Les contractions du muscle squelettique, qui permettent de respirer, de s’alimenter, de parler ou de se déplacer, requièrent des potentiels d’action déclenchés par les canaux sodiques sensibles au voltage (Na_V) musculaires chez les mammifères. L’absence de ces canaux est mortelle à la naissance chez l’homme et la souris. Le petit poisson d’aquarium Danio rerio, communément appelé poisson-zèbre, est un modèle reconnu pour l’étude des maladies humaines et pour tester l’effet de petites molécules chimiques sur la nage. En effet, il est considéré que les muscles rapides du poisson-zèbre fonctionnent comme les muscles de mammifère. Le Dr Sophie Nicole dans l’équipe « Canaux ioniques, excitabilité neuronale et canalopathies » animée par Philippe Lory vient de montrer, en collaboration avec le Pr Bruno Allard dans l’équipe « Excitabilité et signalisation calcique dans le muscle normal et pathologique » animée par Vincent Jacquemond à l’Institut Neuromyogène (Lyon), que cela n’est pas le cas.

Les auteurs ont comparé les propriétés des canaux Na_V et les potentiels d’action des fibres musculaires squelettiques rapides isolées de poissons zèbres et de souris. Ils ont mis en évidence que les canaux Na_V et les potentiels d’action musculaires étaient moins efficients à des potentiels membranaires physiologiques chez le poisson-zèbre. Les transitoires calciques dans les fibres de poisson-zèbre n’avaient pas l’aspect de « tout ou rien » observé dans les fibres de souris et étaient toujours observés après inhibition des canaux Na_V musculaires. Enfin, l’absence de canaux Na_V musculaires n’induit pas de mortalité ni de changement de nage chez le poisson mutant, alors que l’absence de canaux Na_V dans le muscle de la souris est létale à la naissance.

Les données montrent que les fibres musculaires rapides du poisson-zèbre sont toniques avec une contraction musculaire efficiente en l’absence de canaux Na_V musculaires. Les fibres musculaires du poisson-zèbre sont innervées par plusieurs motoneurones avec plusieurs synapses (ou jonctions neuromusculaires) réparties le long de la fibre : les transmissions synaptiques seraient suffisantes pour induite la contraction musculaire. En revanche, les fibres musculaires des mammifères sont phasiques, innervées par un seul motoneurone avec une seule jonction neuromusculaire en position centrale le long de la fibre : elles requièrent des potentiels d’action générés à la jonction neuromusculaire qui se propagent le long de la fibre pour induire une contraction musculaire efficiente. Avec plus de 600 muscles squelettiques, la masse musculaire représente environ 40% du corps humain. Il faut donc tenir compte du fait que les canaux Na_V musculaires sont peu, voire pas actifs chez le poisson-zèbre lorsqu’on étudie l’effet biologique de molécules chimiques afin d’éviter des effets musculaires indésirables en poursuivant leurs études chez le mammifère.

Ce travail vient d’être publié dans la revue PLoS Biology.

Lire la publication