Parmi les risques encourus par les patients pris en charge sur de longues durées en unité de soins intensifs (USI)- plus que nombreux ces derniers mois avec l’épidémie COVID-19-, figure celui d’atrophie musculaire sévère. Cette équipe brésilienne vient d’identifier une enzyme, PKA, responsable ou indispensable au maintien de la masse musculaire. L’étude, présentée dans le FASEB Journal montre ainsi que la stimulation ciblée de la production de PKA favorise ce maintien musculaire et augmente la résistance à la fatigue voir plus. Des résultats qui ouvrent une toute nouvelle voie de récupération musculaire après un séjour en USI ou en réanimation.
L’équipe de la São Paulo Research Foundation (FAPESP) montre que cette protéine naturellement produite par le corps humain pourrait ainsi être une stratégie gagnante contre l’atrophie ou la faiblesse musculaire et la sarcopénie, une perte de masse musculaire squelettique, qui se produit normalement avec le vieillissement mais peut s'intensifier encore. en cas de maladie neurodégénérative ou inflammatoire, ou chez les patients pris en charge sur de longues durées en unités de soins intensifs (USI).
10 jours en USI, c’est 20% de la masse musculaire en moins
Les muscles respiratoires critiques tels que le diaphragme comme les muscles des jambes s’atrophient. Aucun médicament ne peut traiter efficacement ces cas sans effets secondaires graves. Seuls la physiothérapie, les exercices de respiration et l'électrostimulation peuvent inverser en toute sécurité l'atrophie musculaire acquise en réanimation.
Une nouvelle option thérapeutique ? « Nous démontrons ici -chez la souris- que la surexpression de la protéine kinase A [PKA] améliore considérablement la résistance musculaire à la fatigue. En effet, la PKA supprime à la fois les protéines FoxO, qui activent les gènes associés à l'atrophie et augmente la formation de fibres musculaires, favorisant ainsi l'hypertrophie musculaire et une plus grande résistance à la fatigue », explique l’auteur principal, le Dr Luiz Carlos Navegantes, professeur de physiologie à l'Université de São Paulo.
La PKA pour de nouveaux médicaments pour préserver les muscles en réa ? Ce principe permettrait en effet de préserver les muscles de l'atrophie sans effets secondaires indésirables graves tels que l'hypertrophie cardiaque, la tachycardie, la crise cardiaque et le décès. Le rôle bénéfique de la PKA dans les muscles, qui consiste à stimuler l'anabolisme et la force, est unique parmi toutes les protéines connues, ce qui fait de PKA une cible stratégique pour le traitement des maladies neuromusculaires et des conditions pathologiques qui conduisent à l'atrophie musculaire.
Et l’adrénaline ? Il y a 23 ans, la même équipe découvrait que l'hormone adrénaline non seulement décompose les sources d'énergie telles que les lipides et les glucides, mais inhibe également la dégradation des protéines dans les fibres musculaires. C'était un premier changement de paradigme, explique le Dr Navegantes : « L'adrénaline a toujours été considérée comme une hormone qui mobilise l'énergie, pas une hormone qui empêche la dégradation excessive des protéines, une dégradation qui serait catastrophique alors que ces protéines permettent la contraction musculaire ». L’équipe avait donc découvert que l'adrénaline protège les muscles. L’équipe a donc regardé le potentiel thérapeutique de composés sympathomimétiques (qui imitent la stimulation du système nerveux sympathique) mais sans parvenir à éliminer les effets secondaires indésirables.
« Tout le monde veut des protéines musculaires,
des athlètes qui visent à augmenter la masse musculaire aux patients qui ont besoin de leur diaphragme pour continuer à respirer normalement ».
Cependant, jusque-là ces molécules se sont avérées dangereuses en raison du risque associé d’hypertrophie cardiaque. De plus, les sympathomimétiques entraînent des effets systémiques et ne peuvent pas cibler des muscles spécifiques.
La PKA, une solution plus ciblée ? En apportant le gène sélectif PKA à un muscle spécifique, la PKA étant présente à l'intérieur des cellules musculaires -au contraire de l'adrénaline qui est une hormone circulante-il est en effet possible de cibler le traitement. Et la démonstration est ici apportée chez la souris : les chercheurs utilisent l'électroporation pour activer les gènes associés à la production de PKA non pas dans toutes les cellules mais dans un seul muscle. Un plasmide est inséré in vivo par impulsion électrique dans le muscle, où il va modifier l'ADN de la fibre musculaire.
«Vous appliquez une impulsion au muscle que vous étudiez et introduisez un plasmide qui modifie les gènes du muscle par technique d’édition du génome, afin de produire la protéine recherchée et dans ce cas, la PKA. De cette manière, vous pouvez intervenir sélectivement dans un muscle squelettique spécifique sans altérer les autres tissus ».
Cette surexpression de PKA permet d’améliorer considérablement la résistance à la fatigue musculaire.
La découverte de cette capacité protectrice et régénérante de PKA sur les fibres musculaires, pourrait conduire au développement de thérapies ciblées. Un espoir pour lutter contre l’atrophie, la dystrophie et la sarcopénie.
Source : The FASEB Journal 2020 DOI : 10.1096/fj.201902102RR cAMP‐dependent protein kinase inhibits FoxO activity and regulates skeletal muscle plasticity in mice
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