcium semblent donc fortement impliquées dans la tendreté de la viande, cela est à relier au rôle important du calcium dans la maturation (Ouali, 1992). Plusieurs membres de la famille des annexines, les annexines A1 et A6 ont été rapportées comme impliquées dans la tendreté. L’abondance de ces protéines impliquées dans la régulation du calcium, est fortement modifiée en phase post-mortem (Zhao et al., 2012), (Bjarnadottir et al., 2012). I.1.4. Protéines de stress thermique (Hsps) Un ensemble de protéines de la famille des protéines de choc thermique (Heat Shock, Hsp) a été révélé comme marqueur de la tendreté au niveau du transcrit ou de la protéine dans différentes expérimentations. L’étude de Bernard et al. (2007) a montré en particulier une corrélation négative entre l’expression du gène DNAJA1 et la tendreté. Ce gène code pour une protéine chaperonne de la famille des Hsps appelée Hsp40. Cette protéine intervient dans l’import des protéines dans la mitochondrie et inhibe le mécanisme d’apoptose en interaction avec une autre protéine chaperonne, la Hsp70. L’activité anti-apoptotique de cette dernière pourrait ralentir le processus de mort cellulaire durant les premières phases de la maturation Introduction bibliographique 40 en accord avec la théorie de Ouali et al. (2006). Dans le cadre du programme ANR2 (MUGENE Genanimal – APIS-GENE), des analyses transcriptomiques ont permis de mettre en évidence d’autres gènes codant pour des Hsps plus exprimés dans les viandes dures, parmi lesquels Dnaja1, Dnaja11 et HspB1. Les niveaux d’expression d’autres gènes codant les protéines sont positivement corrélés à la force de cisaillement (Bernard et al., 2007 ; Hocquette et al., 2012). Un groupe de 4 transcrits de Hsp (HspB1, Dnaja1, HspH1 et HspA8 permet d’expliquer 44% de la variabilité de la tendreté chez des bovins du même dispositif (Hocquette et al., 2012). D’autre part, Capetanaki et al. (2007) ont montré que le gène Cryab est sous exprimé dans les muscles de bovins produisant une viande de tendreté supérieure. Ce gène code pour l’αB-crystalline qui joue un rôle important dans la protection des filaments myofibrillaires en prévenant leur agrégation. La sous-expression de cette protéine accélèrerait la dégradation des filaments myofibrillaires, et par conséquence augmenterait la tendreté (Guillemin et al., 2009). Au niveau protéique, plusieurs travaux ont identifié les protéines Hsp27 et αB-crystalline comme marqueurs de tendreté (Bouley et al., 2004 ; Herrera-Mendez et al., 2006 ; Morzel et al., 2008). Dans le muscle Semitendinosus (ST), l’abondance des Hsps est corrélée à la mesure de Warner-Bratzler (WB), le groupe des Hsp20s présentant une corrélation négative avec la mesure de WB au contraire des Hsp70s. I.1.5. Protéines de protection contre le stress oxydant Des protéines comme la superoxyde dismutase (Sod1), la peroxyredoxine 6 (Prdx6) ou encore Park7 (Dj1) intervenant dans le stress oxydant ont été révélées comme marqueurs de tendreté dans plusieurs études (pour revue de Picard et al., 2012). Chez les bœufs, la Sod1 est corrélée positivement avec la mesure de WB (+0,43) au niveau du ST. En suivant une approche descriptive basée sur l’établissement de classes de tendreté effectuées à partir des notes de tendreté globale, Guillemin et al. (2012) ont pu générer les premières équations fiables de prédiction de la tendreté sur un système d’élevage français. Certaines protéines comme Prdx6 et Hsp27 représentent des paramètres importants dans ces équations. Ces résultats ont montré l’importance du stress oxydant, par la validation de Prdx6 et son implication dans la tendreté à la fois dans les muscles ST et LT. D’autre part, différents Figure 12. Interactomes musculaires construits à partir de 24 marqueurs protéiques de tendreté A. Interactome musculaire de tendreté du muscle Longissimus thoracis « Base de donnée MIMI » (Guillemin et al., 2011) Détail d’un sous-réseau centré sur HspB1 (Hsp27) B. Interactome des interactions protéine – protéine « Base de donnée STRING » Les entités représentent les protéines, et les arrêtes les relations entre les protéines. STRING: Search Tool for the Retrieval of Interacting Genes/Proteins (http://string-db.or) MIMI: Michigan Molecular interactions (http://www.eecs.umich.edu/db/mimi) Introduction bibliographique 41 travaux ont permis de valider la Hsp27 comme marqueur négatif de tendreté (Bernard et al., 2007 ; Hwang et al., 2005 ; Kim et al., 2008). Dans le document Invalidation du gène codant pour la Heat shock protein 27 chez la souris : un modèle pour comprendre le rôle de ce bio-marqueur de la tendreté de la viande bovine (Page 54-59)
