Altérations de la voie de signalisation BMP4 responsables de la différenciation accélérée de myoblastes mutés sur le gène LMNA

Altered BMP4 pathway leads to accelerated myogenic differentiation of LMNA mutated cells

• Auteur / Autrice : Alexandre Janin
• Direction : Philippe Chevalier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie moléculaire et cellulaire
• Date : Soutenance le 16/11/2018
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Biologie Moléculaire Intégrative et Cellulaire (Lyon)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut NeuroMyoGène (Lyon ; 2016-2021)
• Jury : Président / Présidente : Gisèle Bonne
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Chevalier, Vincent Gache, Nathalie Streichenberger
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Léonard Féasson, Xavier Nissan

Mots clés

Mots clés contrôlés

Différenciation (biologie)

Muscles

Laminopathies

Mots clés libres

Lamines

Laminopathies

Muscle

Différenciation

BMP

SMAD

Lamins

Laminopathies

Muscle

Differentiation

BMP

SMAD

Résumé

Les lamines A et C sont deux composants majeurs de la lamina nucléaire, réseau de filaments intermédiaires situé sous la membrane nucléaire interne. Les mutations du gène LMNA, codant les lamines A/C, ont été associées à de nombreuses pathologies humaines, appelées laminopathies, et affectant un ou plusieurs tissus dont le muscle. Les mécanismes physiopathologiques sous-jacents ne sont encore que partiellement élucidés. Les lamines A/C jouant un rôle crucial dans l’architecture nucléaire et l’organisation de la chromatine, l’hypothèse d’une altération de l’expression de facteurs de transcription ou de gènes tissus-spécifiques a été formulée. De plus, au niveau musculaire, il a été décrit que les lamines A/C jouent un rôle majeur dans la mise en place d’une différenciation musculaire efficace.Afin d’identifier des altérations potentielles au sein des voies de signalisation régulant la différenciation musculaire, nous avons utilisés un modèle de myoblastes murins conditionnellement immortalisés et comparés le profil d’expression entre les myoblastes sauvages et inactivés pour le gène Lmna (Lmna-/-). Nous avons donc identifiés deux altérations majeures de la voie BMP (Bone Morphogenetic Pathway) : la diminution de l’expression du ligand Bmp4 et l’augmentation de celle de Smad6, un inhibiteur intracellulaire de la voie. Cette surexpression de Smad6 est responsable d’une séquestration cytoplasmique des Smads 1, 5 et 8 phosphorylées et d’une diminution de l’expression des gènes cibles, Id1 et Id2. Les myoblastes Lmna-/- montrent une différenciation myogénique prématurée, phénotype réversible par des expériences d’ARN interférent ciblant Smad6. Enfin, nous avons montré que ces défauts sont retrouvés dans des myoblastes humains porteurs hétérozygotes de la mutation LMNA R310X.Ces résultats apportent un nouveau mécanisme physiopathologique des laminopathies musculaires et identifient une nouvelle cible thérapeutique potentielle

LMNA gene encodes lamins A and C, two major components of the nuclear lamina, a network of intermediate filaments underlying the inner nuclear membrane. LMNA mutations have been associated with a wide spectrum of human diseases collectively called “laminopathies” affecting one or several tissues, such as muscles. The physiopathological mechanisms underlying laminopathies remain unclear. Given the crucial role of lamins A/C in nuclear architecture and chromatin organization, the “gene regulation” hypothesis have been proposed. It suggests that LMNA mutations could alter in a tissue-specific manner transcription factors and/or genes expression. Moreover, lamins A/C have been described as important regulators in muscle differentiation regulation.To identify potential alterations in signaling pathways regulating muscle differentiation in LMNA-mutated myoblasts, we used a previously described model of conditionally immortalized murine myoblasts and compared gene expression profiles in wild-type and Lmna-/- H-2K myoblasts. We identified two major alterations of the Bone Morphogenetic Protein (BMP) pathway in Lmna-/- myoblasts: Bmp4 downregulation and Smad6 overexpression. We demonstrated that Smad6 overexpression lead to Smad1/5/8 sequestration in the cytoplasm and to the downregulation of their target genes, Id1 and Id2. As a consequence, Lmna-null myoblasts displayed a premature differentiation which could be rescued by downregulating Smad6 expression. Finally, we showed that these defects are relevant for human laminopathies as they are also present in myoblasts from a human patient carrying a LMNA+/Q310X mutation.Taken together, these results provide a potential mechanism for the muscle stem cell exhaustion and muscle atrophy observed in muscle laminopathies and identify a new therapeutical target likely to reverse pathological phenotypes