Thèse soutenue

Rôle délétère de CD38 dans la myopathie de Duchenne et bénéfices thérapeutiques de son inhibition
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Auteur / Autrice : Antoine-Jean de Julien de Zelicourt
Direction : José-Manuel CancelaSabine De La Porte
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physiologie, physiopathologie
Date : Soutenance le 29/11/2019
Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Innovation thérapeutique : du fondamental à l'appliqué (Châtenay-Malabry, Hauts-de-Seine ; 2015-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Handicap neuromusculaire : physiopathologie, biothérapie et pharmacologie appliquées (Versailles ; 2015-....)
établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
Jury : Président / Présidente : Gillian Butler-Browne
Examinateurs / Examinatrices : Sabine De La Porte, Gillian Butler-Browne, Fabien Van Coppenolle, Stefan Matecki, Régis Bobe
Rapporteurs / Rapporteuses : Fabien Van Coppenolle, Stefan Matecki

Mots clés

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Résumé

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La dystrophie musculaire de Duchenne (DMD) est une maladie génétique touchant le gène DMD sur le chromosome X, entraînant l'absence d'une protéine du cytosquelette : la dystrophine. Son incidence à la naissance est d’environ un nouveau-né sur 3500 garçons. La dystrophine étant normalement exprimée dans tous les types musculaires, son absence se manifeste par une dégénérescence progressive des muscles squelettiques, lisses et cardiaque, conduisant au décès du patient vers l'âge de 30 ans par insuffisance cardiaque ou respiratoire.Deux caractéristiques majeures de la DMD sont, d'une part, une concentration calcique cytoplasmique anormalement élevée, liée notamment à une activation excessive des récepteurs à la ryanodine (RyRs) et, d'autre part, un déficit en NAD+ entraînant une altération du métabolisme énergétique. Cette dérégulation majeure de l’homéostasie calcique, couplée au déficit énergétique, conduisent in fine à la mort cellulaire.L'enzyme CD38 est justement un consommateur important de NAD+, afin de produire deux seconds messagers, le NAADP et l'ADPR cyclique, connus pour être des modulateurs positifs des RyRs. Le rôle de CD38 n’étant pas connu dans la DMD, et son activité pouvant être délétère dans cette pathologie, nous avons donc émis l'hypothèse que son inhibition pourrait être bénéfique sur ces deux aspects importants de la pathologie.Afin de vérifier cette hypothèse, nous avons réalisé plusieurs expériences chez la souris mdx, le modèle murin de la DMD. Tout d’abord, notre étude montre que CD38 est plus exprimée et plus active chez la souris mdx que chez la souris WT, renforçant ainsi l’intérêt de la cibler dans la DMD. Afin de tester le potentiel thérapeutique de notre stratégie, nous avons traités des souris mdx avec un inhibiteur de CD38. Chez les souris traitées, l’endurance est améliorée et la force musculaire restaurée. Afin d’approfondir le rôle de CD38 chez la souris mdx sur le long terme, nous avons ensuite généré un double mutant en croisant des souris mdx avec des souris CD38-/-. Nous avons d'abord évalué l'impact de CD38 sur la consommation de NAD+, en mesurant les taux de NAD+ dans différents muscles : nos résultats montrent un déficit majeur de NAD+ dans tous les tissus de souris mdx, et une restauration à des valeurs normales chez la souris mdx/CD38-/-. Nous observons également une réduction considérable de l'activité calcique spontanée dans les cardiomyocytes de souris mdx/CD38-/-, associée à une normalisation de la sensibilité des RyRs dans ces cellules. Pour étudier les effets fonctionnels de l'inhibition de CD38 dans la DMD, nous avons ensuite évalué des paramètres clés de cette pathologie. Les données obtenues chez la souris mdx/CD38-/- montrent une importante amélioration du phénotype histologique et fonctionnel, avec une réduction de la fibrose musculaire accompagnée de bénéfices importants sur les performances musculaires et respiratoires ainsi qu’un rétablissement total de la fonction cardiaque. Enfin, dans un protocole de stress bêta-adrénergique, la délétion de CD38 chez la souris mdx a également permis de prévenir les dommages histologiques et l'hypertrophie cardiaque induits par l'isoprotérénol, qui simule l'apparition d'une cardiomyopathie chez les patients atteints de DMD.Notre étude montre que CD38, plus active et plus exprimée chez la souris mdx, contribue de manière importante à son phénotype dystrophique. Une réduction de son activité permet de réduire l’excès de Ca2+, de rétablir le niveau de NAD+, et d’obtenir des bénéfices fonctionnels importants chez la souris. Enfin, notre étude sur des myotubes humains issus de patients DMD montre qu’un anticorps anti-CD38 réduit l’excès de Ca2+ libéré, soulignant ainsi que notre stratégie innovante ciblant CD38 pourrait être rapidement disponible pour les patients, grâce au développement d’anticorps thérapeutiques anti-CD38 déjà sur le marché.