The Life of a Skeletal Muscle

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1 The Life of a Skeletal Muscle
Specification Morphogenesis Growth Diseases Genes Exogenous or Autonomous ? Cell shape changes, migration - Identify positional cues Stem cell origin -Proliferation Fusion Genes Therapies

2 Initiation de la myogenèse.
dermomyotome S I MyoD myotome sclerotome Neural tube medial lip sclerotome epithelial somite

3 Initiation de la myogenèse:
modèle inductif Arguments expérimentaux: Micromanipulations chez le poulet : rotation de somites > myogenèse normale Culture de PSM souris et poulet: + rien > rien + Wnt > un peu + Wnt + SHH > beaucoup Wnt-6 Wnt-1 -3a, -4 MyoD SHH

4 Mais: Myogenèse normale sans signal Hh Myf5 E9.5
WT Shh-/- Smo-/- Myf5 E9.5 Zhang et al Cell 105:

5 Induction de la myogenèse: modèle permissif?
George-Weinstein M, Gerhart J, Reed R, Flynn J, Callihan B, Mattiacci M, Miehle C, Foti G, Lash JW, Weintraub H. Skeletal myogenesis: the preferred Pathway of chick embryo epiblast cells in vitro. Dev Biol. 1996 Jan 10;173(1): Induction de la myogenèse: modèle permissif?

6 Les gènes de détermination myogénique
Famille des bHLH Myogenic determination MyoD Myf5 Muscle differentiation Myogenin MRF4 Tous ont la capacité d’induire la myogenèse de cellules non myogéniques (gènes « maîtres ») MyoD -/- et Myf5 -/- sont viables et fertiles MyoD:Myf5 -/- létal, pas de muscle Myogenin -/- et MRF4 -/- possèdent des myoblastes Myf5 ou MyoD-positifs, mais la différenciation ultérieure est arrêtée. MyoD/Myf5: gènes de spécification Myogenin/MRF4: gènes de différentiation

7 Et avant les gènes de détermination
myogénique? Poulet 3 jours, section transversale, anticorps anti Pax3. Remarquer les cellules migrant dans le mésenchyme de l’aile. Pax3 et Pax7, exprimés de manière similaire (TN et somites ou muscles)

8 Skeletal muscles are ablated in the body of Sp/Myf5 double homozygous embryos
Tajbakhsh et al., 1996 Cell 89: Pax3: rôle au cours de la migration des progéniteurs musculaires (membres) Collaboration de Myf5 et Pax3 pour la myogenèse des muscles du corps

9 Alveolar Rhabdomyosarcomas
Pediatric solid tumors of skeletal muscle in Human. Chromosomal translocation t(2;13)(q35;q14) PAX3-FKHR 1 PD L HD 479 PAX3 (PAX7) (weak transactivation/repression) 1 655 FKHR FH AD 1 837 PAX3-FKHR (strong transactivation) (PAX7-FKHR) PD L HD AD

10 Muscle satellite cells in Pax7 mutant mice
Pax7: phénotype chez l’adulte cellules souches (satellites) apoptotiques Pax3 : Pax 7 -/- pas de progéniteurs musculaires

11 Early muscle morphogenesis
Pax-7 MHC Dermomyotome Myotome

12 The Electroporation Technique
Lineage studies - GFP reporter Functional Studies - GOF - LOF (DN molecules, siRNAs) + - E 2.5

13 MEDIAL LATERAL POSTERIEUR NT ANTERIEUR

14 MEDIAL LATERAL ANTERIOR POSTERIOR NT NT NT NT 48h

15 The formation of the myotome
Medial Caudal + Rostral Lateral

16 Questions -Primary myotome morphogenesis:
-organized cellular movements -positional information -Mechanisms regulating muscle growth: -Origin of muscle stem cells? -Proliferation and differentiation (common mechanisms in the embryo & adult)?

17 Origine embryonnaire des cellules souches
du muscle squelettique de l’adulte Cellules satellites: Somites? Aorte dorsale? Moelle osseuse? Sat. C. Cellules « SP » SP

18 Cellules souches du muscle squelettique
de l’adulte: cellules satellites 5-12/fibre

19 The EMT of the dermomyotome …
Phalloidin / F-actin staining +12h +24h +36h +48h Dermis ? mGFP / Ncadh My

20 … triggers the entry of a population of muscle
progenitors in the primary myotome... 24 hours 36 hours 48 hours Actin / GFP

21 « Parachutage » observé in vivo

22 Long term lineage: Quail-chick grafting

23 A somitic origin for satellite cells

24 Morphogenesis and growth of the myotome

25 Pax3-/-; Pax7-/-: NO progenitors Partie centrale bordures EMT
Myotome primaire (MyHC, MyoD, Myf5)

26 Fusion des myoblastes chez la Drosophile

27 Fusion des myoblastes chez la Drosophile

28 Regulation of the fusion of muscle cells
? Descriptive analysis of fusion in the chick embryo: When does fusion start? Determine which cell types fuse? 2. Identify chick homologs of Drosophila genes, perform ISH 3. Functional analyses in the chick (GOF, LOF). In progress…