La vitamine D contre l'atrophie musculaire?

[Nutrimuscle-Conseils]

The mechanisms of skeletal muscle atrophy in response to transient knockdown of the vitamin D receptor in vivo
Joseph J. Bass 01 December 2020

Key points
Reduced vitamin D receptor (VDR) expression prompts skeletal muscle atrophy.
Atrophy occurs through catabolic processes, namely the induction of autophagy, while anabolism remains unchanged.
In response to VDR‐knockdown mitochondrial function and related gene‐set expression is impaired.
In vitro VDR knockdown induces myogenic dysregulation occurring through impaired differentiation.
These results highlight the autonomous role the VDR has within skeletal muscle mass regulation.

Abstract
Vitamin D deficiency is estimated to affect ∼40% of the world's population and has been associated with impaired muscle maintenance. Vitamin D exerts its actions through the vitamin D receptor (VDR), the expression of which was recently confirmed in skeletal muscle, and its down‐regulation is linked to reduced muscle mass and functional decline. To identify potential mechanisms underlying muscle atrophy, we studied the impact of VDR knockdown (KD) on mature skeletal muscle in vivo, and myogenic regulation in vitro in C2C12 cells. Male Wistar rats underwent in vivo electrotransfer (IVE) to knock down the VDR in hind‐limb tibialis anterior (TA) muscle for 10 days. Comprehensive metabolic and physiological analysis was undertaken to define the influence loss of the VDR on muscle fibre composition, protein synthesis, anabolic and catabolic signalling, mitochondrial phenotype and gene expression. Finally, in vitro lentiviral transfection was used to induce sustained VDR‐KD in C2C12 cells to analyse myogenic regulation. Muscle VDR‐KD elicited atrophy through a reduction in total protein content, resulting in lower myofibre area. Activation of autophagic processes was observed, with no effect upon muscle protein synthesis or anabolic signalling. Furthermore, RNA‐sequencing analysis identified systematic down‐regulation of multiple mitochondrial respiration‐related protein and genesets.

Finally, in vitro VDR‐knockdown impaired myogenesis (cell cycling, differentiation and myotube formation). Together, these data indicate a fundamental regulatory role of the VDR in the regulation of myogenesis and muscle mass, whereby it acts to maintain muscle mitochondrial function and limit autophagy.

[Nutrimuscle-Diététique]

Traduction de l'étude

Les mécanismes de l'atrophie musculaire squelettique en réponse à un renversement transitoire du récepteur de la vitamine D in vivo
Joseph J.Bass 01 décembre 2020

Points clés
Une expression réduite des récepteurs de la vitamine D (VDR) entraîne une atrophie du muscle squelettique.
L'atrophie se produit par des processus cataboliques, à savoir l'induction de l'autophagie, tandis que l'anabolisme reste inchangé.
En réponse à la fonction mitochondriale VDR-knockdown et l'expression génique associée est altérée.
Le knockdown VDR in vitro induit une dérégulation myogénique se produisant par une altération de la différenciation.
Ces résultats mettent en évidence le rôle autonome du VDR dans la régulation de la masse musculaire squelettique.

Abstrait
On estime que la carence en vitamine D affecte environ 40% de la population mondiale et a été associée à une altération du maintien musculaire. La vitamine D exerce ses actions via le récepteur de la vitamine D (VDR), dont l'expression a été récemment confirmée dans le muscle squelettique, et sa régulation négative est liée à une réduction de la masse musculaire et à un déclin fonctionnel. Pour identifier les mécanismes potentiels sous-jacents à l'atrophie musculaire, nous avons étudié l'impact du renversement de VDR (KD) sur le muscle squelettique mature in vivo et la régulation myogénique in vitro dans les cellules C2C12. Des rats mâles Wistar ont subi un électrotransfert in vivo (IVE) pour abattre le VDR dans le muscle tibial antérieur des membres postérieurs (TA) pendant 10 jours. Une analyse métabolique et physiologique complète a été entreprise pour définir la perte d'influence du VDR sur la composition des fibres musculaires, la synthèse des protéines, la signalisation anabolique et catabolique, le phénotype mitochondrial et l'expression des gènes. Enfin, la transfection lentivirale in vitro a été utilisée pour induire une VDR-KD soutenue dans des cellules C2C12 pour analyser la régulation myogénique. Le muscle VDR-KD a provoqué une atrophie par une réduction de la teneur totale en protéines, entraînant une réduction de la zone de myofibres. L'activation des processus autophagiques a été observée, sans effet sur la synthèse des protéines musculaires ou la signalisation anabolique. En outre, l'analyse de séquençage de l'ARN a identifié une régulation négative systématique de plusieurs protéines et ensembles de gènes liés à la respiration mitochondriale.

Enfin, in vitro, VDR-knockdown a altéré la myogenèse (cycle cellulaire, différenciation et formation de myotubes). Ensemble, ces données indiquent un rôle régulateur fondamental du VDR dans la régulation de la myogenèse et de la masse musculaire, par lequel il agit pour maintenir la fonction mitochondriale musculaire et limiter l'autophagie.