Fonctions et mécanismes de contrôle de la mobilisation des cellules stromales du tissu adipeux dans le processus de régénération musculaire

Functions and mechanisms controlling adipose stromal cells mobilization in the skeletal muscle regeneration process

• Auteur / Autrice : Quentin Sastourné-Arrey
• Direction : Coralie Sengenès, Louis Casteilla
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiopathologie
• Date : Soutenance le 12/02/2019
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie Santé Biotechnologies (Toulouse)
• DOI : 10.70675/df26e053z6d2cz4b97z931dz7e7acceec691

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tissu adipeux

Muscles -- Régénération (biologie)

Cellules stromales médullaires

Mots clés libres

Régénération musculaire

FAPs

ASCs

Migration endogène

Résumé

Le muscle squelettique fait partie des rares organes doués de régénération chez le mammifère. Dans le cadre d'une lésion musculaire, les processus de régénération mis en place par le muscle impliquent des interactions finement régulées entre les cellules immunitaires, les cellules satellites et les progéniteurs fibro-adipeux (FAPs) qui communiquent entre elles via des sécrétions paracrines de cytokines et de facteurs solubles afin de réaliser de façon optimale le programme de régénération. Au cours des premiers jours suivant la lésion du muscle, le nombre de FAPs augmente rapidement. Pourtant cette augmentation n'est pas le résultat d'une prolifération des FAPs résidentes. Se pose ainsi la question de l'origine de cette augmentation de FAPs. Les travaux précédents du laboratoire montrent que les cellules stromales adipeuses (ou ASCs) quittent le tissu adipeux en réponse à une inflammation (lors d'une vaccination de la patte chez la souris). Or, les ASCs présentent un immunophénotype et des fonctions biologiques semblables aux FAPs. Ainsi, nous avons cherché à déterminer si l'augmentation des FAPs en réponse à la lésion musculaire n'était pas la conséquence d'une libération d'ASCs par le tissu adipeux suivie de leur infiltration dans le muscle lésé. Nos résultats montrent que dès les premières 24H suivant la lésion musculaire, le nombre de FAPs augmente sans que leur prolifération ne soit activée. En accord avec notre hypothèse, le nombre d'ASCs dans le tissu adipeux sous cutané (ScAT) diminue alors que leur apoptose/nécrose n'est pas activée, ce qui suggère une mobilisation des ASCs en réponse à la lésion musculaire. Pour réellement démontrer cette mobilisation, un modèle de greffe de tissu adipeux provenant d'une souris CD34-GFP (marqueur des ASCs) a été mis au point. Dans ce modèle, nos résultats montrent que la lésion musculaire déclenche la mobilisation et l'infiltration des ASCs dans le muscle lésé. Les mécanismes responsables de cette mobilisation impliquent par ailleurs les plaquettes. Ainsi, nous montrons pour la première fois que le tissu adipeux agit comme un réservoir de cellules progénitrices capables de migrer de façon endogène pour rejoindre le site de la lésion musculaire et jouer un rôle majeur dans les processus de régénération mis en place par l'organisme.

Skeletal muscle is one of the few organs able to regenerate in mammals. After muscle injury, close interactions between muscle stem cells (the so-called satellites cells), immune cells and fibro-adipogenic progenitors (FAPs) via secreted chemokines and soluble factors are needed for optimal muscle regeneration. In the first days after muscle injury, the number of FAPs dramatically increases in the injured muscle. However, the biological origin of such early FAPs increase is unknown. We previously demonstrated that adipose stromal cells (ASCs) egress adipose tissue under inflammatory conditions (such as hind limb vaccination in mice). Interestingly, ASCs exhibit similar characteristics and biological properties with FAPs. Thus, we hypothesized that the early FAP increase observed after muscle injury was the result of ASCs mobilization from adipose tissue followed by their infiltration into the injured muscle. Our results show that 24 hours after muscle injury, FAP number increases in the injured muscle while no proliferation is observed. According to our hypothesis, the content of ASCs in the sub-cutaneous adipose tissue (ScAT) decreases though neither their apoptosis nor their necrosis was observed, suggesting that ASCs are mobilized from ScAT in response to muscle injury. To indeed demonstrate that ASCs exit ScAT and infiltrate the injured muscle we set up a murine model of adipose tissue grafting from CD34-GFP mouse (an ASCs marker) into wild type C57BL/6J mouse. Our results show that muscle injury triggers ASCs mobilization from ScAT and infiltrate the injured muscle. Furthermore, we described that blood platelets are involved in the mechanisms controlling ASCs trafficking. Altogether, our results show for the first time that adipose tissue is a reservoir of progenitor cells able to migrate endogenously to reach the injured muscle and to play a crucial role in its regeneration.