Les caractéristiques contractiles et biochimiques du muscle squelettique sont modulées par le pratique régulière de l'exercice. Les propriétés du muscle sont expliquées par la présence de familles de protéines qui pour certaines d'entre elles existent sous plusieurs isoformes. Chaque isoforme est codée par un gène spécifique. Le but de cet article est de faire le point des connaissances actuelles sur les modulations du génome exprimé au sein du muscle, en réponse à l'exercice physique. L'accent est mis sur l'état de nos connaissances sur l'implication de voies de signalisation intracellulaires qui assurent la transduction entre les évènements moléculaires liés à l'activité musculaire et la modulation de transcription des gènes d'intérêt.

On connaît maintenant bien la nature des modulations des propriétés contractiles et métaboliques du muscle à l'entraînement physique. En revanche, les mécanismes moléculaires qui sont à l'origine des modulations d'expression génique au sein des fibres musculaires sont en cours d'exploration. On peut poser l'hypothèse que l'exercice, quelles que soient ses caractéristiques se traduit au niveau du muscle par des signaux élémentaires qui vont être à l'origine du recrutement de voies de signalisation intracellulaires spécifiques. D'une manière assez schématique, on peut regrouper ces signaux en quatre catégories : (a) des signaux liés à l'activité neuronale qui vont solliciter les voies de signalisation liées aux mouvements du calcium (voie de calcineurine, des calmodulin-dependent prottein kinases, de la protéine-kinase C) ; (b) des signaux mécaniques qui vont activer les voies des mitogen-activated protein kinase, dont la signalisation p38 et l'extra signal-regulated kinase-1/2 ; (c) des signaux métaboliques qui vont activer PGC-1α et la biogenèse mitochondriale, ou les gènes oxygène-sensibles par le complexe hypoxia inducible factor. Les signaux d'origine endocrinienne ne sont pas abordés dans cet article.

Il convient d'évaluer le poids porté par chacune de ces voies de signalisation dans les réponses du muscle à différents types d'exercices. Les voies de signalisation sollicitées interagissent parfois entre elles ; il conviendrait de vérifier ces interactions dans le cadre de différentes modalités d'exercices.

Physical exercise leads to changes in contractile and biochemical properties. Muscle characteristics are mainly explained by the presence of several protein families, which exist as different isoforms. Each of these isoforms is encoded by specific genes. The aim of this paper is to present the current knowledge concerning alterations in muscle gene expression in response of physical exercise. In this paper, we stress the knowledge concerning the involvement of intracellular signaling pathways, which ensure the link between the molecular events related to physical exercise and changes in the transcription levels of target genes.

Changes in contractile and metabolic properties of skeletal muscle observed during physical training are now well-known. In contrast, the molecular mechanisms at the origin of changes in gene expression remain to be extensively examined. It has been hypothesized that physical exercise leads to elementary signals that are distinctly sensed by skeletal muscle tissue. These signals will recruit specific intracellular pathways and then account for transcriptional adaptations that are seen in skeletal muscle. It has been suggested that transcriptional regulations during physical training result from the influence of many external and internal factors pooled into four categories. Neuronal factors recruit signaling pathways related to transient changes in intracellular calcium, such as calcineurin, calmodulin-dependent protein kinases and PKC pathways. Mechanical factors modulate specific transcriptional changes through mitrogen-activated protein kinase signaling pathways, especially p38 and extracellular signal-regulated kinase-1/2 pathways. Metabolic signals activate the mitochondrial biogenesis through PGC-1α or oxygen-sensitive genes through the hypoxia inducible factor complex. Hormonal signals will not be discussed in the present paper.

Future studies are needed to estimate the role played by each of these signaling pathways to explain the phenotypic changes reported in skeletal according to the physical training characteristics. Moreover, the signaling pathways involved to explain muscle adaptation mostly interact; these interactions need to be examined during several forms of physical training.