Les propriétés des progéniteurs fibro-adipogéniques dans le muscle normal en régénération et dans les myopathies dégénératives

The properties of fibro-adipogenic progenitors in normal regenerating skeletal muscle and degenerative myopathies

• Auteur / Autrice : Xhorxhiana Panci
• Direction : Bénédicte Chazaud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire
• Date : Soutenance le 13/12/2022
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Interdisciplinaire Sciences-Santé (Villeurbanne ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Pathophysiologie et génétique du neurone et du muscle
• Jury : Président / Présidente : Carole Kretz
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Carole Kretz, Graziella Messina, Philippos Mourikis, Coralie Sengenès, Sigmar Stricker
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Graziella Messina, Philippos Mourikis, Coralie Sengenès

Mots clés

Mots clés contrôlés

Lipogenèse

Myocytes

Progéniteurs fibro-adipogéniques

Myopathie pseudo-hypertrophique de Duchenne

Mots clés libres

FAP

DMD

Adipogenèse

EGFR

FAP

DMD

Adipogenesis

EGFR

Résumé

La perte musculaire due au remplacement des myofibres u du tissu fibrotique et adipogène est une caractéristique de la dystrophie musculaire de Duchenne (DMD), une maladie génétique causée par des mutations du gène de la dystrophine, et caractérisée par une dégénérescence et une faiblesse musculaire. Les efforts déployés pour identifier des modèles murins de DMD qui récapitulent la gravité de la condition humaine ont conduit à la découverte de la lignée de souris D2-mdx. Bien que ce modèle présente des lésions plus importantes et une progression exacerbée de la fibrose intramusculaire, par rapport aux autres modèles de souris DMD largement utilisés, il n'est pas encore bien caractérisé. Notre analyse histologique des souris D2-mdx a montré une fibrose intramusculaire sévère, qui restait constante, et une accumulation de graisse qui augmentait avec l'âge chez les deux sexes. Une population résidente de cellules musculaires appelée progéniteurs fibro-adipogènes (FAPs) est impliquée dans ce processus. Alors que la fibrose musculaire médiée par les FAPs est largement étudiée dans les maladies musculaires, le rôle des FAPs dans adipogénèse musculaire n'est pas bien compris. Notre objectif etait de comparer les propriétés adipogènes des FAPs dans les muscles au repos, régénératifs et dystrophiques. Des FAPs au repos, isolées à partir de muscles intacts, des FAPs en régénération isolées à partir de muscles sains eu régénération (après une blessure aiguë) et des FAPs dystrophiques isolées à partir de muscles D2-mdx, ont montré que les FAPs dystrophiques étaient plus sensibles à la différenciation adipogénique par rapport aux FAPs en régénération, in vitro. De plus, le séquençage de l'ARN en cellule unique a révélé l'expression de l'ARN de l'EGFR dans les FAPs, dont l'activation par EGF a inhibé la différenciation adipogénique des FAPs. Les FAPs dystrophiques ont montré une grande sensibilité à cette inhibition, suggérant que l'activité de l'EGFR est altérée dans un environnement dystrophique. De plus, nous suggérons que les macrophages (MPs) du muscle dystrophique sont liés à la régulation de la différenciation adipogénique des FAPs, via la voie de l'EGFR, étant donné que la co-culture de MPs dystrophiques a montré une différenciation adipogénique élevée des FAPs en comparaison avec les MPs issus de muscle en regénération. Enfin, le traitement in vivo pai de l'EGF, dans le muscle dystrophique, a révélé un effet bénéfique à la fois sur le dépôt de graisse intramusculaire et sur la force musculaire maximale. Nous considérons les FAPs comme une cellule clé entre la régénération et la dégénérescence musculaire. En ciblant ces candidats in vivo et in vitro, nous révélons la voie de l'EGFR comme contribuant au comportement altéré des FAP et comme régulateur clé des événements dans l'établissement de l'accumulation adipogène dans les muscles dystrophiques.

Muscle loss due to fibrotic and adipogenic replacement of myofibers is a hallmark of the Duchenne muscular dystrophy (DMD), a genetic disease caused by mutations of the dystrophin gene, characterized by muscle degeneration and weakness. Efforts to identify murine models of DMD that recapitulate the human condition severity led to the discovery of the D2-mdx mouse line. Although this model exhibits greater damage and exacerbated progression of intramuscular fibrosis, than the other DMD mouse models used broadly, it is not well characterized yet. Our histological analysis of the D2-mdx mice showed severe intramuscular fibrosis, which remained constant and fat accumulation that was growing with age in both sexes. A resident muscle cell population called Fibro-adipogenic progenitors (FAPs) is implicated in this process. While muscle fibrosis mediated by FAPs is widely studied in muscle diseases, the role of FAPs in adipogenesis in muscle is not well understood. Our aim was to compare FAP adipogenic properties in resting, regenerative and dystrophic muscle. Resting FAPs, isolated from intact muscle, regenerating FAPs isolated from healthy muscle (after acute injury) and dystrophic FAPs isolated from D2-mdx muscle, showed that dystrophic FAPs were more susceptible to adipogenic differentiation as compared to regenerative FAPs, in vitro. Additionally, single cell RNA sequencing revealed EGFR RNA expression in FAPs, whose activation by EGF inhibited adipogenic differentiation of FAPs. In fact, dystrophic FAPs showed an exceptional sensitivity to this inhibition, suggesting that EGFR is activity is altered in dystrophic environment. Additionally, we suggested that macrophages (MPs) from the dystrophic muscle are related to the regulation of the adipogenic differentiation of FAPs, via the EGFR pathway, given that co-culture of dystrophic MPs showed elevated adipogenic differentiation of FAPs when compared with MPs isolated from a regenerative muscle. Finally, in vivo treatment with EGF, in the dystrophic muscle, reviled a beneficial effect both in intramuscular fat deposition and maximal muscle force. We consider FAPs as the crossroad between muscle regeneration and degeneration. By targeting these candidates in vivo and in vitro we revealed the EGFR pathway as a contributor to FAP altered behavior and a key regulator of the events establishing adipogenic accumulation in dystrophic muscles.