L'implication des annexines dans le développement des dystrophies musculaires humaines

The implication of annexins in the development of human muscular dystrophies

• Auteur / Autrice : Léna D'Agata
• Direction : Anthony Bouter
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Cellulaire et Physiopathologie
• Date : Soutenance le 02/12/2024
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Chimie et Biologie des Membranes et des Nanoobjets (Bordeaux ; 2007-....)
• Jury : Président / Présidente : Benoît Arveiler
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marie-Laure Négrier-Martin
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Bénédicte Chazaud, Catherine Coirault

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dystrophies musculaires

Microscopie de fluorescence

Annexines

Myopathie primitive progressive

Mots clés libres

Cellule musculaire squelettique

Dystrophies musculaires

Annexine

Réparation membranaire

Microscopie à fluorescence

Skeletal muscle cell

Muscular dystrophies

Annexin

Membrane repair

Fluorescence microscopy

Résumé

La rupture de la membrane plasmique est un événement physiologique survenant dans les cellules exposées à des stress mécaniques fréquents (cellules musculaires squelettiques ou cardiaques, cellules épithéliales…). Une cellule normale est capable de réparer ces ruptures à l’échelle de la minute. Selon le modèle actuel, la réparation de la membrane plasmique est un processus actif Ca2+-dépendant basé sur la fusion de vésicules cytoplasmiques et le recrutement du patch lipidique formé à l'endroit de la rupture. La machinerie protéique de réparation membranaire commence à être identifiée et comprend notamment la dysferline, la cavéoline-3, MG53, AHNAK ou encore certaines annexines (ANX). L’équipe d’accueil a ainsi montré que l’ANXA5 (Carmeille et al., 2016 et 2017) et l’ANXA6 (Croissant et al., 2020) sont indispensables pour la réparation membranaire des cellules musculaires squelettiques humaines.Alors qu'une cellule normale est capable de réparer une rupture membranaire rapidement, l'absence ou un défaut de réparation conduit à la mort cellulaire et peut contribuer au développement de maladies dégénératives. Certaines dystrophies musculaires, qui sont caractérisées par une faiblesse et une atrophie progressive des muscles squelettiques, résultent ainsi d’un défaut de réparation membranaire. C’est le cas de la dystrophie musculaire des ceintures de type 2B ou de la myopathie de Miyoshi. D’autres dystrophies musculaires pourraient résulter d’un défaut de réparation membranaire. De plus, si ces pathologies résultent d’abord d’une anomalie génétique liée à la dysferline, des études ont montré que des variants génétiques secondaires, dont font partie les ANX, sont dérégulés dans ces dystrophies musculaires et que ces dérégulations impactent de façon très négative l’évolution de la maladie.L’objectif de ce travail de thèse a été d’étudier la relation entre réparation membranaire et dystrophies musculaires. A partir de cellules musculaires squelettiques collectées de patients souffrant de dystrophies des ceintures R2, de la maladie des muscles ondulants, de dystrophie musculaires facio-scapulo-humérales ou de dystrophie musculaire de Duchenne, j’ai identifié celles souffrant d’un défaut de réparation membranaire. J’ai également mesuré le niveau d’expression et la distribution subcellulaire des principaux composants de la machinerie de réparation membranaire dans ces cellules. Enfin, j’ai initié un travail visant à étudier l’implication de cellules accessoires (macrophages et précurseurs fibro-adipogéniques) dans la réparation membranaire des myocytes. Ce travail participe à apporter les connaissances fondamentales essentielles pour guider les futures stratégies thérapeutiques. L’existence d’une corrélation entre ANX et sévérité clinique des dystrophies musculaires pourrait aussi servir d’indicateur pronostic de la maladie.

Sarcolemma (micro-)disruption is a physiological phenomenon induced by mechanical stress in muscle fibers. Normal skeletal muscle cells are able to repair these ruptures at the minute scale. According to current models of cell membrane repair, membrane resealing is an active Ca2+-dependent process based on the formation of a membrane patch by aggregation of intracellular vesicles and fusion of the patch with the cell membrane surrounding the disruption site. The molecular machinery start being identified, with notably dysferlin, caveolin-3, MG53, AHNAK or Annexins (ANX). The group of A. Bouter has shown that ANXA5 (Carmeille et al., 2016 et 2017) and ANXA6 (Croissant et al., 2020) are instrumental for the membrane repair of human skeletal muscle cells.Whereas a normal cell is able to reseal rapidly a membrane disruption, defective membrane repair leads to cell death and may contribute to the development of degenerative diseases, such as muscular dystrophies. Limb girdle muscular dystrophy type (LGMD) R2 and Miyoshi myopathy result from a defect of membrane repair. Some other myopathies may also result from a defect in the membrane repair machinery. In addition, it has been reported that the same primary mutation results in variable disease progression due to the existence of secondary genetic variants, termed genetic modifiers, which greatly impact the severity of the muscular dystrophy. In this context, it has been shown that ANX are often dysregulated in many muscular dystrophies.The PhD thesis aimed at addressing the interplay of muscular dystrophies and membrane repair. From skeletal muscle cells collected from patients suffering from LGMDR2, rippling muscle disease, facioscapulohumeral muscular dystrophy or Duchenne muscular dystrophy, I identified those exhibiting a defect of membrane repair. I also measured expression level and subcellular distribution of main components of the membrane repair machinery in these cells. Finally, I initiated work aiming at studying the involvement of helping cells (macrophages and fibro-adipogenic precursors) in sarcolemma repair. This work contributes to providing fundamental knowledge to guide future therapeutic strategies. The existence of a correlation between ANX and clinical severity of muscular dystrophies could also serve as a prognostic indicator of the disease.