Autophagy, a Highly Regulated Intracellular System Essential to Skeletal Muscle Homeostasis — Role in Disease, Exercise and Altitude Exposure

Autophagy is an evolutionarily conserved intracellular system that selectively eliminates protein aggregates, damaged organelles, and other cellular debris. It is a self-cleaning process critical for cell homeostasis in conditions of energy stress. Autophagy has been until now relatively overlooked in skeletal muscle, but recent data highlight its vital role in this tissue in response to several stress conditions. The most recognized sensors for autophagy modulation are the adenosine monophosphate (AMP)-activated protein kinase (AMPK) and the mechanistic target of rapamycin (MTOR). AMPK acts as a sensor of cellular energy status by regulating several intracellular systems including glucose and lipid metabolisms and mitochondrial biogenesis. Recently, AMPK has been involved in the control of protein synthesis by decreasing MTOR activity and in the control of protein breakdown programs. Concerning proteolysis, AMPK notably regulates autophagy through FoxO transcription factors and Ulk1 complex. In this chapter, we describe the functioning of the different autophagy pathways (macroautophagy, microautophagy, and chaperone-mediated autophagy) in skeletal muscle and define the role of macroautophagy in response to physical exercise, a stress that is well assumed to be a key strategy to counteract metabolic and muscle diseases. The effects of dietary factors and altitude exposure are also discussed in the context of exercise

The eukaryotic initiation factor eIF3f in skeletal muscle : study in vitro and animal models generation

Le facteur d'initiation de la traduction eIF3f est une des sous-unités constituant le facteur d'initiation de la traduction eIF3. Au niveau musculaire la surexpression de eIF3f dans les myotubes induit une hypertrophie associée à une augmentation de la synthèse protéique. A l'inverse, l'inhibition de l'expression de eIF3f entraîne une atrophie associée à une diminution de la synthèse protéique. Ce travail de thèse a permis (i) in vitro de mettre en évidence les fonctions inhibitrices du facteur eIF3f au cours de la prolifération des myoblastes C2C12 et par une étude transcriptomique sur les fractions polysomales de caractériser les ARNm recrutés par eIF3f dans des conditions hypertrophiques; et (ii) de créer des lignées de souris inactivées pour eIF3f (souris KO eIF3f) et surexprimant eIF3f dans le muscle (souris transgénique eIF3f K5-10R) afin d'étudier in vivo l'impact de la modification de l'expression de eIF3f sur la régulation de la masse musculaire.The eukaryotic initiation factor eIF3f is one of the subunits of the translation initiator complex eIF3 required for several steps in the initiation of mRNA translation. In skeletal muscle, recent studies have demonstrated that eIF3f overexpression in myotubes exerts a hypertrophic activity associated to an increase in protein synthesis. This thesis shed light on muscle eIF3f functions by (i) characterizing in vitro the antiproliferative activity of this factor in C2C12 myoblasts and the RNAs recruited by eIF3f on polysomal fractions in hypertrophied myotubes and (ii) generating mice strains inactivated for eIF3f (eIF3f KO mice) and overexpressing eIF3f specifically in muscle (eIF3f K5-10R transgenic mice) to study in vivo the impact of eIF3f modulation on the muscular mass homeostasi

Le facteur d'initiation de la traduction eIF3f dans le muscle squelettique : étude<em> in vitro</em> et obtention de modèles animaux

The eukaryotic initiation factor eIF3f is one of the subunits of the translation initiator complex eIF3 required for several steps in the initiation of mRNA translation. In skeletal muscle, recent studies have demonstrated that eIF3f overexpression in myotubes exerts a hypertrophic activity associated to an increase in protein synthesis. This thesis shed light on muscle eIF3f functions by (i) characterizing in vitro the antiproliferative activity of this factor in C2C12 myoblasts and the RNAs recruited by eIF3f on polysomal fractions in hypertrophied myotubes and (ii) generating mice strains inactivated for eIF3f (eIF3f KO mice) and overexpressing eIF3f specifically in muscle (eIF3f K5-10R transgenic mice) to study in vivo the impact of eIF3f modulation on the muscular mass homeostasisLe facteur d'initiation de la traduction eIF3f est une des sous-unités constituant le facteur d'initiation de la traduction eIF3. Au niveau musculaire la surexpression de eIF3f dans les myotubes induit une hypertrophie associée à une augmentation de la synthèse protéique. A l'inverse, l'inhibition de l'expression de eIF3f entraîne une atrophie associée à une diminution de la synthèse protéique. Ce travail de thèse a permis (i) in vitro de mettre en évidence les fonctions inhibitrices du facteur eIF3f au cours de la prolifération des myoblastes C2C12 et par une étude transcriptomique sur les fractions polysomales de caractériser les ARNm recrutés par eIF3f dans des conditions hypertrophiques; et (ii) de créer des lignées de souris inactivées pour eIF3f (souris KO eIF3f) et surexprimant eIF3f dans le muscle (souris transgénique eIF3f K5-10R) afin d'étudier in vivo l'impact de la modification de l'expression de eIF3f sur la régulation de la masse musculaire

Le facteur d'initiation de la traduction eIF3f dans le muscle squelettique (étude in vitro et obtention de modèles animaux)

Le facteur d'initiation de la traduction eIF3f est une des sous-unités constituant le facteur d'initiation de la traduction eIF3. Au niveau musculaire la surexpression de eIF3f dans les myotubes induit une hypertrophie associée à une augmentation de la synthèse protéique. A l'inverse, l'inhibition de l'expression de eIF3f entraîne une atrophie associée à une diminution de la synthèse protéique. Ce travail de thèse a permis (i) in vitro de mettre en évidence les fonctions inhibitrices du facteur eIF3f au cours de la prolifération des myoblastes C2C12 et par une étude transcriptomique sur les fractions polysomales de caractériser les ARNm recrutés par eIF3f dans des conditions hypertrophiques; et (ii) de créer des lignées de souris inactivées pour eIF3f (souris KO eIF3f) et surexprimant eIF3f dans le muscle (souris transgénique eIF3f K5-10R) afin d'étudier in vivo l'impact de la modification de l'expression de eIF3f sur la régulation de la masse musculaire.The eukaryotic initiation factor eIF3f is one of the subunits of the translation initiator complex eIF3 required for several steps in the initiation of mRNA translation. In skeletal muscle, recent studies have demonstrated that eIF3f overexpression in myotubes exerts a hypertrophic activity associated to an increase in protein synthesis. This thesis shed light on muscle eIF3f functions by (i) characterizing in vitro the antiproliferative activity of this factor in C2C12 myoblasts and the RNAs recruited by eIF3f on polysomal fractions in hypertrophied myotubes and (ii) generating mice strains inactivated for eIF3f (eIF3f KO mice) and overexpressing eIF3f specifically in muscle (eIF3f K5-10R transgenic mice) to study in vivo the impact of eIF3f modulation on the muscular mass homeostasisMONTPELLIER-BU Médecine UPM (341722108) / SudocSudocFranceF

Implication physiologique du facteur d'initiation de la traduction eIF3f dans ledéveloppement musculaire: Caractérisation des souris Knock-Out eIF3f.

Le facteur d'initiation de la traduction eIF3f est une des sous-unités constituant le facteur d'initiation dela traduction eIF3 nécessaire à l'initiation de la traduction des ARNm. Dans le muscle squelettique, desétudes effectuées au laboratoire ont démontré que ce facteur joue un rôle important dans lamaintenance de la masse musculaire squelettique. Ainsi, la surexpression de eIF3f entraine unehypertrophie associée à une augmentation de la synthèse protéique via la voie mTORC1. De plus,eIF3f, substrat de l'ubiquitin ligase MAFbx, est dégradé par le protéasome dans des conditionsatrophiques. L'importance biologique de l'adressage vers le protéasome est soulignée par le fait quel'expression d'un mutant de eIF3f insensible à la polyubiquination par Mafbx entraine à une protectioncontre l'atrophie induite par le jeûne ainsi qu'une hypertrophie. La majorité de ces études ayant étéréalisée in vitro sur des modèles cellulaires, nous avons développé des souris dont le gène codantpour eIF3f a été inactivé. Nos résultats montrent d'une part que ce facteur est indispensable audéveloppement embryonnaire et d'autre part qu'il est impliqué dans la régulation de la massemusculaire et de son métabolisme

Implication physiologique du facteur d'initiation de la traduction eIF3f dans ledéveloppement musculaire: Caractérisation des souris Knock-Out eIF3f.

Le facteur d'initiation de la traduction eIF3f est une des sous-unités constituant le facteur d'initiation dela traduction eIF3 nécessaire à l'initiation de la traduction des ARNm. Dans le muscle squelettique, desétudes effectuées au laboratoire ont démontré que ce facteur joue un rôle important dans lamaintenance de la masse musculaire squelettique. Ainsi, la surexpression de eIF3f entraine unehypertrophie associée à une augmentation de la synthèse protéique via la voie mTORC1. De plus,eIF3f, substrat de l'ubiquitin ligase MAFbx, est dégradé par le protéasome dans des conditionsatrophiques. L'importance biologique de l'adressage vers le protéasome est soulignée par le fait quel'expression d'un mutant de eIF3f insensible à la polyubiquination par Mafbx entraine à une protectioncontre l'atrophie induite par le jeûne ainsi qu'une hypertrophie. La majorité de ces études ayant étéréalisée in vitro sur des modèles cellulaires, nous avons développé des souris dont le gène codantpour eIF3f a été inactivé. Nos résultats montrent d'une part que ce facteur est indispensable audéveloppement embryonnaire et d'autre part qu'il est impliqué dans la régulation de la massemusculaire et de son métabolisme

Physiological implication of the eukaryotic initiation factor eIF3f in the muscular homeostasis

Physiological implication of the eukaryotic initiation factor eIF3f in the muscular homeostasis. EMBO workshop - Molecular Mechanisms of muscle growth and wasting in health and diseas

Caractérisation de l'activité du facteur d'initiation de la traduction eIF3f dans lesmyoblastes C2C12.

Le facteur d'initiation de la traduction eIF3f est une des sous-unités du complexe eIF3 nécessaire àl'initiation de la traduction des ARNm. Au niveau musculaire, les études effectuées au laboratoire ontdémontré que ce facteur joue un rôle important dans la régulation atrophie/hypertrophie. Ainsi, lasurexpression de eIF3f entraine une hypertrophie associée à une augmentation de la synthèseprotéique via la voie mTORC1 alors que dans des conditions atrophiques, eIF3f substrat de l'ubiquitinligase MAFbx, est dégradé par le protéasome ce qui a pour conséquence de réduire la synthèseprotéique. Nous montrons ici que eIF3f présente une activité antiproliférative dans les myoblastesassociée à une inhibition de la progression dans le cycle cellulaire et impacte sur la sortie des cellulesde ce cycle. Les études protéomiques et transcriptomiques effectuées sur des C2C12 surexprimanteIF3f indiquent des modifications des niveaux d'expression des protéines associées au cycle cellulair

Central role of AMPK in the regulation of skeletal muscle protein turnover

National audienc

Caractérisation de l'activité du facteur d'initiation de la traduction eIF3f dans lesmyoblastes C2C12.

Le facteur d'initiation de la traduction eIF3f est une des sous-unités du complexe eIF3 nécessaire àl'initiation de la traduction des ARNm. Au niveau musculaire, les études effectuées au laboratoire ontdémontré que ce facteur joue un rôle important dans la régulation atrophie/hypertrophie. Ainsi, lasurexpression de eIF3f entraine une hypertrophie associée à une augmentation de la synthèseprotéique via la voie mTORC1 alors que dans des conditions atrophiques, eIF3f substrat de l'ubiquitinligase MAFbx, est dégradé par le protéasome ce qui a pour conséquence de réduire la synthèseprotéique. Nous montrons ici que eIF3f présente une activité antiproliférative dans les myoblastesassociée à une inhibition de la progression dans le cycle cellulaire et impacte sur la sortie des cellulesde ce cycle. Les études protéomiques et transcriptomiques effectuées sur des C2C12 surexprimanteIF3f indiquent des modifications des niveaux d'expression des protéines associées au cycle cellulair