bac spécialité SVT 9 juin 2026 Asie
Exercice 2: (8 points) Génétique et évolution - Régénération des fibres musculaires
Lors d’un effort physique, l’activité des muscles génère des lésions au niveau de leurs fibres. Les fibres musculaires lésées peuvent se régénérer.
Expliquez les rôles respectifs des protéines Pax7 et syncytine dans la régénération musculaire après une lésion.
Vous organiserez votre réponse selon une démarche de votre choix intégrant des données issues des documents et les connaissances omplémentaires nécessaires.
Les étapes de la régénération d’une fibre musculaire lésée
document 1 : processus cellulaires de formation et de régénération des fibres musculaires
Chez l’embryon, la formation des muscles comprend la prolifération,
l’adhésion, la fusion et la différenciation de cellules en fibres
musculaires. Pax7 et syncytine sont des protéines impliquées dans ce
processus. Tout au long de la vie, des cellules indifférenciées
d’origine embryonnaire, appelées cellules satellites, persistent dans le
tissu musculaire. Ces cellules satellites, sont positionnées le long
des fibres musculaires et régénèrent les fibres en cas de lésion.
d'après Abmayr S. M., & Pavlath, G. K.. 2012. Myoblast fusion: lessons from flies and mice. Development, 139(4), 641-656.
Identification des ARN séparés par électrophorèse et révélés par une technique de biologie moléculaire
document 2 : expression du gène Pax7 dans différentes lignées de cellules de muscle
Les scientifiques ont cherché à identifier les cellules musculaires qui expriment le gène Pax7. Pour cela, ils ont recherché la présence d’ARNm Pax7 parmi les ARN extraits des cellules satellites et des fibres de divers muscles. L’ARNr 18s, exprimé dans toutes les cellules, sert de témoin.
d'après Seale, P., Sabourin, L. A., Girgis-Gabardo, A., Mansouri, A., Gruss, P., & Rudnicki, M.A. (2000). Pax7 Is Required for the Specification of Myogenic Satellite Cells. Cell, 102(6), 777-786.
Evolution du nombre de cellules en fonction de l’intensité d’expression du gène Pax7
* indique que les différences constatées entre chaque condition test A et C et le témoin B sont statistiquement significatives.
document 3 : effet de modifications de l’expression du gène Pax7 sur les cellules satellites en culture
Afin de déterminer l’effet de la protéine Pax7, des cellules satellites de souris ont été transformées par des vecteurs porteurs d’une construction génique modifiant l’expression du gène:
– condition A: cellules dans lesquelles le gène Pax 7 est surexprimé;
– condition B (témoin): cellules dans lesquelles l’expression du gène Pax7 n’est pas modifiée;
– condition C: cellules dans lesquelles le gène Pax7 est sous exprimé.
Plusieurs lots sont constitués avec une même quantité initiale de cellules. Le comptage cellulaire est réalisé après 72h de culture. Le taux de survie des cellules est identique dans les différentes conditions.
d'après Collins, C. A., et at. (2009). Integrated Functions of Pax3 and Pax7 in the Regulation of Proliferation, Cell Size and Myogenic Differentiation. PLoS ONE, 4(2).
document 4 : régénération musculaire et production de syncytine
Une molécule provoquant des lésions musculaires, la cardiotoxine, a été injectée à des Souris. Quatre jours après l’injection, des muscles sont prélevés et les coupes transversales de leurs fibres sont observées au microscope. Les résultats sont comparés à ceux de Souris témoins auxquelles on a injecté une solution de liquide physiologique.
Muscle de Souris après l’injection de de sérum physiologique
Muscle de Souris après l’injection de cardiotoxine
document 4a : régénération musculaire
Les flèches et tiretés délimitent la zone en cours de régénération.
Résultat de la recherche de syncytine dans un muscle de Souris témoin
Résultat de la recherche de syncytine dans un muscle de Souris ayant reçu l’injection de cardiotoxine
document 4b : régénération musculaire
Les coupes de muscles ont été mises en présence d’une molécule marquée qui se fixe spécifiquement sur la syncytine. La quantité de syncytine est proportionnelle à l’intensité de la coloration grise.
d'après Redelsperger, F., et al.. 2016) Genetic Evidence That Captured Retroviral Envelope syncytins Contribute to Myoblast Fusion and Muscle Sexual Dimorphism in Mice. PLoS Genetics, 12(9).
Dimension des fibres régénérées selon le génotype des Souris mâles
document 5 : conséquence d’une mutation du gène de la syncytine sur la régénération musculaire chez la Souris
L’aire de la section transversale des fibres a été mesurée dans des tissus musculaires en cours de régénération, 14 jours après une lésion, chez des Souris homozygotes ayant soit l’allèle muté soit l’allèle sauvage sans mutation du gène de la syncytine. L’allèle Syn- code une protéine dysfonctionnelle.
d'après Redelsperger F., et at. (2016). Genetic Evidence That Captured Retroviral Envelope syncytins Contribute to Myoblast Fusion and Muscle Sexual Dimorphism in Mice. PLoS Genetics, 12(9).
Production de syncytine et nombre de noyaux dans les fibres musculaires
document 6 : rôle de la syncytine dans la formation des fibres musculaires
Des cellules embryonnaires à l’origine des fibres musculaires ont été cultivées dans des conditions qui réduisent leur production de protéine syncytine. Le nombre de noyaux a été compté au sein des fibres musculaires formées à partir de ces cellules modifiées. Les résultats sont comparés à ceux de fibres musculaires issues de cellules embryonnaires dont la production de syncytine n’a pas été modifiée (condition témoin).
* indique que les différences constatées sont statistiquement significatives
d'après Redelsperger F., et al. (2016). Genetic Evidence That Captured Retroviral Envelope syncytins Contribute to Myoblast Fusion and Muscle Sexual Dimorphism in Mice. PLoS Genetics, 12(9).
document 7 : représentation schématique du mode d’action de la syncytine
Etape 1: fixation de la syncytine sur le récepteur d’une cellule cible
Etape 2: séparation des domaines de fixation puis déploiement et insertion d’une partie de la syncytine dans la membrane de la cellule cible
Etape 3: repliement de îa syncytine et mise en contact des membranes des deux cellules
Etape 4: fusion des membranes des deux cellules
d'après Bastida-Ruiz, D., Van Hoesen, K., & Cohen, M. (2016). The Dark Side of Cell Fusion. International Journal Of Molecular Sciences, 17(5), 638.