Modélisation de voies régulatrices des cellules musculaires
Résumé
L’intérêt des cellules souches tant sur un plan fondamental que sur celui des applications biomédicales
et biotechnologiques n’est plus à démontrer. Dans le cadre d’un projet Top-Down du département
PHASE « Virtual Stem Cell » coordonné Par Eric Reiter (Bios PRC) et regroupant plusieurs équipe du
département expertes de différents modèles de cellules souches, notre objectif au sein de
l’UMR-DMEM est de construire un modèle dynamique du fonctionnement des cellules souches
musculaires. Dans ce but nous avons commencé à élaborer plusieurs modèle statiques de processus
physiologiques en jeu dans les cellules musculaires pour lesquels les équipes du laboratoire maitrisent
l'analyse des principaux facteurs et disposent de données quantitatives qui pourront permettre la
construction de modèles dynamiques. Ce travail a été réalisé dans l'environnement graphique
CellDesigner (Kitano et al. 2005) Le modèle global des voies signalétiques permet d'isoler les
systèmes sur lesquels une analyse fine peut être conduite. Deux modèles ont pu être plus
particulièrement avancés: un sur le cylcle mecano-chimique de la contraction musculaire et un sur la
dégradation protéique musculaire.
A partir de mesures de concentration d’ATP, ADP et Pi que nous avons réalisées par technique de
rapid flow quench et stopped flow, la modélisation des évènements successifs du cycle mécanochimique
de la myosine en interaction avec l’actine nous a permis d’aboutir à la détermination des
constantes de vitesse des étapes fondamentales de la myosine ATPase. Les lois d’action de masse
sont mises en oeuvre pour décrire les différentes étapes du cycle mécano-chimique.
Le second axe de travail concerne les voies de protéolyse musculaire avec notamment une
représentation symplifiée du système ubiquitine-protéasome, et de celui autophagique et lysosomal.
Après l’étape de la représentation graphique, l’objectif de la modélisation de ces voies avec
CellDesigner est d’évaluer leur cinétique et leur force de contrôle dans la dégradation protéique.
D'autres modèles sont développés au laboratoire au niveau de l'organisme entier (modélisation des
effets de l'entrainement), ainsi l'unité acquiert progressivement une compétence en modélisation multisystème
dans son champ d'activité: la physiologie musculaire