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Un entraînement en endurance de sept semaines augmente le nombre de récepteurs alpha des estrogènes du muscle gastrocnémien de rat femelle
Science & Sports 18 (2003) 51–53 www.elsevier.com/locate/scispo
Communication brève
Un entraînement en endurance de sept semaines augmente le nombre de récepteurs alpha des estrogènes du muscle gastrocnémien de rat femelle Seven weeks of endurance training increases the estrogen receptor alpha content in female rat gastrocnemius muscle S. Lemoine a,*, P. Granier a, C. Tiffoche b, P.M. Berthon a, M.-L. Thieulant b, F. Carré c, P. Delamarche a a
Laboratoire de physiologie et de biomécanique de l’exercice musculaire, UPRES 1274, UFR-APS, campus la Harpe, avenue Charles-Tillon, 35044 Rennes cedex, France b Laboratoire d’information et programmation cellulaire, UMR 6026 CNRS, université de Rennes I, campus de Beaulieu, bâtiment 13, 35042 Rennes cedex, France c Laboratoire de physiologie médicale, CHU Pontchaillou, 35000 Rennes cedex, France
Résumé Objectif – Le but de notre étude est de déterminer l’effet d’un entraînement en endurance sur le taux de messagers codant pour le récepteur alpha des estrogènes (ARNm REa) au niveau du muscle strié squelettique de rat femelle. Méthodes – Deux groupes de rats femelles Wistar sont constitués : un groupe contrôle (C) (n = 6) et un groupe entraîné (E) (n = 6) en endurance durant 7 semaines à raison de 5 jours par semaine sur tapis roulant adapté. Les ARNm REa sont quantifiés par la technique de Reverse Transcriptase-Polymerase Chain Reaction au niveau du muscle gastrocnémien. Résultat – Le taux d’ARNm REa est significativement supérieur dans le groupe E (0,488 ± 0,047) comparé au groupe C (0,313 ± 0,032), (p < 0,01). Discussion – Sept semaines d’entraînement en endurance augmente le taux d’ARNm REa au niveau du muscle gastrocnémien de rats femelles. © 2003 Éditions scientifiques et médicales Elsevier SAS. Tous droits réservés. Abstract Objective – The aim of this study was to determine if a 7 weeks of endurance training modifies the estrogen receptor alpha level (ERa mRNA) in female rat skeletal muscle. Methods – Two groups of Wistar rats were constitued: female controls (C) (n = 6) and female endurance trained (E) (n = 6) during 7 weeks, 5 days per week on motor-driven treadmill. The ERa mRNA level was determinated by the Reverse Transcriptase-Polymerase Chain Reaction technique. Results – The ERa mRNA level was significantly higher in E (0.488 ± 0.047) compared to C (0.313 ± 0.032), (P < 0.01). Discussion – Seven weeks of endurance training increases the ERa mRNA level in the female rat gastrocnemius muscle. © 2003 Éditions scientifiques et médicales Elsevier SAS. All rights reserved Mots clés : Récepteurs des estrogènes ; RT-PCR ; Muscle strié squelettique ; Entraînement en endurance Keywords: Estrogen receptor alpha; RT-PCR; Skeletal muscle; Endurance training
* Auteur correspondant. Adresse e-mail : [email protected] (S. Lemoine). © 2003 Éditions scientifiques et médicales Elsevier SAS. Tous droits réservés. DOI: 1 0 . 1 0 1 6 / S 0 7 6 5 - 1 5 9 7 ( 0 2 ) 0 0 0 5 9 - X
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S. Lemoine et al. / Science & Sports 18 (2003) 51–53
1. Introduction Il est bien admis que les estrogènes ont des effets au niveau du muscle strié squelettique. Ils permettent une épargne du glycogène et favorisent l’utilisation des lipides lors de l’exercice musculaire [2]. Ces hormones agissent également sur la force musculaire puisque Sarwar et al. [5] montrent au cours du cycle menstruel chez la femme que le pic de force musculaire correspond au pic des estrogènes. Ces effets pourraient passer par l’existence de récepteurs spécifiques des estrogènes (RE) au niveau du muscle strié squelettique [3]. Mohamed et Abdel-Rahman [4] montrent que le taux de messagers codant pour le récepteur alpha des estrogènes (ARNm REa) est modifié par les variations de concentrations plasmatiques d’œstradiol. Ainsi, une diminution en œstradiol augmente le taux d’ARNm REa au niveau de l’utérus et du cortex cérébral. Étant donné que l’entraînement en endurance perturbe le cycle menstruel chez le rat femelle en diminuant les concentrations plasmatiques d’œstradiol, le but de notre étude est de rechercher si un entraînement en endurance de 7 semaines modifie le taux d’ARNm REa au niveau du muscle gastrocnémien de rats femelles.
en endurance sur tapis roulant pendant 7 semaines à raison de 5 jours par semaine. Lors de ce protocole, la vitesse, la durée et la pente du tapis augmentent progressivement. À la fin de l’entraînement, le muscle gastrocnémien est prélevé et l’activité de la citrate synthase (CS) est mesurée par méthode fluorométrique. Après extraction des ARN totaux, l’étape de transcription inverse (RT) est réalisée. Pour cela, les ARN totaux sont mélangés à un volume réactionnel contenant un tampon RT, du dithiothreitol, des dNTPs, des désoxyhexanucléotides et la reverse transcriptase. Le tout est placé dans un thermocycler à 42 °C pendant 50 min. L’étape de PCR est ensuite réalisée. L’ADNc est amplifié dans un volume réactionnel contenant un tampon Taq, la Taq DNA polymerase, les amorces, les dNTPs et le MgCl2 (2 mM) pendant 29 cycles d’amplification (paramètres préalablement déterminés). Les réactions PCR sont réalisées dans un thermocycler pour REa et RL19. Les produits PCR sont visualisés par électrophorèse sur gel d’agarose (1,3 %). Le taux d’ARNm REa est estimé par densitométrie et normalisé à la protéine ribosomiale RL19 (contrôle interne). Toutes les valeurs sont exprimées en moyenne ± SEM. Chaque paramètre est comparé avant et après entraînement par le test t de Student avec une significativité de p < 0,05.
2. Matériel et méthodes Deux groupes de rats femelles Wistar sont constitués : un groupe contrôle (C) (n = 6) et un groupe entraîné (E) (n = 6)
3. Résultats L’activité de la CS augmente significativement avec l’entraînement : 100 ± 4,99 % pour C vs 138,10 ± 8,82 % pour E (p < 0.01). Concernant l’expression du REa au niveau du muscle gastrocnémien, le gel d’agarose (Fig. 1A) révèle la présence d’ARNm REa (422 pb) au niveau des muscles gastrocnémiens C et E. Les fragments RL19 (177 pb) sont également détectés (Fig. 1A). Le rapport densitométrique REa/RL19 augmente significativement avec l’entraînement : 0,313 ± 0,032 pour C vs 0,488 ± 0,047 pour E (p < 0,01) (Fig. 1B). 4. Discussion
Fig. 1. A. Produits PCR REa et RL19 au niveau des muscles gastrocnémiens de rats femelles contrôles (C) (n = 6) et entraînés (E) (n = 6). Le gel d’agarose (1,3 %) coloré au bromure d’éthidium montre les produits PCR REa et RL19 d’une taille respective de 422 pb et 177 pb. C1, C2, C3, C4, C5, C6 : muscle gastrocnémien de rats femelles contrôles. E1, E2, E3, E4, E5, E6 : muscle gastrocnémien de rats femelles entraînés. B. Effet de l’entraînement en endurance sur le rapport densitométrique REa/RL19 au niveau des muscles gastrocnémiens de rats femelles contrôles (C) (n = 6) et entraînés (E) (n = 6). ** p < 0,01 : différence significative entre les valeurs C et E.
Un entraînement en endurance d’une durée de 7 semaines augmente significativement le nombre de messagers codant pour le REa au niveau du muscle gastrocnémien de rats femelles. Il a été montré, chez le rat femelle, qu’un entraînement en endurance d’une durée de 10 semaines à raison de 5 jours par semaine et à une vitesse de 16 m/min, induit des perturbations du cycle œstrien en provoquant un anestrus dès le 21e j du protocole d’entraînement [1]. L’entraînement en endurance affecte donc l’axe hypothalamo-hypophyso-ovarien et induit une diminution des taux d’œstradiol. Il est bien connu que la quantité de récepteur stéroïdien est régulée par son ligand. Ainsi, Mohamed et Abdel-Rahman [4] décrivent une augmentation du taux d’ARNm REa au niveau de l’utérus et du cortex cérébral par une ovariectomie d’une durée de 12 semaines. Ce taux d’ARNm REa est restauré par un traitement œstrogénique de 12 semaines. Ces résultats sont donc
S. Lemoine et al. / Science & Sports 18 (2003) 51–53
en faveur d’une régulation positive, après 7 semaines d’entraînement, responsable d’une augmentation du taux d’ARNm REa au niveau du muscle gastrocnémien des rats femelles entraînés. Étant donné que l’augmentation du taux de messagers est corrélée à l’augmentation du nombre de protéines, on peut supposer que le nombre de protéines réceptrices ait augmenté au niveau du muscle gastrocnémien des rats femelles entraînés expliquant ainsi l’adaptation musculaire après entraînement chez le rat femelle.
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Références [1]
Carlberg KA, Fregly MJ. Disruption of estrous cycles in exercisetrained rats. Proc Soc Exp Biol Med 1985;179:21–4.
[2]
Kendrick ZV, Steffen C, Rumsey W, Goldberg D. Effect of estradiol on tissue glycogen metabolism in exercised oophorectomized rats. J Appl Physiol 1987;63:492–6.
[3]
Lemoine S, Granier P, Tiffoche C, Rannou F, Thieulant ML, Delamarche P. Détection des récepteurs des estrogènes au niveau du muscle strié squelettique de femme. Science et sports 2001;16:107–9.
Remerciements
[4]
Nous tenons à remercier le Dr Damien Freyssenet, Laboratoire de physiologie (faculté de médecine S. Lisfranc, StÉtienne) et les Drs Thierry Bailhache et François Ferrière (Laboratoire d’ichtyophysiologie, Rennes).
Mohamed MK, Abdel-Rahman AA. Effect of long-term ovariectomy and estrogen replacement on the expression of estrogen receptor gene in female rats. Eur J Endocrinol 2000;142:307–14.
[5]
Sarwar R, Beltran Niclos B, Rutherford OM. The effect of the menstrual cycle on the human quadriceps strength, contractile properties and fatiguability. J Physiology 1995;483:128 p.
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Un entraînement en endurance de sept semaines augmente le nombre de récepteurs alpha des estrogènes du muscle gastrocnémien de rat femelle Seven weeks of endurance training increases the estrogen receptor alpha content in female rat gastrocnemius muscle S. Lemoine a,*, P. Granier a, C. Tiffoche b, P.M. Berthon a, M.-L. Thieulant b, F. Carré c, P. Delamarche a a
Laboratoire de physiologie et de biomécanique de l’exercice musculaire, UPRES 1274, UFR-APS, campus la Harpe, avenue Charles-Tillon, 35044 Rennes cedex, France b Laboratoire d’information et programmation cellulaire, UMR 6026 CNRS, université de Rennes I, campus de Beaulieu, bâtiment 13, 35042 Rennes cedex, France c Laboratoire de physiologie médicale, CHU Pontchaillou, 35000 Rennes cedex, France
Résumé Objectif – Le but de notre étude est de déterminer l’effet d’un entraînement en endurance sur le taux de messagers codant pour le récepteur alpha des estrogènes (ARNm REa) au niveau du muscle strié squelettique de rat femelle. Méthodes – Deux groupes de rats femelles Wistar sont constitués : un groupe contrôle (C) (n = 6) et un groupe entraîné (E) (n = 6) en endurance durant 7 semaines à raison de 5 jours par semaine sur tapis roulant adapté. Les ARNm REa sont quantifiés par la technique de Reverse Transcriptase-Polymerase Chain Reaction au niveau du muscle gastrocnémien. Résultat – Le taux d’ARNm REa est significativement supérieur dans le groupe E (0,488 ± 0,047) comparé au groupe C (0,313 ± 0,032), (p < 0,01). Discussion – Sept semaines d’entraînement en endurance augmente le taux d’ARNm REa au niveau du muscle gastrocnémien de rats femelles. © 2003 Éditions scientifiques et médicales Elsevier SAS. Tous droits réservés. Abstract Objective – The aim of this study was to determine if a 7 weeks of endurance training modifies the estrogen receptor alpha level (ERa mRNA) in female rat skeletal muscle. Methods – Two groups of Wistar rats were constitued: female controls (C) (n = 6) and female endurance trained (E) (n = 6) during 7 weeks, 5 days per week on motor-driven treadmill. The ERa mRNA level was determinated by the Reverse Transcriptase-Polymerase Chain Reaction technique. Results – The ERa mRNA level was significantly higher in E (0.488 ± 0.047) compared to C (0.313 ± 0.032), (P < 0.01). Discussion – Seven weeks of endurance training increases the ERa mRNA level in the female rat gastrocnemius muscle. © 2003 Éditions scientifiques et médicales Elsevier SAS. All rights reserved Mots clés : Récepteurs des estrogènes ; RT-PCR ; Muscle strié squelettique ; Entraînement en endurance Keywords: Estrogen receptor alpha; RT-PCR; Skeletal muscle; Endurance training
* Auteur correspondant. Adresse e-mail : [email protected] (S. Lemoine). © 2003 Éditions scientifiques et médicales Elsevier SAS. Tous droits réservés. DOI: 1 0 . 1 0 1 6 / S 0 7 6 5 - 1 5 9 7 ( 0 2 ) 0 0 0 5 9 - X
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1. Introduction Il est bien admis que les estrogènes ont des effets au niveau du muscle strié squelettique. Ils permettent une épargne du glycogène et favorisent l’utilisation des lipides lors de l’exercice musculaire [2]. Ces hormones agissent également sur la force musculaire puisque Sarwar et al. [5] montrent au cours du cycle menstruel chez la femme que le pic de force musculaire correspond au pic des estrogènes. Ces effets pourraient passer par l’existence de récepteurs spécifiques des estrogènes (RE) au niveau du muscle strié squelettique [3]. Mohamed et Abdel-Rahman [4] montrent que le taux de messagers codant pour le récepteur alpha des estrogènes (ARNm REa) est modifié par les variations de concentrations plasmatiques d’œstradiol. Ainsi, une diminution en œstradiol augmente le taux d’ARNm REa au niveau de l’utérus et du cortex cérébral. Étant donné que l’entraînement en endurance perturbe le cycle menstruel chez le rat femelle en diminuant les concentrations plasmatiques d’œstradiol, le but de notre étude est de rechercher si un entraînement en endurance de 7 semaines modifie le taux d’ARNm REa au niveau du muscle gastrocnémien de rats femelles.
en endurance sur tapis roulant pendant 7 semaines à raison de 5 jours par semaine. Lors de ce protocole, la vitesse, la durée et la pente du tapis augmentent progressivement. À la fin de l’entraînement, le muscle gastrocnémien est prélevé et l’activité de la citrate synthase (CS) est mesurée par méthode fluorométrique. Après extraction des ARN totaux, l’étape de transcription inverse (RT) est réalisée. Pour cela, les ARN totaux sont mélangés à un volume réactionnel contenant un tampon RT, du dithiothreitol, des dNTPs, des désoxyhexanucléotides et la reverse transcriptase. Le tout est placé dans un thermocycler à 42 °C pendant 50 min. L’étape de PCR est ensuite réalisée. L’ADNc est amplifié dans un volume réactionnel contenant un tampon Taq, la Taq DNA polymerase, les amorces, les dNTPs et le MgCl2 (2 mM) pendant 29 cycles d’amplification (paramètres préalablement déterminés). Les réactions PCR sont réalisées dans un thermocycler pour REa et RL19. Les produits PCR sont visualisés par électrophorèse sur gel d’agarose (1,3 %). Le taux d’ARNm REa est estimé par densitométrie et normalisé à la protéine ribosomiale RL19 (contrôle interne). Toutes les valeurs sont exprimées en moyenne ± SEM. Chaque paramètre est comparé avant et après entraînement par le test t de Student avec une significativité de p < 0,05.
2. Matériel et méthodes Deux groupes de rats femelles Wistar sont constitués : un groupe contrôle (C) (n = 6) et un groupe entraîné (E) (n = 6)
3. Résultats L’activité de la CS augmente significativement avec l’entraînement : 100 ± 4,99 % pour C vs 138,10 ± 8,82 % pour E (p < 0.01). Concernant l’expression du REa au niveau du muscle gastrocnémien, le gel d’agarose (Fig. 1A) révèle la présence d’ARNm REa (422 pb) au niveau des muscles gastrocnémiens C et E. Les fragments RL19 (177 pb) sont également détectés (Fig. 1A). Le rapport densitométrique REa/RL19 augmente significativement avec l’entraînement : 0,313 ± 0,032 pour C vs 0,488 ± 0,047 pour E (p < 0,01) (Fig. 1B). 4. Discussion
Fig. 1. A. Produits PCR REa et RL19 au niveau des muscles gastrocnémiens de rats femelles contrôles (C) (n = 6) et entraînés (E) (n = 6). Le gel d’agarose (1,3 %) coloré au bromure d’éthidium montre les produits PCR REa et RL19 d’une taille respective de 422 pb et 177 pb. C1, C2, C3, C4, C5, C6 : muscle gastrocnémien de rats femelles contrôles. E1, E2, E3, E4, E5, E6 : muscle gastrocnémien de rats femelles entraînés. B. Effet de l’entraînement en endurance sur le rapport densitométrique REa/RL19 au niveau des muscles gastrocnémiens de rats femelles contrôles (C) (n = 6) et entraînés (E) (n = 6). ** p < 0,01 : différence significative entre les valeurs C et E.
Un entraînement en endurance d’une durée de 7 semaines augmente significativement le nombre de messagers codant pour le REa au niveau du muscle gastrocnémien de rats femelles. Il a été montré, chez le rat femelle, qu’un entraînement en endurance d’une durée de 10 semaines à raison de 5 jours par semaine et à une vitesse de 16 m/min, induit des perturbations du cycle œstrien en provoquant un anestrus dès le 21e j du protocole d’entraînement [1]. L’entraînement en endurance affecte donc l’axe hypothalamo-hypophyso-ovarien et induit une diminution des taux d’œstradiol. Il est bien connu que la quantité de récepteur stéroïdien est régulée par son ligand. Ainsi, Mohamed et Abdel-Rahman [4] décrivent une augmentation du taux d’ARNm REa au niveau de l’utérus et du cortex cérébral par une ovariectomie d’une durée de 12 semaines. Ce taux d’ARNm REa est restauré par un traitement œstrogénique de 12 semaines. Ces résultats sont donc
S. Lemoine et al. / Science & Sports 18 (2003) 51–53
en faveur d’une régulation positive, après 7 semaines d’entraînement, responsable d’une augmentation du taux d’ARNm REa au niveau du muscle gastrocnémien des rats femelles entraînés. Étant donné que l’augmentation du taux de messagers est corrélée à l’augmentation du nombre de protéines, on peut supposer que le nombre de protéines réceptrices ait augmenté au niveau du muscle gastrocnémien des rats femelles entraînés expliquant ainsi l’adaptation musculaire après entraînement chez le rat femelle.
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Références [1]
Carlberg KA, Fregly MJ. Disruption of estrous cycles in exercisetrained rats. Proc Soc Exp Biol Med 1985;179:21–4.
[2]
Kendrick ZV, Steffen C, Rumsey W, Goldberg D. Effect of estradiol on tissue glycogen metabolism in exercised oophorectomized rats. J Appl Physiol 1987;63:492–6.
[3]
Lemoine S, Granier P, Tiffoche C, Rannou F, Thieulant ML, Delamarche P. Détection des récepteurs des estrogènes au niveau du muscle strié squelettique de femme. Science et sports 2001;16:107–9.
Remerciements
[4]
Nous tenons à remercier le Dr Damien Freyssenet, Laboratoire de physiologie (faculté de médecine S. Lisfranc, StÉtienne) et les Drs Thierry Bailhache et François Ferrière (Laboratoire d’ichtyophysiologie, Rennes).
Mohamed MK, Abdel-Rahman AA. Effect of long-term ovariectomy and estrogen replacement on the expression of estrogen receptor gene in female rats. Eur J Endocrinol 2000;142:307–14.
[5]
Sarwar R, Beltran Niclos B, Rutherford OM. The effect of the menstrual cycle on the human quadriceps strength, contractile properties and fatiguability. J Physiology 1995;483:128 p.