Le muscle strié du corps humain se compose d'un continuum fonctionnel et métabolique de plusieurs types de cellules musculaires, aussi appelées fibres. On les distingue en deux grandes catégories, 1. les fibres lentes (type I) et 2. les fibres rapides (types lia et llx). Ces cellules sont également classifiées selon le type de chaine lourde de myosine qu'elles expriment. La myosine est la principale protéine génératrice de force pour la contraction musculaire. Les fibres à contraction lente (type I) sont résistantes à la fatigue et ont un métabolisme aérobie (oxydatif). Les fibres à contraction rapide (types lia et llx) sont plus vite fatigables et ont un métabolisme anaérobie (glycolytique). Les fibres de type lia présentent toutefois des caractéristiques intermédiaires de fibres rapides avec une meilleure résistance à la fatigue. Dans cette continuité il existe également des fibres dites hybrides, exprimant plusieurs types de chaines lourdes de myosine. Sur la base d'études précédentes, la proportion des fibres hybrides semble augmentée en cas d'inactivité physique et de vieillissement, mais la cinétique de leur évolution est encore méconnue. Décrites tantôt comme des fibres dans un état de transition, et tantôt comme des entités à part entière, leur rôle est encore débattu. Ce travail a exploré le devenir des fibres hybrides en réponse à un entrainement de type endurance dans une population sédentaire et vieillissante. Vingt-deux volontaires de plus de 60 ans, sédentaires et en bonne santé, ont participé à un entrainement aérobie supervisé 3 fois par semaine, d'intensité modérée, pendant une durée de 16 semaines. Dix-huit participants entraînés en endurance ont servi de groupe contrôle. Des biopsies du muscle vastus lateralis avant et après cette période d'entrainement ont permis de déterminer le type de 13'840 fibres par le biais d'une analyse immuno- histochimique.
Avant la période d'entrainement, un profil cellulaire à prédominance de type II (lIa et llx) a été observé dans le groupe sédentaire en comparaison au groupe control. Ceci correspond à ce qui a préalablement été décrit dans la littérature où une population entrainée en endurance présente une proportion plus importante de fibres lentes, et vice versa. Les fibres hybrides (l-lla et lla-llx) représentaient presque 5% de toutes les fibres musculaires. Toutefois, aucune différence entre le groupe en état « sédentaire chronique » et le groupe en état « entrainé chronique » n'a été observée en terme de proportion de celles-ci. La période d'entrainement a eu comme conséquence de déclencher une dynamique de changement de proportions de fibres musculaires vers une augmentation des fibres de type I et une diminution des fibres de type II. Ce phénomène était accompagné par une augmentation des cellules hybrides, statistiquement significative pour les fibres de type l-lla, suggérant une contribution des fibres hybrides à une transition de fibres rapides vers des fibres lentes. Comme si les fibres hybrides servaient d'intermédiaires entre les autres types de fibres musculaires. En ce qui concerne le muscle et son entrainement, cette observation serait compatible avec la notion de fibres en transition d'un type à un autre, ce qui est crucial pour la compréhension de mécanismes réversibles dans la perte de masse musculaire liée à l'âge, ainsi que le développement de mesures préventives et thérapeutiques.
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Background Human skeletal muscle is composed of a functional and metabolic continuum of slow (Type I) and fast fibers (lia and llx). Hybrid fibers co-expressing différent myosin heavy chains are also present and seem to be more prominent in aging muscle. Their rôle is debated; hybrid fibers were reported either in a transitional state, between slow and fast fibers, or as fixed individual entities. This study examined the fate of hybrid fibers with an endurance exercise intervention in an elderly sedentary population. Methods Twenty-two sedentary healthy elderly men and women underwent a 16-week supervised endurance exercise intervention. Eighteen endurance-trained âge- and gender matched volunteers served as controls. Fiber type distribution was determined by immunohistochemistry on vastus lateralis muscle biopsies pre-intervention and post intervention.
Results A total of 13840 fibers were analyzed. At baseline, a Type II dominant fiber profile was observed compared with the control group, with more Type lia (P = 0.0301) and Type llx fibers (P = 0.0328). Hybrid fibers represented almost 5% of total muscle fibers in both groups. There was no significant différence between groups (l-lla, P = 0.6719 and lia llx, P = 0.0998). Intervention triggered qualitative dynamics towards an increase in Type I, and decrease in Type II fibers, paralleled by an increase in l-lla hybrids (P = 0.0301). Conclusions The present study is, to our knowledge, the first to examine hybrid muscle fiber type adaptations to an endurance exercise intervention in the elderly. Hybrid fiber proportions did not differ between chronic sedentary state and chronic endurance-trained state. Exercise intervention increased Type l-lla hybrid fibers along with shift dynamics in other fiber types suggesting the contribution of hybrid fiber to a fast-to-slow fiber type transition, eventually serving as intermediate reservoir from one monomorphic myosin heavy chain expressing fiber type to another. This finding favours the transitional theory regarding hybrid muscle fibers and exercise, crucial to understanding réversible mechanisms of sarcopenia and development of prévention measures.