Analyse fonctionnelle intégrative de la dynamique mitochondriale dans le muscle sain jeune et âgé et sarcopénique. – MITO-DYNAMICS

Avec la plateforme mitoXplorer, nous analyserons et intégrerons les données transcriptomiques, protéomiques, métaboliques et morphologiques des mitochondries musculaires de souris et de mouches au cours du vieillissement et dans la sarcopénie.
Les muscles des pattes de souris âgées de 3 à 24 m, ainsi que les souris sarcopéniques présentant des tumeurs pancréatiques seront analysés à l'aide de l'IRM-3P, de la transcriptomique, de la protéomique, des mesures fonctionnelles des mitochondries (avec l'instrument SeaHorse), ainsi que sur le plan morphologique. En même temps, des mouches vieillissantes suivant différents régimes d'exercice (dômes de mouches) seront analysées à l'aide de la transcriptomique, de la protéomique, de mesures du métabolisme mitochondrial et d'études morphologiques. À l'aide d'une plateforme d'analyse dédiée à la dynamique de l'expression mitochondriale, mitoXplorer, nous analyserons et intégrerons ces données entre les deux différentes espèces et identifierons les principaux régulateurs des mitochondries au cours du vieillissement musculaire.

Traduit avec www.DeepL.com/Translator (version gratuite)

1. Nous avons publié le serveur web mitoXplorer 1.0 (http://mitoxplorer.ibdm.univ-mrs.fr, Yim et al., NAR 2020)
2. Nous avons intégré l'outil d'enrichissement des facteurs de transcription AnnoMiner à mitoXplorer pour identifier les principaux régulateurs de transcription mitochondriale (http://chimborazo.ibdm.univ-mrs.fr/AnnoMiner)
3. Nous avons caractérisé en détail l'interaction structurelle et mécanique entre les myofibrilles et les mitochondries dans le muscle du vol ainsi que dans le muscle de la jambe de la drosophile (Avellaneda, et al., BiorXiv 2020).
4. Nous avons mis à disposition un logiciel automatisé de segmentation mitochondriale pour les images de microscopie optique basé sur un apprentissage profond pour le muscle de vol de la drosophile (https://github.com/fabda/Myofibril_paper).
5) Logiciel : mitoXplorer : mitoxplorer.ibdm.univ-mrs.fr
6. Logiciel : AnnoMiner : chimborazo.ibdm.univ-mrs.fr/AnnoMiner
7. Logiciel : outil de segmentation mitochondriale : github.com/fabda/Myofibril_paper

Dans le cadre du projet MITO-DYNAMICS, nous cherchons à identifier les processus mitochondriaux et leurs régulateurs responsables de la fonte musculaire (sarcopénie) au cours du vieillissement et dans des conditions pathologiques.
Nous avons proposé une approche systématique et quantitative pour comprendre la dynamique moléculaire, morphologique et physiologique des mitochondries en comparant les muscles jeunes, vieux et sarcopéniques de souris et de mouches.
Nous sommes en train de créer une ressource systématique, résolue dans le temps, de la dynamique de l'expression des gènes et des protéines mitochondriales, y compris le métabolisme et la morphologie des mitochondries dans le muscle vieillissant de la drosophile et dans le muscle sarcopénique de la souris. Il s'agit de la première ressource complète et à multiples facettes sur la fonte musculaire, qui a été collectée dans des conditions strictement contrôlées.
Il est important de noter que nous développons une plateforme web très polyvalente et conviviale, mitoXplorer 2.0, pour l'analyse approfondie de la dynamique de l'expression des gènes mitochondriaux, en intégrant la dynamique de la fonction et de la morphologie des mitochondries dans différentes conditions expérimentales. Cette plateforme web permettra d'extraire et de visualiser les données sur l'expression mitochondriale, ainsi que de faciliter l'exploration des voies de régulation potentielles de la dynamique mitochondriale. mitoXplorer 2.0 sera mis gratuitement à la disposition de la communauté des chercheurs.
Avec mitoXplorer 2.0, nous espérons identifier les principaux régulateurs conservés de la plasticité mitochondriale pendant le vieillissement ou la maladie. Les mécanismes moléculaires identifiés de la façon dont ces protéines modifient la fonction et la physiologie des mitochondries pourraient déboucher sur des stratégies de traitement des dysfonctionnements musculaires dans la population vieillissante ou en cas de maladie.

1. Yim A, et al., 2020, NAR 48(2) mitoXplorer, a visual data mining platform to systematically analyze and visualize mitochondrial expression dynamics and mutations. doi: 10.1093/nar/gkz1128
2. Jerome Avellaneda, Clement Rodier, Fabrice Daian, Thomas Rival, Nuno Miguel Luis, Frank Schnorrer. Myofibril and mitochondria morphogenesis are coordinated by a mechanical feedback mechanism in muscle. biorXiv 2020. doi: doi.org/10.1101/2020.07.18.209957.
3. Software : mitoXplorer : mitoxplorer.ibdm.univ-mrs.fr
4. Software : AnnoMiner : chimborazo.ibdm.univ-mrs.fr/AnnoMiner
5. Software : mitochondrial segmentation tool : github.com/fabda/Myofibril_paper

Ce projet MITO-DYNAMICS vise à identifier des régulateurs conservés au cours de l’évolution jouant un rôle clé dans les fonctions mitochondriales durant la perte musculaire (sarcopénie) liée au vieillissement et au cancer, par l’intégration de données d’expression génique, métaboliques et morphologiques. Nous utiliserons deux systèmes animaux modèles de muscle : le muscle squelettique de souris jeunes, âgées et portant un cancer ; le muscle du vol de drosophiles en vieillissement soumises à 3 conditions contrôlées d’exercice.
Pour l’analyse intégrée des données, nous bénéficierons d’une plateforme d’analyse très sophistiquée que nous avons développée pour mesurer la dynamique mitochondriale dans différentes conditions expérimentales, tissus et systèmes modèles : la plateforme bioinformatique mitoXplorer (http://mitoxplorer.biochem.mpg.de). Nous étendrons cette plateforme afin d’identifier des régulateurs transcriptionnels conservés ainsi que des voies régulant les fonctions mitochondriales au cours de la sarcopénie.
De plus, nous validerons une sélection de régulateurs conservés, dans le contexte du muscle du vol de drosophiles âgées, en générant des mouches knock-out et transgéniques pour ces régulateurs. Nous testerons les capacités de vol de ces mouches et nous mesurerons les caractéristiques métaboliques et morphologiques mitochondriales au cours du vieillissement et de l’exercice. Nous chercherons aussi les partenaires protéiques de ces régulateurs et les gènes cibles quand il s’agira de facteurs de transcription.