La voie de signalisation TGFbéta dans la régénération musculaire : un important régulateur de la fusion des cellules musculaires

TGFbeta signalling pathway in muscle regeneration : an important regulator of muscle cell fusion

• Auteur / Autrice : Francesco Girardi
• Direction : Fabien Le Grand
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire et moléculaire
• Date : Soutenance le 19/09/2019
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Complexité du vivant (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherche en myologie (Paris ; 2014-....)
• Jury : Président / Présidente : Claire Fournier-Thibault
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Glenda Evangelina Comai, Philippos Mourikis
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pierre-Yves Rescan, Jérôme Feige

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cellules souches

Facteurs de croissance transformants bêta

Muscles -- Régénération (biologie)

Mots clés libres

Muscle squelettique

Régénération musculaire

TGFBêta

Fusion

Cellules souches

Cellules satellite

Myoblastes

Myofibres

Skeletal Muscle

Muscle regeneration

TGFBeta

Fusion

Stem cell

Satellite cells

Myoblasts

Myofibers

Résumé

La régénération musculaire s’appuie sur une réserve de cellules souches résidant dans le muscle appelées cellules satellites (MuSCs). Les MuSCs sont quiescentes et peuvent s’activer à la suite d’une blessure du muscle afin de former des progéniteurs amplificateurs (myoblastes) qui se différencieront et fusionneront pour former de nouvelles myofibres. Durant ce processus, un réseau complexe de voies de signalisation est impliqué, parmi lequel la signalisation du facteur de croissance transformant bêta (TGFβ) joue un rôle fondamental. Précédents rapports ont proposé de nombreuses fonctions pour la signalisation TGFβ dans les cellules musculaires, comme leur quiescence, activation et différenciation, mais l’impact de TGFβ sur la fusion de myoblastes n’a jamais été étudié. Dans cette étude, nous avons montré que cette signalisation réduit la fusion des cellules musculaires indépendamment de leur différenciation. Au contraire, l’inhibition de la signalisation TGFβ accroît la fusion cellulaire et favorise les ramifications entre myotubes. Une pharmaco-modulation de la voie in vivo perturbe la régénération musculaire après blessure. Une addition exogène de la protéine TGFβ conduit à une perte de fonction du muscle, tandis que l’inhibition de la voie induit la formation de myotubes géants. Les analyses transcriptomiques et fonctionnelles ont montré que TGFβ agit sur la dynamique de l’actine afin de réduire la diffusion cellulaire à travers une modulation des protrusions à base d’actine. Nos résultats ont donc révélé une voie de signalisation qui limite la fusion de myoblastes et ajoutent un nouveau niveau de compréhension sur la régulation moléculaire de la myogenèse.

Muscle regeneration relies on a pool of muscle-resident stem cells called satellite cells (MuSCs). MuSCs are quiescent and can activate following muscle injury to give rise to transient amplifying progenitors (myoblasts) that will differentiate and finally fuse together to form new myofibers. During this process, a complex network of signalling pathways is involved, among which, Transforming Growth Factor beta (TGFβ) signalling cascade plays a fundamental role. Previous reports proposed several functions for TGFβ signalling in muscle cells including quiescence, activation and differentiation. However, the impact of TGFβ on myoblast fusion has never been investigated. In this study, we show that TGFβ signalling reduces muscle cell fusion independently of the differentiation step. In contrast, inhibition of TGFβ signalling enhances cell fusion and promotes branching between myotubes. Pharmacological modulation of the pathway in vivo perturbs muscle regeneration after injury. Exogenous addition of TGFβ protein results in a loss of muscle function while inhibition of the TGFβ pathway induces the formation of giant myofibres. Transcriptome analyses and functional assays revealed that TGFβ acts on actin dynamics to reduce cell spreading through modulation of actin-based protrusions. Together our results reveal a signalling pathway that limits mammalian myoblast fusion and add a new level of understanding to the molecular regulation of myogenesis.