La fusion des myoblastes

La fibre musculaire multinucléée larvaire est produite par fusion des myoblastes et sa taille est notamment déterminée par le nombre d’événements de fusion (Bate, 1990). Le processus de fusion se fait suivant les mêmes grandes étapes que chez les vertébrés : migration des cellules qui vont fusionner l’une vers l’autre, reconnaissance, adhésion, remodelage du cytosquelette et fusion à proprement parler. De nombreux gènes impliqués dans ce processus sont d’ailleurs conservés. Cependant, cette étape a deux particularités chez la Drosophile par rapport à la fusion vertébrée :

(i) La fusion est asymétrique : elle a lieu entre une cellule fondatrice (FC) et plusieurs myoblastes compétents à la fusion (FCM) (Bate, 1990). Après fusion avec la FC ou le myotube en formation, le noyau du FCM nouvellement

Synthèse bibliographique

- 43 - incorporé perd l’expression de lmd et adopte le programme transcriptionnel de la FC (Beckett and Baylies, 2006).

(ii) La fusion a lieu en deux temps : une première vague de fusion se produit au cours des stades embryonnaires 12 et 13 entre une FC et deux à trois FCM et donne naissance à un précurseur musculaire. Puis une seconde vague de fusion prend place aux stades 14 et 15 entre un précurseur musculaire et quelques FCM afin de former un myotube (Beckett and Baylies, 2007).

• Migration

Les FCMs forment des filopodes en direction des FCs ou myotubes en formation avec lesquels ils vont fusionner (Richardson et al., 2007; Gildor et al., 2009). Leur migration est dirigée par l’expression de dumbfounded (duf) et roughest (rst) au niveau des FCs et met en jeu des réarrangements du cytosquelette d’actine (Ruiz-Gomez et al., 2000; Strunkelnberg et al., 2001; Gildor et al., 2009). Aucune des protéines vertébrées impliquées dans la migration des myoblastes ne possède d’orthologue chez la Drosophile qui interviendrait à cette étape (Abmayr and Pavlath, 2012). Seul le processus est conservé.

• Reconnaissance et adhésion FC/FCM

Les FCs expriment spécifiquement la protéine Duf (Kirre) et les FCMs la protéine Stick- and-Stones (Sns) (Bour et al., 2000; Ruiz-Gomez et al., 2000). En plus de leur implication dans la migration des FCM, ces protéines membranaires, qui possèdent des domaines immunoglobulines interagissent pour permettre la reconnaissance et l’adhésion des myoblastes. Deux autres protéines membranaires à domaines immunoglobulines sont impliquées dans cette reconnaissance : Rst (Irre) majoritairement exprimée dans les FCs et Hibris (Hbs), un paralogue de Sns exprimé dans les FCMs (Artero et al., 2001; Strunkelnberg et al., 2001) (Figure 34). Cependant, les mutants hbs ne présentent pas de défaut de fusion et Hbs ne sauve que très peu d’évènements de fusion dans les mutants sns (Shelton et al., 2009). Duf et Sns sont les orthologues respectifs de Kirrel et Nephrin tous deux impliqués dans la reconnaissance des myoblastes du poisson-zèbre et de la souris (Srinivas et al., 2007; Sohn et al., 2009). De manière intéressante, il a été montré chez la souris que Nephrin est impliqué dans la fusion de manière asymétrique. L’expression de Nephrin serait en effet requise dans les myoblastes mais pas dans les myotubes, rappelant le rôle de Sns chez la Drosophile (Sohn et al., 2009).

• Remodelage du cytosquelette et fusion

Au niveau du point de contact nouvellement établi, il se forme un focus d’actine F de manière prédominante dans le FCM et sous forme de fin feuillet dans le FC (Kesper et al., 2007; Sens et al., 2010). La formation du focus est déclenchée par les molécules d’adhésion mais la polymérisation de l’actine dépend du complexe Arp2/3 (Actin Regulatory Protein 2/3)

décrit dans la fusion chez les vertébrés alors que la contribution à la fusion des orthologues des protéines représentées dans une ellipse n’a pas été décrite.

Synthèse bibliographique

- 44 - (Richardson et al., 2007). Par ailleurs, se mettent en place des complexes protéiques appelés FuRMAS (Fusion Restricted Myogenic Adhesive Structure) qui permettent de restreindre le cœur d’actine à la zone de contact (Kesper et al., 2007; Richardson et al., 2007). Un certain nombre de protéines faisant le lien entre les protéines transmembranaires d’adhésion et Arp2/3 sont connues et bien conservées avec les vertébrés pour la plupart (Figure 34).

Dans les FCs, la protéine Rolling pebbles/Antisocial (Rols/Ants) est présente et interagit avec Duf, avec la protéine Myoblast City (Mbc) et comme il a été montré tout récemment avec Mhcl (Myosin heavy chain-like) (Chen and Olson, 2001; Bonn et al., 2012). Mbc possède une activité GEF (Guanine-nucleotide Exchange Factor) qui permet d’activer Rac1 et Rac2, des GTPases de la famille Rho (Erickson et al., 1997; Hall, 1998; Nolan et al., 1998). Une fois activées, ces GTPases activent à leur tour SCAR en régulant le complexe multi-protéique Kette/Sra-1-CYFIO-Pir121/HSPC300 (Richardson et al., 2007). SCAR active enfin le complexe Arp2/3 (Richardson et al., 2007). La protéine Loner/Schizo présente uniquement dans les FCs et dont la localisation est dépendante de Duf, permet également la fusion des myoblastes en régulant la voie Rac (Chen et al., 2003). Il a été montré récemment que Dreadlocks (Dock) interagit physiquement avec Duf et permet probablement lui aussi l’activation de SCAR (Kaipa et al., 2013).

Dans les FCMs, trois voies permettent l’activation de Arp2/3. Deux d’entre elles sont similaires, bien qu’avec des variantes, à celles décrites dans les FCs et passent par Mbc (Haralalka et al., 2011) ou Dock (Kaipa et al., 2013) pour activer SCAR. Dans le cas de Mbc, son activation est permise par Crk, un interacteur physique de Sns spécifique des FCMs. Quant à Dock, il interagit physiquement avec Sns et Hbs. La troisième voie fait intervenir un second activateur du complexe Arp2/3, WASp (Massarwa et al., 2007). WASp est lui-même activé par Crk qui interagit à la fois avec Sns et Wip (WASp interacting protein), son propre partenaire (Berger et al., 2008). Une dernière alternative récemment suggérée est que Dock puisse activer WASp et Wip (Kaipa et al., 2013) pour permettre la fusion.

• Régulation de la fusion muscle-spécifique

L’ensemble des gènes décrits ci-dessus est nécessaire pour l’ensemble des muscles larvaires. Cependant, chaque muscle possède un nombre de noyaux qui lui est propre. Des travaux menés au laboratoire ont montré que les gènes d’identité déterminent spécifiquement le nombre d’événements de fusion dans un muscle donné en régulant différentiellement l’expression de plusieurs gènes codant des protéines du cytosquelette (Bataille et al., 2010). Il s’agit des gènes Muscle protein 20 (Mp20), Paxillin (Pax) et m-spondin (mspo), cibles des gènes d’identité eve, slouch (slou/S59) et ladybird (lb).