Louise Benarroch lauréate du Prix Elsevier Runner Up à la WMS 2023 – Entretien

Louise Benarroch est chercheuse post-doctorante dans l’équipe « Génétique et physiopathologie des maladies neuromusculaires liées à la matrice extracellulaireRéseau complexe de protéines et d’hydrates de carbone qui comble les espaces entre les cellules, assurant leur cohésion au sein d’un tissu, et qui joue le rôle de réservoir pour de nombreux facteurs contrôlant la croissance et la différenciation cellulaire et du noyau » dirigée par Gisèle Bonne au sein du CRM de l’institut. Ses derniers travaux portant sur la caractérisation d’un modèle cellulaire pour les maladies musculaires ont été publiés* fin août, ils ont également été présentés lors du 28ème congrès international de la World Muscle Society (WMS, 3-7 octobre 2023 à Charleston, USA) où ils ont été récompensés par le Prix Elsevier Runner Up qui distingue 20 posters parmi plus de 400 présentés. Entretien avec Louise Benarroch.

Pouvez-vous décrire le contexte de vos travaux ?

Je travaille sur l’ADNmacromolécule complexe, l’ADN est le support de l’hérédité (gènes). C’est le constituant des chromosomes. L’ADN est organisé en double hélice (deux brins complémentaires) et constitué de nucléotides de quatre types : adénine, guanine, cytosine et thymine. et j’essaye de comprendre la variabilité clinique liée aux mutations du gèneSéquence d’ADN constituant une unité d’information génétique. Un gène code une protéine assurant une fonction précise. Le gène contient des séquences codantes (exons) et des séquences non codantes (introns). LMNA codant pour les lamines A/C, c’est à dire pourquoi un patient est plus sévèrement atteint qu’un autre, bien qu’ils soient porteurs de la même mutationModification soudaine et transmissible du matériel génétique. Elle peut être spontanée ou induite par des agents dits » mutagènes » (radiations, produits toxiques,…). de ce gène. Pour cela, nous avons, avec l’équipe, récupéré un maximum d’échantillons biologiques –biopsies musculaires ou lignées cellulaires- dans des cohortes de patients porteurs d’une mutation assez fréquente pour avoir le plus de matériel possible sur lequel mener les recherches. Grâce à des collaborations nationales et internationales, il s’est avéré que la majorité des types cellulaires collectés sont des fibroblastes issus de biopsies de peau. Pour pouvoir travailler sur le muscle, il fallait donc « transformer » ces cellules de peau en cellules musculaires. Nous en avons discuté avec la plateforme de lignées cellulaires Myoline** du Centre de Recherche, qui a un modèle cellulaire qui permet la différenciation de fibroblastes en cellules de type musculaire, exactement ce dont nous avions besoin.

Comment avez-vous utilisé ce modèle ?

Nous avons dans un premier temps caractérisé le modèle pour en connaitre les limites. Nous avons d’abord regardé le phénotype, puis nous sommes allés plus profondément et avons analysé le transcriptome et comparé toutes les expressions des gènes de ces cellules aux cellules musculaires. Allant davantage en profondeur, une collaboration avec l’équipe de Philippe Collas qui travaille en Norvège à l’université d’Oslo, nous a permis d’aller regarder aussi l’organisation de l’ADN, c’est à dire l’agencement de la chromatine, et plus particulièrement des LADs (Lamin Associated Domains)*** qui sont les zones d’interaction entre les lamines et la chromatine.

Quels résultats avez-vous obtenus ?

Nous avons fait une comparaison entre nos myotubes -nos cellules musculaires différenciées- et nos fibroblastes myoconvertis -ie fibroblastes différenciés en cellules musculaires- et regardé si l’organisation des LADs y est, ou non, similaire, et si elle est similaire, jusqu’à quel niveau, et enfin à quel point cela influence les conclusions que l’on obtient. Si les fibroblastes myoconvertis acquièrent une partie des caractéristiques de myoblastes, ils gardent cependant certaines des caractéristiques des fibroblastes. On observe que les deux types cellulaires ne vont pas jusqu’au même stade de différenciation des myotubes.

Par exemple, juste en les regardant, on peut remarquer que les fibroblastes, qui sont des cellules uninucléées, gagnent, via le processus de myo-conversion, la capacité de fusionner et de former des cellules polynucléées, comme les myoblastes. Elles acquièrent donc un phénotype flagrant, mais en fait, la différenciation n’est pas aussi poussée. Pour une même durée de différenciation, on observe un retard par rapport aux myotubes qui est probablement dû au système de différenciation. En effet la myogenèse est un phénomène complexe faisant intervenir de très nombreux facteurs de différenciation suivant une chronologie assez précise et on en court-circuite une partie pour forcer le programme en mettant en quantité importante un facteur en particulier qui permet la différenciation mais pas une différenciation complète.

Quelles conclusions en avez-vous tiré et quelles seront les prochaines étapes ?

Nous avons établi dans l’article les limites du modèle en utilisant des fibroblastes issus de sujets sains, on sait maintenant qu’il permet d’ouvrir des pistes, des hypothèses d’étude, d’avoir une idée de ce qui se passe dans les cellules musculaires, mais sans pouvoir en tirer des conclusions majeures : il est nécessaire de toujours revenir aux cellules musculaires. Nous allons commencer à faire des études sur des fibroblastes issus de cohortes de patients, d’abord porteurs de la même mutation du gène LMNA, puis nous voulons étendre à plusieurs mutations différentes. L’idée est d’aller plus loin dans l’analyse des mécanismes physiopathologiques de ces mutations.

A long terme, l’objectif est d’avoir des thérapies adaptées aux patients en fonction par exemple du type de mutation, de pouvoir prédire assez rapidement la sévérité de l’atteinte d’un patient pour adapter finement sa prise en charge.

* Benarroch L, Madsen-Østerbye J, Abdelhalim M, Mamchaoui K, Ohana J, Bigot A, Mouly V, Bonne G, Bertrand AT, Collas P. Cellular and Genomic Features of Muscle Differentiation from Isogenic Fibroblasts and Myoblasts. Cells. 2023; 12(15):1995. 

** La plateforme MyoLine de l’Institut de Myologie est dirigé par Vincent Mouly. Elle met à disposition des lignées immortalisées de myoblastes et de fibroblastes convertis en cellules musculaires. Le modèle utilisé dans ces travaux a été décrit en 2009 par la plateforme mais il n’avait jusque-là pas été étudié jusqu’au niveau de l’organisation de la chromatine.

*** L’équipe de Gisèle Bonne travaille sur les laminopathies, des maladies dues à des mutations dans le gène LMNA qui code les lamines, des protéines nucléaires qui forment la lamina nucleaire, une structure située juste sous l’enveloppe nucléaire. On sait que cette lamina nucleaire interagit directement avec la chromatine dont elle régule l’organisation, via les LADs.