Rôle des exosomes sécrétés par le muscle strié squelettique au cours de la myogenèse et en situation d’insulino-résistance

par Alexis Forterre

Thèse de doctorat en Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie

Sous la direction de Sophie Rome.

Soutenue le 19-12-2012

à Lyon 1 , dans le cadre de École Doctorale Interdisciplinaire Sciences-Santé (Villeurbanne ; 1995-....) , en partenariat avec Cardio-Vasculaire, Métabolisme Diabétologie et Nutrition (Lyon) (laboratoire) et de Laboratoire de Recherche en Cardiovasculaire, Métabolisme, diabétologie et Nutrition (laboratoire) .

Le président du jury était Hubert Vidal.

Les rapporteurs étaient Anne Bonnieu, Karim Bouzakri, Mireille Cormont.

mots clés

• Exosome
• Muscle squelettique
• Palmitate
• MicroARNs
• Insulino-résistance
• MicroARN
• Muscles striés

Résumé

Les exosomes sont des nanovésicules de 30 à 100nm sécrétées dans le milieuextracellulaire par une grande majorité de types cellulaires. Entourés d’une bicouchelipidique similaire aux radeaux lipidiques, ils contiennent des protéines, de l’ARNm et desmicroARNs. Récemment, il a été montré que les exosomes pourraient participer auxdialogues moléculaires inter-organes, au même titre que les protéines solubles (hormones etcytokines). Au cours de cette thèse, nous avons émis l’hypothèse que le muscle squelettiquepourrait utiliser les exosomes comme mode de communication intercellulaire, en plus desmyokines qu’il sécrète. Nous avons montré en couplant des techniques de microscopieélectronique, de génomique, de biologie cellulaire et moléculaire, et d’analysesprotéomiques, que le muscle était capable de sécréter des exosomes, dont la compositionvariait au cours de la myogenèse. De plus, nous avons montré que les exosomes sécrétéspar les cellules prolifératrices et différenciées avaient des rôles distincts au cours de ladifférenciation myogénique, via le transfert des microARNs notamment.En parallèle, nous nous sommes intéressés aux exosomes sécrétés par le musclesquelettique en situation d’insulino-résistance induite par du palmitate. En utilisant unedouble approche in vitro et in vivo, nous avons montrés que les exosomes sécrétés par lacellule musculaire insulino-résistante ont une morphologie et une composition luminalemodifiée. Enfin, ces exosomes sécrétés sembleraient transmettre un signal délétère àd’autres cellules musculaires différenciées, et aux autres tissus insulino-sensibles, comme lepancréas.

mots clés

• Exosome
• Skeletal muscle
• Palmitate
• MicroRNAs
• Insulin-resistance

Titre traduit

Role of exosomes secreted by skeletal muscle during myogenesis and in situation of insulin resistance

Résumé

Exosomes are nanovesicles from 30 to 100nm, secreted into the extracellular spaceby a large majority of cell types. Surrounded by a lipid bilayer similar to lipid rafts, theycontain proteins, mRNA and microRNAs. Recently, it has been shown that exosomes maybe involved in inter-organs dialogues, as well as soluble proteins (hormones and cytokines).In this thesis, we hypothesized that skeletal muscle could use exosomes asintercellular communication mode, in addition to myokines. We have shown by couplingelectron microscopy techniques, genomics, molecular and cellular biology, and proteomicanalyzes, that the muscle was able to secrete exosomes, whose composition varied duringmyogenesis. In addition, we have shown that exosomes secreted by proliferating anddifferentiated cells have distinct roles during the myogenic differentiation, especially throughthe transfer of microRNAs. In parallel, we are interested in exosomes secreted by insulin resistant skeletalmuscle, induced by palmitate. Using a dual approach in vitro and in vivo, we have shown thatexosomes secreted by insulin-resistant muscle cells have a morphology and a luminalcomposition modified. Finally, these exosomes secreted seem to transmit a deleterioussignal to other differentiated muscle cells, and other insulin-sensitive tissues such as thepancreas.