Rôles des interférons dans la physiopathologie des myopathies inflammatoires

Roles of interferons in the physiopathology of Dysimmunes and Inflammatory Myopathies

• Auteur / Autrice : Cyrielle Hou
• Direction : François-Jérôme Authier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire
• Date : Soutenance le 28/09/2021
• Etablissement(s) : Paris 12
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences de la Vie et de la Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Mondor de Recherche Biomédicale (Créteil)
• Jury : Président / Présidente : Sophie Hüe
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : François-Jérôme Authier, Frédéric Charbonnier, Mathieu Rodero, Carole Henique, Werner Stenzel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Frédéric Charbonnier, Mathieu Rodero

Mots clés

Mots clés contrôlés

Interférons

Maladies musculaires

Mots clés libres

Myopathies inflammatoires

Interférons

Muscle

Myogenèse

Isg15

IFN-Gamma

Inflammatory myopathies

Interferons

Muscle

Myogenesis

Isg15

IFN-Gamma

Résumé

Les Myopathies Inflammatoires et Dysimmunitaires (MID) forment une famille de pathologies musculaires rares et hétérogènes. Elles ont en commun que l’atteinte du muscle squelettique résulte d’une réaction immunitaire dérégulée, mais les processus lésionnels sont très différents. Ainsi, les dermatomyosites (DM) sont des myopathies ischémiques, caractérisées par une signature interféron (IFN) de type I ; des infiltrats de cellules dendritiques plasmacytoides, productrices d’IFN-I, et par une expression myocytaire anormale du complexe majeur d’histocompatibilité de classe I (CMH-I). A l’inverse, les Myosites à Inclusions (IBM) se distinguent par une signature IFN-II, des infiltrats endomysiaux de lymphocytes T cytotoxiques producteurs d’IFNg;, à proximité de fibres musculaires exprimant CMH-I et CMH-II. Les IFN-I sont des inducteurs de CMH-I alors que l’IFN-II (IFNg) est un puissant inducteur du CMH-II par l’activation de la voie JAK-STAT.Ce travail de thèse s’est proposé d’étudier le rôle des IFN dans la physiopathologie et la clinique des DM et des IBM. Nous avons d’abord défini les profils de signature IFN dans les MID de l’adulte et montré que la DM est électivement associée à une signature IFN-I intramusculaire. Le facteur de régulation IFN-stimulated gene 15 (ISG15) étant le facteur de régulation le plus fortement induit, nous avons étudié une cohorte de 56 patients atteints de myopathies juvéniles afin de déterminer si l’ISG15 peut représenter un biomarqueur fiable pour le diagnostic et le pronostic. Ainsi, l'expression élevée d'ISG15 a permis de discriminer les DM des autres myopathies. La régulation à la hausse des régulateurs positifs de l'IFN-I, était similaire quel que soit le sous-type de DM. En revanche, le niveau d’expression de l’ISG15, régulateur négatif des IFN-I, était inversement corrélé à la sévérité de la maladie, suggérant qu’une régulation négative efficace de la voie IFN-I a un effet myoprotecteur.A l’inverse de la DM, l’IBM se caractérise par une surexpression d’IFNg; et de ses gènes cibles au niveau musculaire. Nous avons étudié le rôle de l’IFNg; dans la physiopathologie des IBM. Nous avons montré une atrophie myocytaire, une involution adipeuse, une fibrose endomysiale et une réduction des capacités prolifératives des cellules satellites chez l’IBM par rapport à la DM. Afin de déterminer l’impact de la surexpression d’IFNg sur la régénération musculaire post-lésionnelle, nous avons utilisé un modèle expérimental d’administration parentérale continue d'IFNg chez la souris.Par ce modèle, nous avons montré que la surexpression d’IFNg induisait un retard dans le processus de régénération musculaire, avec notamment une réduction de la prolifération et fusion des cellules satellites. L’IFNg a également induit l'expression du CMH-II, l'atrophie des myofibres, ainsi que l’apparition d’une fibrose et d'involution adipeuse. La majeure partie de ce phénotype a été inhibée en traitant les souris avec un inhibiteur anti-JAK1/2. Ces données indiquent que la simple surexpression d’IFNg dans un muscle lésé via sa voie JAK1/2 suffit à mimer une partie du phénotype musculaire des IBM. Afin de déterminer si l’effet atrophique de l’IFNg est médié indirectement par son effet sur la polarisation des macrophages, les myoblastes humains ont été traités par l’IFNg in vitro. L’IFNgfavorise directement la sénescence et réduit l’activation, la prolifération, la différenciation et la fusion des myoblastes humains, ainsi que leur migration. Il agit donc comme un inhibiteur myogénique à plusieurs niveaux.En conclusion, nos résultats démontrent un rôle pathogénique de la surexpression de l’IFNg dans le développement et le maintien du phénotype atrophique et fibrotique des muscles de patients IBM, via la répression de la myogenèse et la sénescence cellulaire accélérée. Notre travail suggère que la voie JAK/STAT pourrait représenter une nouvelle cible thérapeutique pour les pathologies impliquant les IFN, comme les DM et les IBM.

Dysimmune and Inflammatory Myopathies (DIM) are a rare and heterogeneous family of muscle diseases. A dysregulation of the immune response is a common feature that characterizes the DIM, but their lesional processes are very different. Thus, dermatomyositis (DM) are ischemic myopathies, characterized immunologically by a type I interferon (IFN) signature, infiltrates of plasmacytoid dendritic cells, producers of IFN-I and an abnormal myocyte expression of major histocompatibility complex class I (MHC-I). In contrast, Inclusion Body Myositis (IBM) is distinguished by an IFN-II signature; endomysial infiltrates of cytotoxic T lymphocytes, producers of IFN-II in the vicinity of muscle fibers expressing MHC-I and MHC-II. IFN-I are inducers of MHC-I whereas IFN-II (IFNg) is a potent inducer of MHC-II through activating the JAK-STAT pathway.This thesis proposed to study the role of IFN in the pathophysiology and clinic of DM and IBM. We first defined the IFN signature profiles in adult DIM and showed that DM is electively associated with an intramuscular IFN-I signature. As IFN-stimulated gene 15 (ISG15) is the most strongly induced regulatory factor downstream IFN-I, we studied a cohort of 56 patients with juvenile myopathies to determine whether ISG15 can represent a reliable biomarker for diagnosis and prognosis. We found an elevated expression of ISG15 in DM compared to other myopathies. The upregulation of IFN-I positive regulators, DDX58 and IFIH1 was similar regardless of DM subtype. In contrast, the expression level of ISG15, a negative regulator of IFN-I, was inversely correlated with disease severity, suggesting that effective downregulation of the IFN-I pathway has a myoprotective effect.In contrast to DM, IBM is characterized by the overexpression of IFNg and its target genes at the muscle level. We studied the role of IFNg in the pathophysiology of IBM. In IBM muscle, we showed myofiber atrophy, adipose involution, endomysial fibrosis and a reduced satellite cells proliferative capacity compared to DM muscles.To determine the impact of IFNg overexpression on muscle regeneration, we performed an experimental model of continuous parenteral administration of IFNg in mice with regenerating muscles. In this model, we showed that IFNg overexpression induced a delay in the muscle regeneration process by reducing the proliferation and fusion of satellite cells. IFNg also activated MHC-II expression, caused myofiber atrophy, increased fibrosis and adipocytes infiltration. Most of this phenotype was inhibited by treating the mice with an anti-JAK1/2 inhibitor. These data indicate that a simple overexpression of IFNgin injured muscle via its JAK1/2 pathway is sufficient to mimic part of the IBM muscle phenotype. To determine whether the atrophic effect of IFNg; is indirectly mediated by its effect on macrophage polarization, human myoblasts were treated with IFNg in vitro. IFNg directly promoted senescence and reduced human myoblast activation, proliferation, differentiation, fusion and migration. These observations show that IFNg acts as an inhibitor, on multiple myogenic levels.In conclusion, our results demonstrate a deleterious role of IFNg; overexpression in developing and maintaining the atrophic and fibrotic phenotype of IBM patient muscles by the repression of myogenesis and accelerated cellular senescence. Our work suggests that the JAK/STAT pathway may represent a novel therapeutic target for IFN-involved diseases such as DM and IBM.