Impact de l'insuffisance rénale sur l'accumulation de myostatine et la régénération musculaire : rôle de l'indoxyl sulfate

Impact of chronic kidney disease on myostatin accumulation and muscle regeneration : role of indoxyl sulfate

• Auteur / Autrice : Stanislas Bataille
• Direction : Stéphane Burtey, Stéphane Poitevin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie santé. Pathologie vasculaire et nutrition
• Date : Soutenance le 16/12/2021
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la vie et de la santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherche en cardiovasculaire et nutrition (C2VN)
• Jury : Président / Présidente : Marc Bartoli
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Lydie Combaret, Laetitia Guichard-Koppe

Mots clés

Mots clés contrôlés

Muscles

Myostatine

Sarcopénie

Muscles -- Régénération (biologie)

Insuffisance rénale chronique

Mots clés libres

Insuffisance rénale chronique

Sarcopénie

Myostatine

Régénération musculaire

Myf6

Muscle

Chronic kindey disease

Sarcopenia

Myostatin

Muscle regeneration

Myf6

Muscle

Résumé

La myostatine est une protéine dont le rôle est de freiner la croissance musculaire. Les concentrations sanguines de myostatine augmentent au cours de l’insuffisance rénale chronique (IRC). Certains auteurs font l’hypothèse d’une augmentation de sa production par les muscles sous l’effet de l’indoxyl sulfate (IS), une toxine urémique dérivée du tryptophane. Dans cette thèse nous montrons grâce à des modèles murins d’IRC et dans un modèle cellulaire qu’il n’y a pas de surproduction de myostatine par les cellules musculaires sous l’effet de l’IRC ou de l’IS. La myostatine s’accumule au cours de la MRC du fait d’une diminution de son élimination rénale plutôt que du fait d’une augmentation de production.Nous analysons ensuite l’effet de l’IS sur la régénération musculaire grâce à un modèle de lignée cellulaire de myoblastes (cellules souches permettant la régénération musculaire) murins, les C2C12. Nous montrons que l’exposition des C2C12 à l’IS durant leur différenciation en myotubes conduit à des myotubes plus fins et contenant moins de noyaux que les contrôles, suggérant que l’IS inhibe la régénération musculaire. En analysant les gènes impliqués dans la différenciation des myoblastes en myotubes, nous mettons en évidence que l’IS inhibe l’expression du gène Myf6 qui code pour un facteur de différenciation appelé Mrf4. Mrf4 est un facteur de transcription impliqué dans la phase tardive de la différenciation (fusion myocytes-myocyte ou fusion myocyte-myotube) ainsi que dans l’innervation des fibres musculaires. Ainsi, l’IRC conduit à la sarcopénie par une diminution de la capacité de régénération musculaire induite par l’IS via l’inhibition de l’expression de Myf6.

Myostatin is a protein secreted by mature muscle cells that inhibits striated muscle growth. Recent publications suggest that myostatin accumulates during chronic kidney disease (CKD). Some hypothesize that it is overproduced by muscle cells during CKD under the effect of indoxyl sulfate, an indolic uremic solute. In the first part of this thesis, using mice models and cellular culture of myocytes, we demonstrate that there is no overproduction of myostatin in muscle cells during CKD or after exposure to indoxyl sulfate, suggesting that myostatin accumulates because of a lack of renal clearance rather than overproduction during CKD.In the second part of the thesis, we analyze the impact of indoxyl sulfate on muscle regeneration. We used an in vitro cellular culture model of murine myoblasts (pluripotent cells which proliferate and differentiate in mature muscle cells) called C2C12. We demonstrate that when C2C12 cells are exposed to indoxyl sulfate during differentiation, final myotubes are thinner and exert less nucleus per myotube, suggesting that indoxyl sulfate inhibits muscle cell differentiation. We then analyzed the genes expression of the Muscle Regulating Factors which are transcription factors that organize and regulate differentiation. We report on that indoxyl sulfate inhibits the transcription of the Myf6 gene. Mrf4 (the protein coded by the Myf6 gene) is a transcription factor regulating the late phase of transcription (myocyte-myocyte fusion and myocyte-myotube fusion) as well as the innervation of muscle fibers. Thus, CKD could lead to sarcopenia via impaired muscle regeneration due to Myf6 transcription inhibition by indoxyl sulfate.