Mitofusins 1/2 and ERRalpha expression are increased in human skeletal muscle after physical exercise

Mitochondrial impairment is hypothesized to contribute to the pathogenesis of insulin resistance. Mitofusin (Mfn) proteins regulate the biogenesis and maintenance of the mitochondrial network, and when inactivated, cause a failure in the mitochondrial architecture and decreases in oxidative capacity and glucose oxidation. Exercise increases muscle mitochondrial content, size, oxidative capacity and aerobic glucose oxidation. To address if Mfn proteins are implicated in these exercise-induced responses, we measured Mfn1 and Mfn2 mRNA levels, pre-, post-, 2 and 24 h post-exercise. Additionally, we measured the expression levels of transcriptional regulators that control mitochondrial biogenesis and functions, including PGC-1alpha, NRF-1, NRF-2 and the recently implicated ERRalpha. We show that Mfn1, Mfn2, NRF-2 and COX IV mRNA were increased 24 h post-exercise, while PGC-1alpha and ERRalpha mRNA increased 2 h post-exercise. Finally, using in vitro cellular assays, we demonstrate that Mfn2 gene expression is driven by a PGC-1alpha programme dependent on ERRalpha. The PGC-1alpha/ERRalpha-mediated induction of Mfn2 suggests a role of these two factors in mitochondrial fusion. Our results provide evidence that PGC-1alpha not only mediates the increased expression of oxidative phosphorylation genes but also mediates alterations in mitochondrial architecture in response to aerobic exercise in humans

Recherche des facteurs génétiques à l’origine de la maladie de Parkinson dans la population canadienne-française du Québec

La maladie de Parkinson (MP) est une affection neurodégénérative invalidante et incurable. Il est maintenant clairement établi que d’importants déterminants génétiques prédisposent à son apparition. La recherche génétique sur des formes familiales de la MP a mené à la découverte d’un minimum de six gènes causatifs (SNCA, LRRK2, Parkin, PINK1, DJ-1 and GBA) et certains, par exemple LRRK2, contiennent des variations génétiques qui prédisposent également aux formes sporadiques. La caractérisation des protéines codées par ces gènes a mené à une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires sousjacents. Toutefois, en dépit de ces efforts, les causes menant à l’apparition de la MP restent inconnues pour la majorité des patients. L’objectif général des présents travaux était d’identifier des mutations prédisposant à la MP dans la population canadienne-française du Québec à partir d’une cohorte composée principalement de patients sporadiques. Le premier volet de ce projet consistait à déterminer la présence de mutations de LRRK2 dans notre cohorte en séquençant directement les exons contenant la majorité des mutations pathogéniques et en effectuant une étude d’association. Nous n’avons identifié aucune mutation et l’étude d’association s’est avérée négative, suggérant ainsi que LRRK2 n’est pas une cause significative de la MP dans la population canadienne-française. La deuxième partie du projet avait pour objectif d’identifier de nouveaux gènes causatifs en séquençant directement des gènes candidats choisis à cause de leurs implications dans différents mécanismes moléculaires sous-tendant la MP. Notre hypothèse de recherche était basée sur l’idée que la MP est principalement due à des mutations individuellement rares dans un grand nombre de gènes différents. Nous avons identifié des mutations rares dans les gènes PICK1 et MFN1. Le premier code pour une protéine impliquée dans la régulation de la transmission du glutamate tandis que le second est un des acteurs-clés du processus de fusion mitochondriale. Nos résultats, qui devront être répliqués, suggèrent que le séquençage à grande échelle pourrait être une méthode prometteuse d’élucidation des facteurs de prédisposition génétiques à la MP ; ils soulignent l’intérêt d’utiliser une population fondatrice comme les canadiens-français pour ce type d’étude et devraient permettre d’approfondir les connaissances sur la pathogénèse moléculaire de la MP.