Étude de la distribution, des interactions et des capacités régénératrices des cellules souches du muscle squelettique dans l'ischémie critique des membres inférieurs

Distribution and regenerative potential of muscle stem cells in patients with chronic limb- threatening ischemia

• Auteur / Autrice : Joseph Touma
• Direction : Marianne Taurel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Pathologie et recherche clinique
• Date : Soutenance le 09/12/2020
• Etablissement(s) : Paris Est
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Créteil ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Mondor de Recherche Biomédicale (Créteil)
• Jury : Président / Présidente : Bijan Ghaleh
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : David Smadja, Gillian Butler-Browne, Bénédicte Chazaud, Raphaël Coscas, Pascal Desgranges
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : David Smadja, Gillian Butler-Browne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Muscles

Cellules souches

Ischémie

Mots clés libres

Cellules endothéliales

Ischémie critique

Cellules souches satellites

Satellite cells

Critical limb ischemia

Endothelial cells

Résumé

Notre étude s’est intéressée à l’impact de l’ischémie critique des membres inférieurs (ICMI) chez l’homme sur la densité et les propriétés myogéniques des cellules souches du muscle squelettique - les cellules satellites (MuSCs) - et leur interaction avec les cellules endothéliales (EC). Les MuSCs sont capables de réparer entièrement un muscle via une myo-angiogenèse coordonnée post-lésionnelle mais leur implication dans la physiopathologie de l’ICMI n’a été que peu explorée alors que la trophicité et fonction musculaires conditionnent le sauvetage de membre.Cette étude a été effectuée à partir de muscles gastrocnémiens de patients atteints d’ICMI et de patients témoins où nous avons réalisé 1/ une analyse topographique bi- et tridimensionnelle (3D) de la densité des MuSCs en lien avec la vascularisation, 2/ une analyse fonctionnelle in vitro et in vivo de leur capacité myo-angiogénique et 3/ une analyse transcriptomique en cours d’interprétation sur cellules uniques (single cell RNAseq) avec un intérêt particulier pour les interactions moléculaire entre les MuSCs et les CEs.Nos travaux menés montrent 1/ que les MuSCs sont diminuées en nombre dans les muscles de patients ICMI et que cette perte en MuSCs est associée à une une diminution significative de la densité de capillaires, de la taille des myofibres et du taux de fibres centro-nucléées et à un switch métabolique du typage des fibres musculaires (type I vers type II) 2/ une altération des capacités myogéniques et angiogéniques des MuSC ICMI ex vivo et in vivo, et 3/ une signature myo-angiogénique propre des MuSCs ICMI évaluée par single cell RNAseq.Ce travail original permet d’ouvrir une nouvelle voie dans la compréhension des conséquences de l’ICMI sur la perte de fonction régénérative des cellules souches du muscle, dont la compensation après identification de potentielles cibles constituerait une piste thérapeutique sérieuse.

Our study objective was to evaluate the impact of chronic limb-threatening ischemia (CLTI) in human, on the distribution and myogenic capacities of skeletal muscle stem cells -I.e, satellite cells (MuSC) - and their interaction with endothelial cells (EC). MuSC allow muscle regeneration after injury, through a coordinated mho-angiogenesis, but their implication in CLTI pathophysiology remain unexplored, while muscle trophicity and function are essential to limb salvage.This study required the collection of gastrocnemius medialis samples obtained intra-operatively in CLTI and control patients and explored by 1/ A topographic bi and tridimensional (3D) analysis of the SC density, in relation to neighboring capillaries 2/ An in-vitro and in-vivo functional analysis addressing SC myogenic and angiogenic potential and 3/ an on-going transcriptomic analysis using single-cell RNA Seq, with particular focus on molecular interaction between MuSC and EC.Our results show 1/ a significantly diminished amount of MuSC in CLTI samples, associated with a significant decrease of capillaries density, myofibers area, and Centro-nucleated myofibers rate, and a metabolic switch from Type I to type II fibers. 2/ an alteration of both myogenic and angiogenic capacities of CLTI MuSC in-vitro and in-vivo and 3/ a myo-angiogenic signature specific to MuSC evaluated by SC-RNAseq.This original work helps understand the consequences of CLTI on the loss of regenerative potential of muscle stem cells, that would be improved by identifying and promoting/inhibiting potential target pathways.