Focus sur l'équipe 2 de l'UMRS 974 : Remodelage, Régénération et Thérapie du muscle strié

Dr. Gillian Butler-Browne dirige l'équipe Remodelage, Régénération et Thérapie du muscle strié à la l'Institut de Myologie. Dans ce focus, trois chercheurs post-doctorants, Capucine Trollet, Fernanda Pinto-Mariz et Alban Vignaud décrivent les derniers résultats qu'ils ont récemment obtenus et qui ont fait ou feront l'objet de publication dans des revues à comité de lecture.

• Caractérisation thérapeutique dans des modèles murins
  

Capucine Trollet est post-doctorante dans l’équipe de Gillian Butler-Browne. Elle travaille sur la dystrophie musculaire oculo-pharyngée (DMOP) après avoir passé quatre ans comme post-doctorante dans le laboratoire de George Dickson au Royal Holloway à Londres.


En quoi réside l’importance de cette étude ?
Je voudrais d’abord préciser que ces travaux ont été menés pour commencer au sein du laboratoire de George Dickson en Grande-Bretagne puis dans l’équipe de Gillian ici à Paris.
Nous avons  réalisé la caractérisation moléculaire et phénotypique du muscle squelettique du model murin de la DMOP (décrit précédemment par David Rubinsztein, Cambridge). Je pense que l’élément principal de cette étude réside dans le fait que nous avons montré que l’expression du triplet expansé dans le gène PABPN1 mène à une dérégulation massive du gène, ce qui a pour principale conséquence l’atrophie du muscle. L’analyse fonctionnelle et histologique du muscle squelettique a confirmé l’atrophie musculaire sévère et progressive ainsi que la réduction de la force du muscle. Ce qui est très intéressant c’est qu’au niveau du type de fibre, nous avons pu observer des différences entre les divers types de fibres, certains étaient affectés, d’autres pas, même si tous exprimaient la mutation PAPBN1. Chez les patients DMOP, on retrouve ce cas de figure : certains muscles ne sont pas affectés du tout alors que d’autres le sont. En conclusion, cette souris présente des caractéristiques correspondant aux observations que l’on fait chez les patients DMOP : faiblesse progressive du muscle, atrophie musculaire, fibrose, défauts au niveau des mitochondries, dérégulation de la voie ubiquitine-protéasome et l’expression de la mutation PABPN1 dans les muscles affectés et non-affectés.

Quelle signification attribuez-vous à cette spécificité du type de fibre ?
On ne peut pas vraiment transposer si facilement cette observation à l’homme parce que les muscles affectés chez les patients ne sont pas seulement les muscles rapides, comme on l’a montré chez la souris. Ce n’est pas aussi simple que : « les muscles rapides sont affectés, les muscles lents ne ont pas affectés ». : Pour autant, il  reste intéressant que pour une certaine raison, que ce soit sa résistance ou un  autre paramètre que nous n’avons pas encore mis en évidence, il y a un muscle qui présente toutes les raisons d'être affecté et qui pourtant ne l’est pas, alors que d’autres sont considérablement atteints. Donc pour le moment, je ne peux pas expliquer cette observation, mais nous avons au moins un modèle murin qui montre des agrégats dans un muscle mais n’a pas de phénotype et d’autres qui ont des agrégats et sont atrophiés.


Avez-vous l’intention d’étudier plus précisément ce phénomène ?

Oui, c’est ce qui est prévu. Ce n’est pas la première chose que nous avions trouvée en commençant, mais après observation minutieuse des types de fibres, nous avons noté une réelle différence entre les fibres oxydatives et les fibres glycolytiques. Nous avons réalisé une analyse transcriptomique à partir du muscle quadriceps entier et donc d’un mélange de types de fibres, il serait maintenant réellement intéressant de comparer les fibres oxydatives et les fibres glycolytiques ce qui ne sera pas tâche aisée si l’on considère les différences dans les deux types de muscle. Les différents types de muscle doivent également être distingués, selon ce qui fait la spécificité de la DMOP. Mais effectivement, il est important d’approfondir maintenant la question de ces deux types de fibres. Et plus généralement, les changements moléculaires et pathologiques trouvés lors de cette étude fournissent des cibles pour les stratégies thérapeutiques futures qui pourraient inverser en partie ou complètement ces voies modifiées qui sont essentielles à l’homéostasie et à la fonction normale du muscle.


Pourrait-il y avoir un lien entre les anomalies mitochondriales et la spécificité du type de fibre ?
Nous n'avons regardé que l'activité du complexe dans la mitochondrie, où nous avons trouvé des différences, uniquement dans le TA (tibialis anterior). Il serait intéressant d'étudier de la même manière et de comparer le muscle soleus (un muscle “lent”) et l'EDL (extensor digitorum longus, un muscle “rapide”) dans le but de déterminer s'il y a des différences au niveau des mitochondries. C'est excitant parce que jusqu'ici, tous les articles décrivant les patients DMOP ont jusre mis en évidence des anomalies dans les structures mitochondriales, principalement par microscopie électronique. Dans notre étude, nous montrons réellement une différence de l'activité mitochondriale dans cette souris modèle. Que cela ait ou non une signification pour la DMOP ou que ce soit simplement lié à l'âge, cela doit encore être élucidé, mais au moins, avec les données de transcriptomique et cette activité mitochondriale, nous avons démontré qu'il y avait des différences significatives.

Trollet C et coll. Molecular and phenotypic characterisation of a mouse model of oculopharyngeal muscular dystrophy reveals severe muscular atrophy restricted to fast glycolytic fibres. Hum Mol Genet. 2010 Mar 22. [Epub ahead of print]

• Applications cliniques chez l'homme

Fernanda Pinto-Mariz est un médecin brésilien qui travaille actuellement comme post-doctorante dans le laboratoire de Gillian Butler-Browne sur un poste “vert” fourni par l'Inserm dans le contexte du French/Brazilian International Associated Laboratory on Cell Therapy and Immunotherapy avec le Laboratory of Thymus Research, Rio de Janeiro, Brazil, dirigé par Wilson Savino.



Quel était le but de votre étude ?
Des études sur des models animaux ainsi que chez des patients DM1 ont suggéré que la réponse immune observée dans cette maladie pouvait contribuer à la physiopathologie de la DMD. Nous avions pour but, dans cette étude, de regarder les molécules potentiellement impliquées dans la migration des cellules T du sang vers les muscles des patients DMD. Nous avons analysé l'expression des récepteurs à integrin-type extracellular matrix (ECM) (VLA-4, VLA-5 and VLA-6) à la surface des cellules T du sang, ainsi que l'ECM et la réponse migratoire de ces cellules T in vitro. En outre, l'inflammation infiltrée dans le tissu musculaire des patients DMD a été caractérisée.

Quelle est l'importance clinique de votre étude ?
Dans notre 1er article, nous avons démontré que chez les patients DMD, le nombre relatif de cellules T exprime une quantité plus importante de VLA-4 et VLA-5 (population VLA-4Hi et VLA-5Hi) dans le sang et la migration médiée par la fibronectine est plus importante que chez le sujet sain.
Maintenant, dans notre 2nd article qui sera bientôt soumis, nous avons plus de 60 patients DMD subdivisés en différents groups en fonction de la sévérité et de l'évolution de la maladie. Nous avons observé que l'expression de VLA-4Hi, et non VLA-5, à la surface des lymphocytes T peut être utilisé comme un biomarqueur du pronostic de la DMD et que les taux de cellules T+/VLA-4Hi augmentent en fonction de la sévérité de la maladie. Le nombre de cellules T+/VLA-4Hi dans le sang au début de la maladie est plus important chez les patients qui perdront l'usage de la marche avant 10 ans. Nos résultats sur des muscles squelettiques montrent un nombre plus grand de cellules TCD8+ activées dans les tissus des patients DMD qui sont en fauteuil roulant avant 10 ans, ce qui évoque aussi un rôle du système immunitaire dans cette maladie. Autre point qui me paraît significatif : les expériences in vitro ont montré que la migration transendothéliale et médiée par la fibronectine des cellules T peut être bloqué après un traitement à base d'anticorps anti-VLA-4. Si l'on tient compte du fait que les antagonistes au VLA-4, y compris les anticorps anti-VLA-4, sont déjà utilisés dans des essais cliniques pour d'autres maladies, on peut imaginer l'application de son potentiel thérapeutique dans la DMD, pour ralentir la progression de la maladie et améliorer la qualité de vie des patients.

Pinto-Mariz F et coll. Differential integrin expression by T lymphocytes: Potential role in DMD muscle damage. J Neuroimmunol. 2010 Apr 9. [Epub ahead of print]