Implication de la desmine dans les propriétés mécaniques des cellules musculaires squelettiques dans le contexte des desminopathies

Desmin involvement in the mechanical properties of skeletal muscle cells in the context of Myofibrillar Myopathies

• Auteur / Autrice : Elisabeth Charrier
• Direction : Patrick Vicart, Sylvie Hénon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génomes, épigénomes, destin cellulaire
• Date : Soutenance en 2014
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cytosquelette

Mécanotransduction cellulaire

Desmine

Dystrophies musculaires

Résumé

Les desminopathies sont des maladies génétiques neuromusculaires dues à des mutations dans le gène de la desmine. Elles sont caractérisées par la présence d'agrégats dans le tissu musculaire et par une dégénérescence de l'appareil contractile. Les desminopathies ont été bien caractérisées d'un point de vue clinique mais les étapes conduisant à l'apparition des symptômes à partir de la mutation sont encore mal connues. Nous avons modélisé la maladie avec des myoblastes C2C12 électroporés, exprimant de la desmine mutée en position E413K. Nous avons démontré que l'expression de ce variant de desmine induit une désorganisation du réseau de desmine associée à la formation d'agrégats intracytoplasmiques. Nous avons comparé les propriétés mécaniques des cellules C2C12 sauvages, exprimant de la desmine sauvage ou mutée. Nous avons montré que ces trois types cellulaires partagent le même module viscoélastique cortical alors que l'expression de desmine-WT-GFP augmente la rigidité globale des myoblastes. Enfin, nous avons étudié l'impact de l'expression de desmine-E413K-GFP sur la contractilité des myoblastes. Nous avons montré pour la première fois que l'expression de desmine-E413K-GFP induit une diminution significative de la capacité des cellules à générer de la force contractile. Ainsi l'altération des fonctions musculaires contractiles observée dans les desminopathies est déjà présente à un stade très précoce, dans des myoblastes isolés exprimant la desmine mutée depuis seulement 24h. Enfin, nous avons commencé à caractériser l'effet de la desmine mutée en position E413K sur les propriétés mécaniques de microtissus composés de myoblastes C2C12.

Desminopathies are neuromuscular genetic diseases caused by mutations in the desmin gene. They are characterized by the presence in muscles of aggregates containing desmin and by degenerative changes of the contractile apparatus. Although desminopathies have been largely studied at clinical level, the different steps that lead from a desmin gene mutation to progressive muscle weakness are stiil unclear. We investigated this problem in early stages of disease pathology and within an isogenic background, by using C2C12 myoblasts electroporated with the E413K mutant desmin. We first show that the expression of this mutant induces a large desmin network disorganization associated with important aggregate formation. We also compared the mechanical properties of wild-type C2C12 cells, cells over-expressing desmin-WT-GFP and cells expressing mutated desmin E413K-GFP. We show that the three cell types share similar visco-elastic moduli of the cortex, whereas expression of WT-desmin -but not of mutated desmin — increases the overall rigidity of cells. We finally investigated the impact of mutated desmin on the contractility of myoblasts in two different geometries, with a custom-made single cell technique, and with Traction Force Microscopy. We show that E413K-mutation significantly decreases cell contraction abilities. We thus demonstrate for the first time that the impaired contractile strength of muscles observed in desminopathies is already present at very early stage, in isolated myoblasts and at very short time of mutated desmin expression. Finally we have begun to investigate the effect of E413K mutated desmin expression on engineered microtissues made of C2C12 myoblasts.