Evaluation de régulateurs positifs de la croissance musculaire chez un modèle dystrophique murin

Evaluation of positive regulators of muscle growth in a murine dystrophic model

• Auteur / Autrice : Simon Guiraud
• Direction : Antoine Kichler
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire et moléculaire
• Date : Soutenance le 18/11/2011
• Etablissement(s) : Evry-Val d'Essonne
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale des Génomes aux organismes (Versailles ; 2000-2015)
• Jury : Président / Présidente : Francis Quétier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sabine De La Porte
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Marc Bartoli, Christian Pinset

Mots clés

Mots clés contrôlés

Muscles

Myopathie primitive progressive

Mots clés libres

Myostatine

Décorine

Myostatin

Skeletal muscle

Muscular dystrophy

Résumé

En 1997, le caractère culard, un phénotype hypermusclé chez le bovin, est attribué à des mutations dans le gène de la myostatine (MSTN). Depuis, il a été confirmé qu’une baisse de l’activité de la MSTN conduisait à une augmentation de la masse musculaire chez d’autres espèces, y compris chez l’Homme. L’identification de ce facteur et des conséquences de son invalidation sur le développement musculaire ouvre de nombreuses perspectives en médecine humaine comme, par exemple, chez des personnes ayant eu une fonte musculaire importante suite à une immobilisation prolongée ou en conséquence du vieillissement ou d’une maladie chronique. L’objectif majeur de ce projet de recherche a consisté à évaluer de nouvelles stratégies permettant d’augmenter la masse musculaire chez la souris. Pour ce faire, nous nous sommes intéressés à une métalloprotéine de la matrice extracellulaire (MEC), la décorine (DCN), dont l’interaction avec la MSTN a été caractérisée comme étant zinc dépendante. Suite à l’injection de ce Small Leucine Rich Proteoglycan (SLRP) chez la souris dystrophique mdx et Gamma-sarcoglycan-/-, nous avons constaté une augmentation de la masse musculaire consécutive à un phénomène d’hypertrophie associé ou non à de l’hyperplasie. Des études de dose/cinétique ont montré que l’effet positif de la décorine sur la croissance musculaire était maximal 21 jours après administration. Nous avons également découvert qu’un fragment peptidique de 41 acides aminés du domaine N-terminal de la protéine DCN murine conservait une activité anti-myostatine et induisait une hypertrophie musculaire chez la souris dystrophique. Ce domaine, site de l’interaction directe entre la MSTN et la DCN, présente un motif CX3CXCX6C, caractéristique des SLRPs de classe I, dont le cluster de cystéines et son interaction avec le zinc ont été décrits comme indispensables à l’activité anti-MSTN de la DCN. Différentes études concernant les mécanismes induits lors de la séquestration de la MSTN par la DCN dans la MEC ont également été conduites afin d’expliquer les phénomènes observés chez la souris. Enfin, nous avons étudié le potentiel de la DCN pour favoriser la greffe de cellules myogéniques et développé différentes approches de thérapie génique.

In 1997, the double-muscling phenotype, a marked hypermuscularity in cattle, was related to mutations in the myostatin (MSTN) gene. Since, it was confirmed that a decrease of the myostatin’s activity drives an increase of the muscular mass in others species, including Human. The identification of this factor and the consequences of its invalidation on the muscular development open many perspectives in human medicine, as, for example, for people whom have an important muscular loss fallow up an extended immobilization or in consequence of old age or a chronic disease. The main purpose of this research project was to evaluate some new strategies permitting the increase of the muscular mass in mice. To achieve that, we investigated in detail the decorin (DCN), a metalloprotein of the extracellular matrix (ECM), interacting with MSTN in a zinc-dependent manner. After intramuscular injection of this Small Leucine Rich Proteoglycan (SLRP) in mdx and Gamma-Sarcoglycan-/- dystrophic mice, we observed a significant increase of the muscle mass conducted by hypertrophy associated or not with hyperplasia. Dose and cinetic studies showed that the positive effect of the decorin on muscular growth was maximal 21 days after administration. Furthermore, we showed that a peptide encompassing the 31-71 sequence retains full myostatin binding capacity and intramuscular injection of this peptide induces muscle hypertrophy in dystrophic mice. This direct interaction site between MSTN and DCN contains a conserved CX3CXCX6C pattern of class I SLRPs, whose cluster of cysteins and its interaction with zinc were shown to be crucial in the anti-MSTN activity of DCN. Various studies of the mechanism resulting of the sequestration of MSTN by DCN in ECM were conducted in order to explain the phenomenom observed in mice. Al last, we have studied the potential of DCN in the cellular transplantation and developped different anti-myostatin strategies of genetic therapy.