Les myofibrilles des muscles façonnent leurs mitochondries et vice versa

Le muscle du vol de la drosophile (Drosophila melanogaster) est un muscle fibrillaire "activé par l'étirement", similaire au cœur des mammifères. Un groupe de muscles détecte mécaniquement l'étirement du groupe antagonistes, ce qui conduit à leur contraction. Ainsi, les ailes peuvent osciller 200 fois par seconde pour permettre le vol. Ces oscillations nécessitent une grande quantité d'ATP. Par conséquent les mitochondries sont situées en contact étroit avec chaque myofibrille et se serrent entre elles, afin de fournir rapidement de l'ATP aux protéines motrices. En revanche, les muscles des pattes de la mouche, plus lents et utilisés pour la marche, présentent une organisation mitochondriale différente en formant des formes complexes au-dessus ou au-dessous des couches de myofibrilles.

En utilisant l'imagerie 3D de pointe et des algorithmes d'apprentissage profond, les chercheurs ont découvert qu'une organisation mitochondriale spécifique est déjà formée au cours des premiers stades du développement des muscles du vol. Au départ, les mitochondries sont regroupées. Cependant, dès que les myofibrilles s'assemblent, les mitochondries s'intercalent entre elles pour les isoler de leurs voisines. Au cours des étapes suivantes, les myofibrilles augmentent en taille et en diamètre et poussent les mitochondries qui les entourent pour leur donner une forme ellipsoïde allongée. Les auteurs ont découvert que le mécanisme de fusion et de fission mitochondriale est crucial pour cette "danse mitochondrie-myofibrille" dynamique, la fission étant nécessaire pour que les mitochondries s'intercalent entre les myofibrilles. Étonnamment, un échec de l'intercalation entraîne une organisation des myofibrilles ressemblant à celles du muscle de la jambe. Plus surprenant encore, ces muscles du vol expriment alors des protéines contractiles spécifiques du muscle de la jambe, ce qui suggère que la morphologie mitochondriale impacte directement le choix du type de muscle à développer. Ces résultats suggèrent que dans les tissus musculaires, la morphogenèse des différents composants cellulaires et organites est hautement coordonnée. Interférer avec l'un d'entre eux peut modifier radicalement les autres. Cela pourrait avoir des conséquences importantes pour une meilleure compréhension des maladies musculaires et en particulier des maladies cardiaques chez l'Homme.

Pour en savoir plus :
Myofibril and mitochondria morphogenesis are coordinated by a mechanical feedback mechanism in muscle
Avellaneda J, Rodier C, Daian F, Rival T, Luis NM , Schnorrer F
Nature Communications 7 avril 2021. https://doi.org/10.1038/s41467-021-22058-7