Interactions entre le Récepteur aux glucocorticoïdes et l'AMP-activated protein kinase dans les macrophages au cours de la régénération du muscle strié squelettique

Crosstalk of Glucocorticoid Receptor and AMP-activated protein kinase in macrophages during skeletal muscle regeneration

• Auteur / Autrice : Thibaut Desgeorges
• Direction : Bénédicte Chazaud, Rémi Mounier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire
• Date : Soutenance le 22/05/2019
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Interdisciplinaire Sciences-Santé (Villeurbanne ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut NeuroMyoGène (Lyon ; 2016-2021)
• Jury : Président / Présidente : Damien Freyssenet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bénédicte Chazaud, Rémi Mounier, Maëlle Jospin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Luc Bertrand, Claude Libert

Mots clés

Mots clés contrôlés

Glucocorticoïdes

Macrophages

Régénération (biologie)

Muscles striés

Mots clés libres

Muscle

Régénération

Macrophages

AMPK

Glucocorticoïdes

Muscle

Regeneration

Macrophages

AMPK

Glucocorticoids

Résumé

Le muscle strié squelettique régénère ad integrum après une lésion aigüe stérile grâce aux cellules satellites qui sont les cellules souches du muscle strié squelettique. L'inflammation, et notamment les macrophages, joue un rôle important durant ce processus. En effet, après une lésion, les monocytes sanguins infiltrent le tissu et deviennent des macrophages avec un phénotype pro-inflammatoire associé à la lésion. Ces macrophages phagocytent les débris cellulaires et promeuvent la prolifération des cellules souches musculaires. Ensuite, les macrophages changent leur phénotype vers un phénotype anti-inflammatoire associé à la restauration du tissu. Ils promeuvent la différenciation, puis la fusion des cellules souches musculaires et la croissance des myofibres. Cette séquence de phénotypes inflammatoires est essentielle pour une régénération musculaire efficace. Le laboratoire a montré que ce changement de phénotype est dépendant d'un senseur énergétique majeur de la cellule qui contrôle le métabolisme cellulaire, l'AMP kinase (AMPK)al. Par ailleurs, les glucocorticoïdes sont utilisés depuis des décennies pour leurs effets anti-inflammatoires sur l'inflammation. Leur action est médiée par le Récepteur aux Glucocorticoïdes qui induit ou réprime l'expression de gènes par interaction directe ou indirecte à l'ADN. Comme l'AMPKal et les glucocorticoïdes induisent des effets anti-inflammatoires similaires sur les macrophages, nous avons posé l'hypothèse que ces 2 voies de signalisation pourraient être interconnectées dans les macrophages afin de permettre leur changement de phénotype et la régénération musculaire. Les données issues d'un modèle in vitro de lésion musculaire utilisant des macrophages dérivés de la moelle osseuse de souris ont montré que : i) les glucocorticoïdes induisaient la phosphorylation de l'AMPKal ; ii) l'AMPKal était requise pour l'acquisition fonctionnelle du statut anti-inflammatoire des macrophages induit par les glucocorticoïdes puisque des macrophages déficients pour l'AMPKal ne modifiaient pas leur phénotype et ne stimulaient pas la myogenèse. Les expériences in vivo utilisant des souris LysMCre/+;AMPKalfl/fl dans lesquelles l'AMPKal est invalidée uniquement dans les cellules myéloïdes ont montré que l'AMPKal dans les macrophages régulait les effets bénéfiques des glucocorticoïdes au cours de la régénération du muscle strié squelettique. En effet, en absence d'AMPKal dans les macrophages, les glucocorticoïdes induisaient un retard de régénération et une modification de la maturation des fibres attestée par une modification de l'expression des isoformes des chaînes lourdes de myosines. En conclusion, ces données montrent que l'AMPKal est requise pour le changement de phénotype des macrophages induit par les glucocorticoïdes et une régénération musculaire efficace

Skeletal muscle regenerates ad integrum after a sterile acute injury thanks to satellite cells (muscle stem cells). Inflammation, and notably macrophages, plays important roles during this process. Just after injury, monocytes infiltrate the tissue from the blood and convert into pro-inflammatory damaged associated macrophages. These macrophages phagocyte muscle debris and promote the proliferation of muscle stem cells. Then, macrophages switch their phenotype toward an anti-inflammatory restorative profile and promote muscle stem differentiation, fusion and myofiber growth. This sequence of macrophage profile is essential for an efficient skeletal muscle regeneration. The lab has shown that this phenotype switch is dependent of AMP kinase (AMPK)a1, a major energetic sensor in the cell controlling cellular metabolism. Besides, glucocorticoids have been used for decades for their anti-inflammatory effects on inflammation. Their actions are mediated by the Glucocorticoid Receptor which induces or represses gene expression by direct or indirect DNA-binding. As AMPKa1 and glucocorticoids induce similar anti-inflammatory effects on macrophages, we hypothesized that these 2 pathways could be interconnected in macrophages to allow the resolution of inflammation and muscle repair. Data from an in vitro model of skeletal muscle injury using bone marrow derived macrophages showed that: i) glucocorticoids induce AMPK phosphorylation; ii) AMPKa1 is required for the functional acquisition of the anti-inflammatory phenotype induced by glucocorticoids. Indeed, AMPKa1-deficient macrophages did not switch their phenotype and did not sustain myogenesis. In vivo experiments using LysMCre/+;AMPKa1fl/fl mice in which AMPKa1 is depleted only in myeloid cells, showed that macrophagic AMPK drove the beneficial effects of glucocorticoids during skeletal muscle regeneration. Inversely, in absence of AMPK in macrophages, glucocorticoids induced a delayed muscle regeneration and a modification in myofiber maturation, assessed by the alteration of myosin heavy chain expression. Altogether, these data show that glucocorticoids need AMPKa1 in macrophages for the resolution of inflammation and an efficient skeletal muscle regeneration