Rôle de la voie des glucocorticoïdes dans la perte de masse musculaire et le remaniement du métabolisme hépatique pendant la cachexie associée au cancer dans les souris ApcMin/+ – implications fonctionnelles de l’inactivation du gène de la myostatine

Role of the glucocorticoid pathway in skeletal muscle wasting and hepatic metabolism rewiring during cancer cachexia in ApcMin/+ mice – Functional implication of myostatin gene invalidation

• Auteur / Autrice : Agnès Martin
• Direction : Damien Freyssenet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie, Médecine, Santé
• Date : Soutenance le 22/10/2020
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Ingénierie Santé (Saint-Etienne)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Jean Monnet (Saint-Étienne ; 1969-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire interuniversitaire de biologie de la motricité (Saint-Etienne ; Lyon ; Chambéry ; 2016-....)
• Jury : Président / Présidente : Amélie Rebillard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bert Blaauw, Silvia Busquets Rius, Maria Rohm
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Jean-Paul Thissen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Myostatine

Glucocorticoïdes

Muscles

Cachexie

Cancer

Mots clés libres

Cancer

Cachexie

Muscle

Glucocorticoides

Myostatine

Cancer

Cachexia

Muscular

Glucocorticoids

Myostatin

Résumé

La cachexie affecte environ la moitié des patients atteints d’un cancer et est caractérisée par une perte progressive de la masse corporelle résultant principalement d’une perte de masse musculaire squelettique. Cette perte de masse musculaire squelettique associée à une perte de force musculaire contribue fortement à réduire la qualité de vie des patients, l’efficacité des traitements et à terme, la survie des patients. Plusieurs facteurs sont connus pour être impliqués dans la régulation de la masse musculaire. Parmi eux, les glucocorticoïdes sont des hormones stéroïdiennes sécrétées sous le contrôle de l’axe hypothalamo-hypophysaire qui sont connues pour induire l’atrophie musculaire mais aussi pour avoir une action systémique via l’activation ou l’expression de gènes dans plusieurs tissus. Nous faisons l’hypothèse que la voie des glucocorticoïdes pourrait être activée pendant la cachexie associée au cancer dans les souris ApcMin/+, un model murin de cancer intestinal. Nous rapportons ici que l’activation du catabolisme musculaire était associée à une reprogrammation complète du métabolisme du foie. En outre, nous montrons une activation de l’axe hypothalamo-hypophysaire associée à une augmentation du niveau en corticostérone (le glucocorticoïde principal chez les rongeurs) dans le sérum, le muscle quadriceps et le foie des souris à un stade avancé de la cachexie associée au cancer. La signature transcriptionnelle dans le muscle quadriceps et le foie des souris à un stade avancé de la cachexie associée au cancer reflète celle observée dans des souris traitées avec de la dexaméthasone, un analogue des glucocorticoïdes. Il est important de souligner que l’inhibition de la cachexie associée au cancer par l’inactivation du gène de la myostatine dans les souris ApcMin/+ a restauré les niveaux en corticostérone et abolit la reprogrammation génique dans le muscle squelettique et le foie. Ensemble, ces données indiquent que les glucocorticoïdes induisent un programme transcriptionnel pour réguler de façon coordonnée la perte de masse musculaire et le remaniement du métabolisme hépatique. L’inhibition de cette réponse par l’invalidation du gène de la myostatine souligne l’existence d’un dialogue moléculaire entre le muscle squelettique et le foie.

Cachexia affects about half of cancer patients and is characterized by a progressive body mass loss mainly resulting from skeletal muscle depletion. This loss of skeletal muscle mass together with a decrease in muscle force strongly contribute to reduce cancer patient quality of life, treatment efficiency and ultimately patient survival. Many factors are known to be involved in the regulation of skeletal muscle homeostasis. Among them, glucocorticoids are steroid hormones secreted under the control of the hypothalamic-pituitary axis that have been well described to promote skeletal muscle atrophy but also to exert systemic actions through activation or repression of gene expression in many tissues. We hypothesized that the glucocorticoid pathway could be activated during cancer cachexia in ApcMin/+ mice, a mouse model of intestinal cancer. Here, we reported that activation of skeletal muscle catabolism was associated with a complete reprogramming of liver metabolism. Moreover, we showed an activation of the hypothalamus-pituitary axis that was associated with an increase in the level of corticosterone (the main glucocorticoid in rodent) in serum, quadriceps muscle and liver of advanced cancer cachectic mice. The transcriptional signature in quadriceps muscle and liver of advanced cancer cachectic mice significantly mirrored that observed in mice treated with dexamethasone, an analog glucocorticoid. Importantly, the inhibition of cancer cachexia by myostatin gene invalidation in ApcMin/+ mice restored corticosterone levels and abolished skeletal muscle and liver gene reprogramming. Together, these data indicate that glucocorticoids drive a transcriptional program to coordinately regulate skeletal muscle mass loss and hepatic metabolism rewiring. The inhibition of this response by myostatin gene invalidation highlights the existence of a molecular dialog between skeletal muscle and liver.