Développement de nouvelles approches pour l'étude des myopathies myofibrillaires : de la réponse mécanique des cellules à l'architecture des filaments intermédiaires

Development of new approaches to the study of myofibrllar myopathies : Mechanical response of cells to the architecture of intermediate filaments

• Auteur / Autrice : Emilie Leccia
• Direction : Jean Doucet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique des solides (Orsay, Essonne)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté de pharmacie (Châtenay-Malabry, Hauts-de-Seine)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Myocytes

Desmine

Filaments intermédiaires

Mots clés libres

Myopathie myofibrillaire

Résumé

Les myopathies myofibrillaires à surcharge en desmine sont des maladies neuromusculaires rares se manifestant par un affaiblissement progressif des muscles squelettiques. Ces pathologies se caractérisent par des accumulations protéiques intracellulaires riches en desmine et une dégradation fonctionnelle et structurale du tissu musculaire. A ce jour, les mécanismes physiopathologiques de c ����es maladies dégénératives sont incompris. Afin d’obtenir des données originales et complémentaires sur la desmine et les pathologies associées, nous avons utilisé trois nouvelles approches expérimentales : (1) La micro-diffusion des rayons X pour étudier la structure moléculaire de la desmine in situ. Ces expériences ont principalement donné lieu à une description des dégâts provoqués par un microfaisceau de rayons X synchrotron sur la structure des protéines dans des tissus biologiques ; (2) La micro-fluorescence X pour cartographier finement la distribution intracellulaire d’éléments chimiques tels que le calcium dont la desmine pourrait partiellement contrôler l’homéostasie. Nous avons spécifié les conditions d’analyse des tissus musculaires humains préparés suivant les protocoles médicaux usuels et analysé des échantillons pathologiques ; (3) L’étirement cyclique de myoblastes exprimant stablement de la desmine mutée pour tester la fonction mécanique des filaments intermédiaires de desmine et l’effet de la fatigue mécanique sur l’agrégation de la protéine mutée. Nos résultats montrent que la présence d’une mutation dans la desmine modifie la réponse cellulaire au stress mécanique, et que la fréquence d’agrégation de la desmine mutée augmente avec la durée de sollicitation.

Desmin related myopathies are rare neuromuscular diseases, which are manifested by progressive weakness of skeletal muscles. Thes diseases are characterized by intracellular protein-rich aggregates containing desmin, associated with functional and structural deterioration of muscle tissues. Today, the pathophysiological mecanisms of these degenerative diseases are still misunderstood. To obtain original data and additional information on desmin and associated diseases, we have used three new experimental approaches : (1) X-ray micro-diffraction to study the molecular structure of desmin in situ. These experiments have mostly resulted in a description of radiation damages on protein structure in biological tissues caused by X-ray synchrotron micro-beam ; (2) X-ray micro-fluorescence to map accurately the intracellular distribution of chemical elements such as calcium whose homeostasis may be partially controled by desmin. We determined the conditions to use this technique on human pathological muscles? Prepared according to usual medical protocols ; (3) Cyclic stretching of myoblasts stably transfected with either the wild-type desmin or a mutated desmin to study the mechanical function of desmin intermediate filaments and the effects of mechanical stress on the aggregation of the mutant protein. Our results show that the presence of a mutation in the desmin alters the cellular response to a mechanical stress, and the appearance frequency of aggregates in mutates cells increases with the load duration.