Physiopathologie des myopathies inflammatoires idiopathiques : étude de la myostatine et spécificité des myopathies nécrosantes auto-immunes

Idiopathic inflammatory myopathies : myostatin study and immune-mediated necrotizing myopathies specificities

• Auteur / Autrice : Alexandrine Mahoudeau
• Direction : Olivier Benveniste, Yves Allenbach
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie et immunologie
• Date : Soutenance le 18/10/2022
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Complexité du vivant (Paris ; 2009-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherche en myologie (Paris ; 2014-....)
• Jury : Président / Présidente : François-Jérôme Authier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anne Tournadre, Delphine Sauce, Emmanuelle Havis
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : François-Jérôme Authier, Werner Stenzel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Marqueurs biologiques

Myosite

Maladies musculaires

Mots clés libres

Myopathies inflammatoires idiopathiques

Myopathies nécrosantes auto-immunes

Biomarqueur

Fibrose

Inflammation

Idiopathic inflammatory myopathies

Immune-mediated necrotizing myopathies

Biomarker

Fibrosis

Inflammation

Résumé

Les myopathies inflammatoires idiopathiques (MII) sont des maladies musculaires inflammatoires auto-immunes rares pouvant être séparées en 4 sous-groupes : le syndrome des anti-synthétases (SAS), les dermatomyosites (DM), les myopathies nécrosantes auto-immunes (MNAI) et les myosites à inclusions (MI). Ces sous-groupes diffèrent en termes de physiopathologie, de phénotype clinique et de pronostic. La caractéristique principale des MII est une faiblesse musculaire généralisée avec différents degrés de sévérité observés entre les sous-groupes. Les SAS et les DM ont des atteintes musculaires légères à modérées contrairement aux MNAI et MI qui présentent une faiblesse musculaire plus intense avec une faible récupération de la force musculaire après rémission. Les DM, MNAI et SAS ont une survenue rapidement progressive des symptômes, qui est plus lentement progressive pour les MI. L’activité des différentes MII est difficile à évaluer. Certains marqueurs existent mais ne sont pas applicables de la même manière à tous les sous-groupes. Dans ce travail de thèse, j’ai tout d’abord voulu voir si la myostatine, un régulateur de la masse musculaire pouvait être un marqueur d’activité dans les différents sous-groupes. Pour cela, le taux de myostatine a été dosé au niveau protéique dans le sérum et au niveau transcriptomique dans le muscle chez les patients MII et comparé à des donneurs sains. Le taux de myostatine est diminué chez les patients dans le sang ainsi que dans le muscle. Le niveau de myostatine sérique diminué chez les patients SAS et DM ayant une maladie active remonte une fois la maladie contrôlée. Le taux de myostatine pourrait donc être utilisé comme un marqueur d’activité dans ces sous-groupes. Chez les MNAI cependant, le taux de myostatine reste inchangé suggérant des mécanismes pathologiques sous-jacents différents pouvant expliquer la faible récupération de ces patients. Je me suis ensuite intéressée à la physiopathologie des MNAI. Les patients présentent une atteinte musculaire proximale avec une infiltration fibro-adipeuse participant à l’établissement d’une faiblesse musculaire ainsi que la présence de fibres nécrotiques, une infiltration macrophagique, et la présence d’auto-anticorps. J’ai dans un premier temps tenté de mettre au point des modèles cellulaires 2D et 3D in vitro de la maladie mais qui ne se sont pas révélés concluants. Je me suis alors tournée vers une analyse en transcriptomique spatiale des muscles de patients MNAI comparés aux sujets sains. Cette méthode permet d’avoir les transcrits de domaines tissulaires de 55µm répartis sur l’ensemble de la coupe du tissu musculaire. Trois clusters majoritaires se détachent : 2 clusters immunitaires principalement macrophagiques accompagnés d’une signature interféron, l’un pro-inflammatoire et l’autre anti-inflammatoire et un cluster avec une signature de progéniteurs fibro-adipeux (FAP). Ces progéniteurs ont la capacité de se différencier en fibroblastes ou en adipocytes et pourraient alors être à l’origine du l’infiltrat fibro-adipeux des patients. L’augmentation des FAPs a été confirmée par un marquage CD90 sur les biopsies musculaires des patients.

Idiopathic inflammatory myopathies (IIM) are a group of rare autoimmune diseases which can be divided into four subgroups: antisynthetase syndrome (ASyS), dermatomyositis (DM), immune-mediated necrotizing myopathy (IMNM), and inclusion body myositis (IBM). These subgroups differ in terms of physiopathogenesis, phenotype and prognosis. The main characteristic of IIM is muscle weakness with different degrees of severity being observed between subgroups. ASyS and DM patients have mild to moderate muscle involvement whereas IMNM and IBM patients display a more severe muscle weakness with poor recovery of muscle strength after remission. While most DM, IMNM, and ASyS patients present an acute onset of the symptoms, IBM is characterised by slowly progressing muscle weakness. Disease activity in IIM is difficult to assess. Some markers exist but are not applicable to all subgroups. In this thesis, I first wanted to see if myostatin, an inhibitor of muscle growth could be a marker of disease activity in IIM subgroups. For that, myostatin was dosed at the protein level in the serum and at the transcriptomic level in the muscle of IIM patients and healthy donors. Myostatin is decreased in patients in the blood and in the muscle. Lowered circulating myostatin levels in active ASyS and DM patients are increased when the disease is controlled. Myostatin could therefore be used as a disease activity biomarker in these subgroups. However, in IMNM patients, myostatin levels do not change with the disease activity, suggesting underlying specific pathomechanisms explaining the poor outcome of these patients. I was then particularly interested in IMNM pathogenesis. IMNM is characterised by proximal muscle weakness and a particular fibro-fatty infiltration in muscle over the course of the disease sustaining muscle weakness as well as necrotic fibers, macrophages infiltrates and auto-antibodies. I first tried to establish 2D and 3D in vitro cellular models but they were not conclusive. I then performed an analysis of patients’ muscle biopsies using spatial transciptomics and compared them to healthy donors biopsies. This method allows us to have transcripts of 55µm tissue domains across the entire muscle biopsy. Three major clusters emerge from this analysis: 2 macrophages clusters with an interferon signature, one being pro-inflammatory and the other one anti-inflammatory, and one fibro-adipogenic progenitors’ (FAP) cluster. These progenitors being able to differentiate either into fibroblasts or adipocytes, they could be the origin of the fibro-fatty infiltrate in IMNM patients. This FAPs increase was confirmed by a CD90 staining on muscle biopsies.