Depuis plus de 30 ans, les scientifiques ont étudié comment la protéine du gène de détermination myogénique numéro 1 (MyoD) se lie à l'ADN pour modifier l'expression génique des cellules souches musculaires. Semblable à l'éducation Kung Fu instantanée Keanu Reeves téléchargée dans « The Matrix », MyoD se branche sur l'ADN des cellules souches musculaires et reprogramme les cellules pour développer les muscles.
MyOD vient également à la rescousse lorsque le tissu musculaire doit être réparé après une blessure ou pour restaurer des dommages mineurs qui se produisent avec l'entraînement sportif ou toute autre activité physique. Le facteur de transcription rassemble les cellules souches musculaires à proximité pour se développer en nombre et devenir des cellules musculaires capables de régénérer les fibres musculaires blessées.
Comme Spiderman se cachant à la vue en tant que photojournaliste sans prétention Peter Parker, cet activateur de gènes spécifique au muscle hébergeait une identité secrète. Des scientifiques de Sanford Burnham Prebys et de leurs collègues internationaux ont publié les conclusions du 6 août 2025 Gènes et développement démontrant que Myod a sa propre touche Jekyll-and-Hyde, passant d'un activateur de gènes à un silencieux de gènes.
« Si vous pensez à une cellule comme une maison, alors l'expression des gènes peut être considérée comme le mobilier qui joue un rôle majeur dans la définition de son identité unique », a déclaré Pier Lorenzo Puri, MD, professeur au Center for Cardiovascular and Muscular Diseases à Sanford Burnham Prebys et auteur senior et co-corponding de l'étude.
« Nous nous concentrons beaucoup sur le rôle traditionnel de MyoD de l'apporter des nouveaux meubles appropriés pour une cellule musculaire, mais il y a une première étape critique pour éliminer les anciens meubles pour réinitialiser l'identité de la cellule. »
L'équipe de recherche a examiné les événements de liaison de MyoD dans les cellules de fibroblastes humains au cours du processus de MyOD les reprogrammant dans des cellules musculaires squelettiques. Ce contexte expérimental imite le processus physiologique des cellules souches musculaires reprogrammant dans la lignée myogénique qui se produit pendant la régénération musculaire, et en effet les résultats ont été validés dans le contexte de la régénération musculaire après le myotraumatisme dans un modèle de souris.
Un tiers des événements de liaison ont été trouvés sur les sites de liaison MyoD conventionnels (les motifs de boîte électronique myogénique) aux éléments régulateurs du génome, conformément au rôle traditionnel de MyoD en tant qu'activateur génique. Cependant, plus de la moitié des événements de liaison se sont produits aux éléments régulateurs des gènes régulés à la baisse, où l'ADN est emballé de manière à être moins accessible à être transcrit en protéines et a coïncidé avec la présence de sites de liaison à l'ADN autres que les motifs E-Box. Cette constatation remet en question le dogme qui restreint historiquement les propriétés de liaison de l'ADN MyOD aux motifs de la boîte électronique.
De plus, les scientifiques ont observé que les événements de liaison des MyoD associés à la répression des gènes ont été trouvés aux gènes impliqués dans la croissance cellulaire, la prolifération cellulaire, la cellule d'origine ainsi que les lignées cellulaires alternatives. Cette observation s'inscrit dans le nouveau rôle proposé de MyoD en tant que moteur de la reprogrammation cellulaire en supprimant le «mobilier» des gènes antérieurs de la cellule.
« Nous avons découvert que MyOD a la capacité de lier de manière promiscuellement lié l'ADN à des endroits inattendus auparavant », a déclaré Puri. « Ces emplacements ont été occupés par des facteurs de transcription qui favorisaient l'expression des gènes de lignée d'origine de la cellule, de sorte que MyoD se lie là pour effacer la lignée précédente avant de transformer les cellules en lignée myogénique. »
Puri et l'équipe voient leurs résultats comme une opportunité d'élargir les idées actuelles sur le fonctionnement des facteurs de transcription.
« Nous avons fourni des preuves séminales que le même activateur transcriptionnel peut également jouer un rôle de répresseur au tout début du processus de transdifférenciation ou de reprogrammation cellulaire », a déclaré Puri. « Les facteurs de transcription sont beaucoup plus polyvalents que nous ne le pensions, et cette nouvelle polyvalence est dictée par où et comment ils se lient à l'ADN. »
Puri dit que les résultats du groupe concernant la reprogrammation cellulaire peuvent aider à faire progresser les efforts pour développer des thérapies en médecine régénérative et pour mieux comprendre le processus de reprogrammation cellulaire lui-même.
« En médecine régénérative, nous espérons traiter certaines conditions médicales en transformant un type de cellule en une autre, une cellule pathologique en une cellule physiologiquement normale ou même thérapeutique », a déclaré Puri. « Et maintenant, nous savons qu'une tâche importante est la répression des meubles d'expression génique de la lignée précédente. »
Puri a également mis l'accent sur le rôle de MyoD dans le filtrage des signaux biochimiques concurrents pendant la reprogrammation cellulaire.
« Il existe une variété de facteurs de croissance ou de signaux de régénération qui rencontrent généralement ces cellules pendant la période de régénération », a déclaré Puri. « MyOD peut être très sélectif pour réprimer la majeure partie de l'expression des gènes qui serait activée par ces signaux afin de gérer le programme approprié pour développer les muscles. »
Ensuite, l'équipe de recherche prévoit d'explorer ce qui se passe lorsque la répression de Myod de l'identité antérieure de la cellule est incomplète. Ce phénomène peut aider à expliquer pourquoi les muscles de certains athlètes se rétablissent mieux en vieillissant ou pourquoi certaines personnes souffrent de la détérioration de la masse musculaire liée à l'âge et de la fragilité connue sous le nom de sarcopénie à un âge plus jeune.
« Il se peut que de petites modifications du rôle de silence de MyoD soient tolérées par le corps mais altérent progressivement la fonction musculaire », a déclaré Puri. « Une meilleure compréhension de ce concept peut avoir un impact énorme en termes d'applications biomédicales pour la médecine régénérative et sportive pour les athlètes et les patients sarcopénies. »
Puri a partagé que les enfants souffrant de dystrophie musculaire ont une période de transition appelée lune de miel. Pendant une durée qui varie avec chaque enfant, son corps peut toujours faire face à la maladie en régénérant leurs muscles.
« Si nous pouvons mieux comprendre cette période de lune de miel, nous pourrons peut-être utiliser des approches de médecine régénérative pour l'étendre aussi longtemps que possible », a déclaré Puri.
