Fonctionnement sommaire des cellules satellites

Cet article est le numéro 5 sur 6 du dossier Adaptation musculaire à l'entraînement
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    Comme nous l’avons vu précédemment, le muscle comprend des cellules satellites.

    Ces cellules sont en nombre variable en fonction de l’activité musculaire. Elles sont non-différenciées et se spécialisent lorsqu’elles sont utilisées. Mais d’où viennent-elles, à quoi servent-elles précisément?

    Il existe, en état de fonctionnement normal, 2 types de cellules satellites : les cellules souches embryonnaires et les cellules souches adultes.

    Actuellement, la recherche se spécialise dans le travail sur les cellules souches que l’on comprend souvent (à la télévision et dans les journaux) comme les cellules embryonnaires.

    En fait, lors des premiers mois embryonnaires, les différentes étapes de la maturation se caractérisent par l’apparition de cellules non différenciées que le matériel génétique de base (les chromosomes) permettra de différencier en cellules spécifiques (neurones, fibres musculaire, peau, etc.). C’est ce que l’on appelle les CSE (Cellules Souches Embryonnaires). Les cellules satellites dont nous parlons communément sont des CSE qui sont des restes de notre maturation (embryon) et qui ont une très forte capacité d’auto régénération.

    Collins (2005) et Kuang< (2007) nous montrent que leur capacité d’auto régénération est très importante. Même à des âges avancés, cette capacité persiste (Zammit, 2006), mais leur nombre décroit (c’est notamment le problème de la myopathie qui envoie un signal permanent d’utilisation de ces cellules induisant une chute drastique des stocks disponibles).

    L’utilisation de ces cellules satellites semble liée à l’absence ou la présence de Myostatine (Lee ST et McPherron, 1999). La Myostatine bloquant la différenciation des cellules satellites et interdisant donc l’hypertrophie et l’hyperplasie.

    Nos muscles possèdent également des cellules satellites ne provenant pas des CSE. Il s’agit de cellules satellites provenant des Cellules Souches Adultes (CSA).

    Chaque tissu possède des cellules souches non différenciées (dites pluripotentes). Jusque récemment, les scientifiques pensaient que ces CSA étaient présentes dans les tissus et ne pouvaient se différencier que dans le cadre de ce tissu ‘hôte’, ayant une certaine capacité à se régénérer (nos cellules souches embryonnaires vues précédemment). Plus récemment, il a été démontré qu’il existe des Cellules Souches de la Moelle Osseuse (CSMO) que l’on retrouve en grand nombre dans le sang. Les chercheurs en ont alors déduit une conclusion temporaire que les CSMO peuvent se développer de 2 manières : en cellules sanguines et en cellules osseuses (os, cartilage, ligament).

    Une conclusion plus complète est récemment apparue (très certainement encore temporaire) montrant que ces CSMO peuvent se différencier en pratiquement toutes les cellules présentent dans l’organisme et qu’elles ont donc un rôle essentiel dans la régénération de celui-ci (et plus précisément dans le sport, pour la récupération des blessures et donc des différents catabolismes protéiques que subissent nos muscles à l’entraînement).

    Ainsi, nous possédons des CSA produites par la moelle osseuse qui peuvent migrer, par le système sanguin, vers les organes lésés (le système de détection de ces lésions n’est pas résolu mais semble provenir d’un jeu hormonal).

    Des études récentes ont démontré la capacité des CSA à migrer vers un organe endommagé, à se différencier et à devenir des myocytes (pour nous sportifs) et même des cellules nerveuses.

    Sampaulesi (2006) a montré que nos muscles possèdent un potentiel fortement régénératif au niveau des cellules adjacentes des vaisseaux sanguins. Collins (2005) et Kuang (2006) ont montré que les cellules satellites (transplantation) avaient un haut pouvoir de retrouver leur position satellite (en plus de la capacité d’auto-renouvellement vue plus haut).

    Après sa naissance, la réparation des fibres musculaires squelettiques se fait par des cellules souches résidant dans les muscles (les Cellules Satellites). En réponse à une blessure du tissu musculaire ces cellules souches musculaires se divisent pour remplacer les fibres endommagées. Toutefois, cette capacité à se multiplier et à se renouveler est limitée. Elle diminue avec l’âge et atteint ainsi ses limites. Renault (2000) nous montre que cette capacité décroit dès la naissance, avec une accélération à la fin de l’adolescence arrivant à un palier aux environs de 20 ans.

    En parallèle à ceci, des études montrent que le nombre de Cellules Satellites Musculaires est de très inférieur au nombre de nouvelles cellules musculaires que l’on retrouve dans un muscle après une blessure ou une période d’entraînement.

    Des recherches ont montré que la CSMO détecte les signaux lancés par les organes endommagés,  migre vers la blessure (via le sang) et aide à la régénération  en donnant naissance à des fibres musculaires différenciées. L’entrée dans le muscle semble être de la même nature que l’entrée des macrophages.

    Les cellules satellites se retrouvent en périphérie des muscles (à ne pas confondre à la périphérie des membres). En état de repos, elles bloquent leur myogenèse. Lorsque l’activité musculaire induit des signaux de stress (blessure, entraînement provocant l’hypertrophie, etc.) elles vont reprendre leurs processus de maturation (gènes Myf5 et MyoD) afin de se différencier et apporter le matériel à la fibre musculaire (création de myoblastes qui fusionneront avec la cellule musculaire).

    D’un point de vue entraînement, ceci est très important : l’activité nerveuse, donc le type d’entraînement adressera un signal précis à la reprise de la maturation, impliquant que celle-ci sera en corrélation avec le besoin du muscle. Nous retrouvons ici ce que nous présentions dans l’article sur la remise en cause nécessaire de l’entrainement de manière permanente pour orienter le fonctionnement du muscle.

    Source : CHU Montpellier

    La figure A nous montre la fibre en état normal. Après un entraînement (ou un problème), nous arrivons au niveau de la figure B, avec la fibre musculaire cassée. La cellule satellite prolifère (mitose) et pénètre au sein de la cellule musculaire (figure C). Lorsque le matériel est en place, les éléments dissociés se différencient pour devenir des morceaux de fibre qui fusionneront avec la cellule basale (figure D). La cellule satellite se régénère et récupère sa position initiale. La fibre musculaire retrouve son état d’origine avec ou sans surcompensation.

    De cet usage, une régénération future est nécessaire (pour limiter l’appauvrissement rapide du potentiel des cellules satellites). De cette régénération provient les vieilles idées reçues résumant l’hyperplasie à la casse de fibres et à la création subséquente de nouvelles fibres musculaires.

    La régénération des cellules satellites provient de 2 phénomènes : la division symétrique (que nous pourrions appeler section longitudinale) et la division asymétrique (section transversale). Contrairement à ce que l’on pensait antérieurement, ces divisions n’ont pas de rapport direct avec le type d’entraînement (casse de fibres de manière transversale ou longitudinale), mais plutôt avec l’expression des gènes relançant la maturation (Myf5 ou MyoD) pour protéger le matériel génétique. La division de la Cellule Satellite permettant ainsi de donner une partie de sa structure (et donc de ses noyaux) tout en maintenant à disposition ces mêmes noyaux (donc non dégénérescence du potentiel génétique), Kuang (2007). Les Cellules Souches Adultes venant ainsi en renfort pour auto-régénérer les cellules satellites. Le choix de la division n’est pas encore clair quant aux déclencheurs d’une division symétrique ou d’une division asymétrique.

    La régénération musculaire (Source : Ifremer, Joris and coll, Biofutur, 2007, Elsavier)

    Source : CHU Montpellier

    La première figure nous montre un état d’équilibre au sein du muscle. La seconde figure présente la prolifération des cellules satellites qui aboutit à la figure 3 montrant une augmentation significative du nombre de ces cellules en termes de quantité et de taille (points foncés).

    La prolifération de ces cellules est importante, puisque de celle-ci correspondra la capacité de l’athlète à récupérer d’efforts de plus en plus intenses. Ainsi, un sédentaire sain possède environ 2% de cellules satellites (par rapport au nombre de cellules dans un muscle). Un sportif loisir élèvera ce chiffre à environ 4% ; l’athlète de haut niveau le doublera pour atteindre 8%.

    La myogenèse de la souris (Source : Ifremer, Joris and Coll, Biofutur, 2007, Elsavier)

    Les CSA permettront également à la mise en place de la fusion entre les cellules endommagées et les cellules issues des Cellules Satellites. En effet, les CSA seront captées par les récepteurs MyoD, récepteurs qui permettront la différenciation de la CSA en cellule musculaire.

    Fin de la Partie 05.


    Cet article fait partie du recueil 2011-2012


    Partie 01 – Introduction à l’adaptation musculaire

    Partie 02 – Le renforcement musculaire

    Partie 03 – L’hypertrophie musculaire

    Partie 04 – L’hyperplasie

    Partie 05 – Les cellules satellites

    Partie 06 – Exemples d’utilisation de l’adaptation musculaire


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      A propos de Sébastien BÊME

      Préparateur physique depuis +20 ans. De formation Staps, diplômé BPJEPS AGFF, Certifié CrossFit Level 1, Gymnastics et Weightlifting. Formation CrossFit Judge et Scaling Auteur de nombreuses publications et propriétaire des sites internet www.gymsante.eu (et ses déclinaisons), www.fuck-genetics.fr et www.etre-conscient.com

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      Deja paru sur Gymsante

      Livre – Entraînement Fonctionnel