Myogenic precursor cell impairment in dermatomyositis and other myositis - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2020

Myogenic precursor cell impairment in dermatomyositis and other myositis

Etude des cellules souches musculaires dans la dermatomyosite et les autres myosites

Laure Gallay
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1228809
  • IdRef : 195497724

Résumé

Idiopathic inflammatory myopathies (IIM) constitute a heterogeneous group of diseases defined by non-infectious nor toxic acquired myopathies. Amongst them, dermatomyositis (DM) is the most frequent IIM, occurring during child and adulthood, and is potentially life-threatening. Its diagnosis is based on the association of muscle weakness, inflammatory infiltrates on histological muscle sections and auto-antibodies in the serum. Etiopathogenesis, that has mainly focused on adaptative immunity, remains largely unknown. In DM, the necrosis/regeneration balance is detrimental to muscle integrity, with a chronic course and poor clinical outcome for some patients. Nevertheless, the capacity of muscle regeneration has been barely studied. In normal injured muscle, regeneration is achieved by myogenic precursor cells (MPCs) that undergo myogenesis process to build new myofibers. The aim of our project was to evaluate DM-derived MPC capacity to undertake myogenesis. Methods. After establishing specific selection criteria, I selected DM (severe [n=5] and mild [n=3]), and healthy controls (HC [n=5], sex and age paired) from the Hospices Civils de Lyon database and obtained corresponding samples from the hospital biobank. Supplemental investigation was performed on other IIM derived-MPCs: immune-mediated necrotizing myopathy (IMNM) (n=3), inclusion body myositis (IBM) (n=3), and anti-synthetase syndrome (ASS) (n=3). Myogenesis was explored in vitro using specific MPC culture for the evaluation of proliferation, differentiation and fusion. Proliferation was evaluated as the incorporation of a thymidine analog into DNA during proliferation. Terminal myogenic differentiation was evaluated by myogenin expression, an essential transcription factor of myogenic differentiation. Cell fusion was quantified as the number of nuclei incorporated into myotubes. Quantitative analysis was performed using Image J software, and statistical analysis was performed by mean comparison (t test or ANOVA). Similar methods were used to evaluate the impact of interferon blockers (JAK / STAT inhibitor) on myogenesis. Senescence was analyzed by flow cytometry with fluorogenic substrate of SA-βGalactosidase, a senescence-specific marker. Results. Analysis of MPC proliferation indicates that DM-derived MPCs exhibited a significantly lower proliferation than HC-derived MPCs (p=0.0020). Terminal myogenic differentiation was also strongly impaired in severe DM-derived MPCs while less altered in mild-DM-derived cells (p=0.001). MPC fusion was significantly altered in DM-derived MPCs with a dramatic decreased observed in severe DM and to a lesser degree in mild DM (p<0.0001 for each). These results were recapitulated for other IIM, with altered myogenesis identified for IMNM (n=3), IBM (n=3), but not for ASS (n=3). Through cellular and molecular investigations, we found increased senescence in DM derived-MPCs, and potential involvement of interferon type I in myogenesis impairment. Indeed, sDM and mDM derived-MPCs myogenesis was improved even restored when culture was performed with JAK/STAT inhibitor, a downstream interferon pathway blocker or IFN receptor blocking antibody. Conclusion. These results show that skeletal muscle regeneration is impaired in DM due to altered capacities of MPCs to proliferate, to differentiate and to fuse. This may explain in part the muscle alterations and muscle weakness that are observed in patients. These results support the hypothesis of intrinsic alterations of MPC properties in DM, potentially linked with interferon pathway, and participating to the pathogenesis of the disease
Les myopathies inflammatoires idiopathiques (MII) constituent un groupe hétérogène de maladies musculaires acquises. Parmi elles, la dermatomyosite (DM) est la plus fréquente, survenant à tous les âges de la vie, et pouvant engager le pronostic vital. Le diagnostic repose sur l'association d'une faiblesse musculaire, d'infiltrats inflammatoires sur la biopsie musculaire et d'auto-anticorps dans le sérum. La pathogenèse apparaît multifactorielle, avec de nombreuses études concentrées sur l'immunité adaptative, et reste à ce jour incomplètement comprise. Dans le muscle de DM, la régénération ne compense pas la nécrose, et ceci induit une évolution chronique. Néanmoins, la capacité de régénération musculaire a été très peu étudiée dans ces pathologies. Dans le muscle normal, la régénération du muscle lésé se fait par un processus de myogenèse initié par les cellules souches musculaires (CSM) et permet une réparation ad integrum du tissu lésé. L’objectif de ce projet est d'évaluer la capacité des CSM dérivés de DM à réaliser le processus de myogenèse. Patients et méthodes : Une sélection de patients DM (sévère [n = 5] et légère [n = 3]) et des contrôles sains (CT [n = 5]) (appariés sexe et âge) a été effectuée dans la base de données des Hospices Civils de Lyon dont les échantillons étaient disponibles en biobanque. Une étude complémentaire a été réalisés sur d’autres patients IIM : myopathie nécrosante auto-immune (MNAI) (n = 3), myosite à inclusions (IBM) (n = 3) et syndrome des anti-synthétases (SAS) (n = 3). La myogenèse a été explorée in vitro par la culture de CSM pour l'évaluation de leur prolifération, de leur différenciation en myocytes et la fusion des myocytes en myotubes. La prolifération a été évaluée par incorporation d'un analogue de la thymidine dans l'ADN. La différenciation myogénique terminale a été évaluée par l'expression cellulaire de la myogénine. La fusion cellulaire a été quantifiée comme le nombre de noyaux incorporés dans les myotubes. L’étude de la sénescence a été faite par cytométrie en flux avec un substrat fluorescent de SA-βGalactosidase, marqueur spécifique de la sénescence. Enfin, l’impact de l'inhibition de la signalisation interféron sur la myogénèse in vitro a été évalué avec un inhibiteur des kinases JAK et un anticorps bloquant. Résultats : La prolifération des CSM de DM est significativement plus faible que celle des CSM de CT (p = 0,0020). La différenciation myogénique terminale est également très altérée dans les CSM de DM sévères, et à moindre niveau dans les cellules de DM légères (p = 0,001). La fusion est significativement diminuée dans les DM avec une diminution majeure pour les DM sévères et à un degré moindre pour les CSM de DM légères (p <0,0001 pour chacun). Ces résultats ont été reproduits pour les autres IIM, sauf les ASS. Grâce à des investigations cellulaires et moléculaires complémentaires, nous avons trouvé une sénescence accrue dans les CSM de DM in vitro, et une implication potentielle de l'interféron de type I dans l'altération de la myogenèse. En effet, la myogenèse des CSM de DM a été améliorée voire restaurée par l’adjonction des inhibiteurs de la signalisation interféron. Conclusions : Ces résultats montrent que la régénération du muscle squelettique est altérée dans la DM en raison de la capacité altérée des CSM à réaliser le processus de myogenèse. Cela peut expliquer en partie les altérations musculaires et la faiblesse musculaire observées chez les patients Ces résultats soutiennent l'hypothèse d'altérations intrinsèques des propriétés des CSM dans la DM, potentiellement liées à la voie de l'interféron et participant à la pathogenèse de la maladie
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03995976 , version 1 (19-02-2023)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03995976 , version 1

Citer

Laure Gallay. Myogenic precursor cell impairment in dermatomyositis and other myositis. Cellular Biology. Université de Lyon, 2020. English. ⟨NNT : 2020LYSE1307⟩. ⟨tel-03995976⟩
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