Mechanisms involved in the cross-talk between humoral and mechanical cues underlying muscle wasting in cachexia

par Alexandra Baccam

Thèse de doctorat en Physiologie, physiopathologie et thérapeutique

Sous la direction de Zhi-Gang Xue et de Sergio Adamo.

Le président du jury était Alessandro Fatica.

Le jury était composé de Delphine Duprez, Francesca Boccafoschi, Raphaëlle Grifone, Arianna Casini, Sandra Incerpi.

  • Titre traduit

    Mécanismes impliqués dans l’interaction entre les facteurs humoraux et mécaniques sous-jacent la fonte musculaire dans la cachexie


  • Résumé

    Cachexie est syndrome multifactoriel associé a une maladie chronique ou incurable et caractérisé par un importante fonte musculaire. En fait, l’exercice physique améliore la qualité de vie et la survie des patients cancéreux. Dans un modèle animal de cachexie dû au cancer, nous avons démontré que la course sur roue contre la cachexie par la libération du flux d’autophagie. Les effets de l’exercice pléitropique incluent la modification des facteurs circulants en faveur d’un environnement anti-inflammatoire et l’activation des voies de mécanotransduction dans les cellules musculaires. Notre but est d'évaluer si la mécanotransduction est suffisante à elle seule pour mimer l’exercice en présence de facteurs pro-cachétiques d'origine tumorale. Le facteur de réponse au sérum (SRF est un facteur de transcription important pour homéostasie musculaire, qui est activé avec son co-facteur MRTF par la mécanotransduction de façon dépendant à la polymérisation de l'actin. Nous utilisons une culture mixte de C2C12 myotubes et myoblastes traitée avec un milieu condition par des C26 (CM) en absence ou en présence d'étirements cycliques qui miment la stimulation mécanique. Nous avons démontré in vitro que le CM a un effet négatif sur les cultures de cellules musculaires, sur l'atrophie des myotubes, sur le recrutement et la fusion des myoblastes, et que ces effets sont contrecarrés par l'étirement mécanique. Nous avons montré que le CM inhibe l'activité transcriptionnelle de SRF-MRTF, alors que l'étirement mécanique rétablit cette activité ; en plus, des expériences de perte de fonction ont démontré que SRF est nécessaire pour médier les effets bénéfiques des stimulations mécaniques sur les cellules musculaires. Au moins une part des effets de l’exercice observés étaient médiés par la balance des facteurs pro- et anti-myogeniques de la superfamille TGF-b. Nous proposons que les effets positifs de l’exercice sur les patients cancéreux et les souris pourraient être spécifiquement dûs a la réponse mécanique des fibres musculaires affectant la sécrétion des myokines.


  • Résumé

    Cachexia is a multifactorial syndrome associated to chronic or acute disease (cancer, HIV,…) and characterized by severe muscle wasting. In fact, exercise training improves quality of life and survival of cancer patients. In an animal model of cancer cachexia we demonstrated that wheel running counteracts cachexia by releasing the autophagic flux. Exercise pleitropic effects include the alteration of circulating factors in favour of an anti-inflammatory environment and the activation of mechanotransduction pathways in muscle cells. Our goal is to assess whether mechanostransduciton per se is sufficient to elicit exercise effects in the presence of pro-cachectic factors of tumor origin. Serum response factor (SRF) is a transcription factor of pivotal importance for muscle homeostasis, which is activated with its co-factor MRTF by mechanostranduction in a way dependent on actin polymerisation. We use mixed cultures of C2C12 myotubes and myoblasts treated with C26 conditioned medium (CM) in the absence or presence of cyclic stretch to mimic the mechanical stimulation occurring upon exercise. In vitro we showed that CM had a negative effect on muscle cell cultures, both in terms of myotube atrophy and of myoblast recruitment and fusion, and that these effects were counteracted by cyclic stretch. We showed that CM repressed SRF-MRTF transcriptional activity, while mechanical stretch rescued their transcriptional activity; in addition, loss of function experiments demonstrated that SRF was necessary to mediate the beneficial effects of mechanical stimulation on muscle cells. At least part of the observed effects was mediated by the balance of pro- and anti-myogenic factor of the TGF-b superfamily. We propose that the positive effects of exercise on cancer patients and mice may be specifically due to a mechanical response of muscle fibers affecting the secretion of myokines.

  • Titre traduit

    I meccanismi coinvolsero nel colloquio incrociato tra humoral ed indicazioni meccaniche muscolo fondamentale che spreca in cachexia


  • Résumé

    Cachexia è una sindrome di multifactorial associata a malattia cronica o acuta (cancro, HIV.) e caratterizzò da spreco di muscolo severo. Infatti, l'esercizio addestrando migliora qualità della vita e sopravvivenza di pazienti di cancro. In un modello animale di cachexia di cancro noi dimostrammo quello ruota correndo contrattacca cachexia rilasciando il flusso di autophagic. Gli effetti di pleitropic di esercizio includono la modifica di fattori circolanti nel favore di un ambiente antinfiammatorio e l'attivazione di sentieri di mechanotransduction in celle di muscolo. La nostra meta è stimare se mechanostransduciton per se è sufficiente per suscitare effetti di esercizio nella presenza di pro-cachectic fattori di origine di tumore. Il fattore (SRF) di risposta di siero è un fattore di trascrizione dell'importanza importantissima per omeostasi di muscolo che è attivato col suo co-coefficiente MRTF da mechanostranduction in un modo dipendente su polymerisation di actin. Noi usiamo le culture mescolate del myotubes di C2C12 e myoblasts trattate con C26 condizionarono mezzo (Cm) nell'assenza o presenza di stiramento ciclico a mimico la stimolazione meccanica che accade su esercizio. In vitro noi mostrammo che il Cm aveva un effetto negativo su culture di cella di muscolo, ambo nelle condizioni di atrofia di myotube e di assunzione di myoblast e fusione, e che questi effetti furono contrattaccati da stiramento ciclico. Noi mostrammo che il Cm represse l'attività di transcriptional di SRF-MRTF, mentre lo stiramento meccanico liberò la loro attività di transcriptional; in somma, perdita di esperimenti di funzione dimostrò, che SRF era necessario per interporre gli effetti benefici di stimolazione meccanica su celle di muscolo. Almeno parte degli effetti osservati fu interposta dall'equilibrio di pro - ed anti-myogenic fattore del TGF. il superfamily. Noi proponiamo che gli effetti positivi di esercizio su pazienti di cancro e topi specificamente possono essere a causa di una risposta meccanica di fibre di muscolo che colpiscono l'occultamento di myokines.


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