Prendre du gras pour gagner du muscle ?

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Leptin mediates the regulation of muscle mass and strength by adipose tissue
Kelsey H. Collins J Physiol 17 July 2022

Adipose tissue secretes numerous cytokines (termed ‘adipokines’) that have known or hypothesized actions on skeletal muscle. The majority of adipokines have been implicated in the pathological link between excess adipose and muscle insulin resistance, but approximately half also have documented in vitro effects on myogenesis and/or hypertrophy.

This complexity suggests a potential dual role for adipokines in the regulation of muscle mass in homeostasis and the development of pathology. In this study, we used lipodystrophic ‘fat-free’ mice to demonstrate that adipose tissue is indeed necessary for the development of normal muscle mass and strength.

Fat-free mice had significantly reduced mass (∼15%) and peak contractile tension (∼20%) of fast-twitch muscles, a slowing of contractile dynamics and decreased cross-sectional area of fast twitch fibres compared to wild-type littermates.

These deficits in mass and contractile tension were fully rescued by reconstitution of ∼10% of normal adipose mass, indicating that this phenotype is the direct consequence of absent adipose. We then showed that the rescue is solely mediated by the adipokine leptin, as similar reconstitution of adipose from leptin-knockout mice fails to rescue mass or strength. Together, these data indicate that the development of muscle mass and strength in wild-type mice is dependent on adipose-secreted leptin. This finding extends our current understanding of the multiple roles of adipokines in physiology as well as disease pathophysiology to include a critical role for the adipokine leptin in muscle homeostasis.


Key points
Adipose-derived cytokines (adipokines) have long been implicated in the pathogenesis of insulin resistance in obesity but likely have other under-appreciated roles in muscle physiology.
Here we use a fat-free mouse to show that adipose tissue is necessary for the normal development of muscle mass and strength.
Through add-back of genetically modified adipose tissue we show that leptin is the key adipokine mediating this regulation.
This expands our understanding of leptin's role in adipose–muscle signalling to include development and homeostasis and adds the surprising finding that leptin is the sole mediator of the maintenance of muscle mass and strength by adipose tissue.

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Traduction de l'étude

La leptine intervient dans la régulation de la masse musculaire et de la force par le tissu adipeux
Kelsey H. Collins J Physiol 17 juillet 2022

Le tissu adipeux sécrète de nombreuses cytokines (appelées « adipokines ») qui ont des actions connues ou supposées sur le muscle squelettique. La majorité des adipokines ont été impliquées dans le lien pathologique entre excès adipeux et résistance musculaire à l'insuline, mais environ la moitié ont également documenté des effets in vitro sur la myogenèse et/ou l'hypertrophie.

Cette complexité suggère un double rôle potentiel des adipokines dans la régulation de la masse musculaire dans l'homéostasie et le développement de la pathologie. Dans cette étude, nous avons utilisé des souris lipodystrophiques "sans graisse" pour démontrer que le tissu adipeux est en effet nécessaire au développement d'une masse musculaire et d'une force normales.

Les souris sans graisse présentaient une masse significativement réduite (∼15%) et une tension contractile maximale (∼20%) des muscles à contraction rapide, un ralentissement de la dynamique contractile et une diminution de la section transversale des fibres à contraction rapide par rapport aux compagnons de portée de type sauvage.

Ces déficits de masse et de tension contractile ont été entièrement sauvés par la reconstitution d'environ 10% de la masse adipeuse normale, indiquant que ce phénotype est la conséquence directe de l'absence de graisse. Nous avons ensuite montré que le sauvetage est uniquement médié par la leptine adipokine, car une reconstitution similaire de la graisse de souris knock-out pour la leptine ne parvient pas à sauver la masse ou la force. Ensemble, ces données indiquent que le développement de la masse musculaire et de la force chez les souris de type sauvage dépend de la leptine sécrétée par les graisses. Cette découverte étend notre compréhension actuelle des multiples rôles des adipokines dans la physiologie ainsi que la physiopathologie de la maladie pour inclure un rôle critique de la leptine adipokine dans l'homéostasie musculaire.


Points clés
Les cytokines dérivées du tissu adipeux (adipokines) sont depuis longtemps impliquées dans la pathogenèse de la résistance à l'insuline dans l'obésité, mais ont probablement d'autres rôles sous-estimés dans la physiologie musculaire.
Ici, nous utilisons une souris sans graisse pour montrer que le tissu adipeux est nécessaire au développement normal de la masse musculaire et de la force.
Grâce à l'ajout de tissu adipeux génétiquement modifié, nous montrons que la leptine est l'adipokine clé médiant cette régulation.
Cela élargit notre compréhension du rôle de la leptine dans la signalisation du muscle adipeux pour inclure le développement et l'homéostasie et ajoute la découverte surprenante que la leptine est le seul médiateur du maintien de la masse musculaire et de la force par le tissu adipeux.

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Adipose tissue is a source of regenerative cells that augment the repair of skeletal muscle after injury
Quentin Sastourné-Arrey, Nature Communications volume 14, Article number: 80 (2023)

Fibro-adipogenic progenitors (FAPs) play a crucial role in skeletal muscle regeneration, as they generate a favorable niche that allows satellite cells to perform efficient muscle regeneration.

After muscle injury, FAP content increases rapidly within the injured muscle, the origin of which has been attributed to their proliferation within the muscle itself. However, recent single-cell RNAseq approaches have revealed phenotype and functional heterogeneity in FAPs, raising the question of how this differentiation of regenerative subtypes occurs. Here we report that FAP-like cells residing in subcutaneous adipose tissue (ScAT), the adipose stromal cells (ASCs), are rapidly released from ScAT in response to muscle injury. Additionally, we find that released ASCs infiltrate the damaged muscle, via a platelet-dependent mechanism and thus contribute to the FAP heterogeneity. Moreover, we show that either blocking ASCs infiltration or removing ASCs tissue source impair muscle regeneration. Collectively, our data reveal that ScAT is an unsuspected physiological reservoir of regenerative cells that support skeletal muscle regeneration, underlining a beneficial relationship between muscle and fat.

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Traduction de l'étude

Le tissu adipeux est une source de cellules régénératrices qui augmentent la réparation du muscle squelettique après une blessure
Quentin Sastourné-Arrey, Nature Communications tome 14, Article numéro : 80 (2023)

Les progéniteurs fibro-adipogéniques (FAP) jouent un rôle crucial dans la régénération des muscles squelettiques, car ils génèrent une niche favorable qui permet aux cellules satellites d'effectuer une régénération musculaire efficace.

Après une lésion musculaire, la teneur en FAP augmente rapidement dans le muscle lésé, dont l'origine a été attribuée à leur prolifération dans le muscle lui-même. Cependant, de récentes approches RNAseq unicellulaires ont révélé une hétérogénéité phénotypique et fonctionnelle dans les FAP, soulevant la question de savoir comment se produit cette différenciation des sous-types régénératifs. Nous rapportons ici que les cellules de type FAP résidant dans le tissu adipeux sous-cutané (ScAT), les cellules stromales adipeuses (ASC), sont rapidement libérées de ScAT en réponse à une lésion musculaire. De plus, nous constatons que les ASC libérés infiltrent le muscle endommagé, via un mécanisme dépendant des plaquettes et contribuent ainsi à l'hétérogénéité de la FAP. De plus, nous montrons que le blocage de l'infiltration des ASC ou l'élimination de la source tissulaire des ASC altère la régénération musculaire. Ensemble, nos données révèlent que ScAT est un réservoir physiologique insoupçonné de cellules régénératrices qui soutiennent la régénération des muscles squelettiques, soulignant une relation bénéfique entre le muscle et la graisse.