Rôle physiopathologique de la desmine dans l'adhérence et la migration des cellules musculaires

Résumé

La desmine est un filament intermédiaire de type III spécifique des cellules musculaires. Elle joue un rôle important dans l’alignement des myofibrilles, la stabilisation des sarcomères ainsi que dans la transduction de signaux mécaniques. Les desminopathies sont des maladies neuromusculaires rares causées par des mutations dans le gène de la desmine. En cas de mutation faux-sens, la pathologie est notamment caractérisée par l’accumulation de desmine conduisant à la formation d’agrégats protéiques au sein des fibres musculaires. Ces agrégats participent à la désorganisation des sarcomères et probablement aussi au développement des faiblesses musculaires. Ainsi, ma thèse se focalise sur un nouveau rôle potentiel de la desmine dans deux processus indispensables au système musculaire : l’adhérence et la migration cellulaire, qui pourraient être altérés dans un contexte de desminopathies. Ainsi, nous avons montré par Microscopie à Réflexion Totale Interne (TIRFM) que des myoblastes C2C12 surexprimant la desmine porteuse des mutations p.R406W, p.D399Y, ou p.E413K présentent une diminution de l’aire de leurs adhésions focales sans changement ni de leur nombre total, ni de l’aire des cellules. En accord avec cette réduction, une augmentation de la vitesse moyenne de migration est observée sur support de fibronectine ou de laminine pour les cellules satellites (cellules souches musculaires) issues de souris invalidées pour la desmine (Knock-Out, KO) ou Knock-In (KI) pour la mutation p.R405W (homologue murin de la mutation humaine R406W). Ces cellules satellites KO ou KI sont également moins adhésives que les cellules sauvages, sur support de fibronectine, lors de l’application d’une contrainte de cisaillements, mimée par un flux hydrodynamique. De plus, les muscles, tels que le soléaire ou le gastrocnémien issus de souris KO ou KI, présentent une augmentation, de manière âge dépendant, du niveau d’expression de la vinculine, une protéine indispensable aux adhésions focales. Enfin, dans ces mêmes muscles, la vinculine est également délocalisée au centre de la fibre musculaire et se retrouve en particulier dans de nombreuses accumulations intra-cytoplasmiques indépendantes des agrégats de desmine. L’ensemble de ces résultats suggère donc un nouveau rôle de la desmine dans les phénomènes d’adhérence cellule-matrice, processus essentiel à la fois pour la transmission de la force musculaire mais également dans la migration des cellules satellites, elle-même indispensable à la régénération musculaire.

mots clés

Desminopathies

Titre traduit

A new patho-physiological role of desmin in muscle cell adhesion and migration
Résumé

Desmin is the specific intermediate filament of muscle cells. It is known to play an important role in myofibrils alignment, sarcomeres stabilization and in transduction of mechanical signals. Desminopathies are rare neuromuscular diseases. They are caused by a mutation in the desmin gene. In the case of missense mutations, the disease is mainly characterised by an accumulation of mutated desmin leading to the formation of large aggregates in muscle fibers. These aggregates participate at least to sarcomere disorganization and probably to wider muscle weakness.So my PhD project is focused on a potential novel role of desmin in two essential processes in muscle cells: adhesion and migration that could be altered in desminopathic context. First, we have highlighted by Total Internal Reflection Fluorescence Microscopy (TIRFM) that C2C12 myoblasts expressing human desmin with different mutations (p.R406W, p.D399Y, p.E413K) show a decrease of focal adhesion (FA) area without any changes in total FA number nor in cell area. In accordance with this reduction, we have observed an increase of the migration speed of satellite cells (muscle stem cells) from Knock-Out and Knock-In R405W (murine homologous to human R406W mutation) mice on fibronectin and laminin substrates as compared to WT cells. Moreover, KO and KI satellite cells are also less adhesive than WT cells on fibronectin when applying a hydrodynamic flow.Finally, we analyzed the specific protein vinculin involved in FA at different ages in mice. We observed that vinculin expression level is upregulated in an age-dependent manner. Moreover, vinculin is mislocalize with several intracytoplasmic accumulations in KO and KI mice muscle. Taken together, our results suggest that desmin is involved in cell-matrix adhesion, which is an essential process for both strength transmission and satellite cells migration, also involved in muscle regeneration.