Réparation et régénération du muscle squelettique adulte

Transcription

1 Réparation et régénération du muscle squelettique adulte Gilles Carnac, U1046 INSERM, France «Physiologie et médecine expérimentale du cœur et des muscles»

2 Chez l homme les muscles représentent 40% du poids du corps tendon enveloppe conjonctive os Faisceau de fibres

3 Diversité fonctionnelle des muscles squelettiques 1- Les mouvements / La locomotion /Maintien postural/respiration 2-Homéostasie métabolique (glycémie.) 3- Thermorégulation

4 Le muscle squelettique «s auto-répare»!

5 Le muscle squele*que adulte se régénère Lésions aigues (injec/on de notéxine) Dépôts transitoires de collagène Muscle sain Infiltrats inflammatoires transitoires Muscle régénéré (1 mois) Mann et al. Skeletal Muscle 2011

6 La régénéra4on musculaire squele*que chez l adulte Cellule satellite (progéniteur) Myoblastes (précurseur) Fibres musculaires (myofibre) Quiescence Auto-renouvellement Activation Prolifération cellulaire Voies de signalisation? Processus de différenciation Pax-7 Myf-5 MyoD Myogénine

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9 Une régénéra4on altérée en condi4on pathologique... Lésions chroniques AccumulaBon de dépôts de collagène Muscle dystrophique InfiltraBons inflammatoires persistantes Fibrose Mann et al. Skeletal Muscle 2011

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11 Défauts de régénéra4on dans les dystrophies musculaires Défaut de différenciation Cellule satellite (progéniteur) Myoblastes (précurseur) Fibres musculaires (myofibre) Quiescence Activation Prolifération cellulaire Processus de différenciation Défaut de quiescence Défaut de survie Microenvironnement

12 Cellule satellite et régénération musculaire in vitro

13 Biopsie Pr. J. Mercier: Département de Physiologie des Intéractions-EA 701: Muscles et pathologies chroniques.

14 Protocole Mise en culture des explants 6 à 8 jours

15 Purification sur colonne (MACS) 1. Incubation AC anti CD56-Bille magnétique Cellule satellite exprime AG CD56 2. Chargement de la colonne placée dans un champs magnétique aimant Les cellules marquées sont retenues, les autres types cellulaires passent dans la colonne 3. Elution Les cellules marquées sont éluées

16 Purification avant après Desmine DAPI 10 à 40% de myoblastes 99 % de myoblastes

17 Protocole explants 10-40% de myoblastes Purification sur colonne Différenciation confluence Prolifération

18 Cellule satellite et régénération musculaire in vitro myoblastes myotubes Cellules mononuclées maturation Cellules différenciées plurinuclées Contraction. Présence de myofibres

19 Les myoblastes: un modèle dynamique de la différenciation... Normale Pathologique Prolifération, différenciation,. FSHD, DMD, Diabète type II, BPCO.

20 Limitations Pas de structure tridimensionnelle des fibres formées Pas d innervation Prolifération limitée

21 Les myoblastes: un source de cellules idéale pour la thérapie cellulaire Cellules satellites Les myoblastes Avantages: Production facile Régénèrent les fibres

22 Myoblastes, thérapie cellulaire et dystrophies musculaires Muscle sain Cellule satellite Les myoblastes Atrophie musculaire Nécrose musculaire DMD FSHD 1990, 92, 93, 95, 97 Laboratoire:Tremblay, Kunkel, Blau Prévue 2006 Laboratoire: Desnuelle,France

23 Limitations nombreuses: le cas de la FSHD Greffe autologue (sur le même individu, pas de rejet) Côté sain Côté pathologique Mortalité élevée Différenciation précoce Faible migration FSH Cellules satellites saines Age du donneur/receveur

24 Limitations nombreuses: le cas de la FSHD Greffe autologue (sur le même individu, pas de rejet) Côté sain Côté pathologique Mortalité élevée Différenciation précoce Faible migration FSH Cellules satellites saines Age du donneur/receveur

25 Efficacité réduite : Mortalité des myoblastes amplification D après Beauchamp et al

26 Efficacité réduite : Mortalité des myoblastes Cellules viables Nécrose Cellules ischémique viables D après Skuk et al et al

27 Efficacité réduite : Mortalité des myoblastes amplification Stress oxydant?? Réponse immunitaire D après Beauchamp et al

28 Stress Oxydant : Rupture de l homéostasie rédox Espèces Oxygénées Réactives - Oxydants Antioxydants 1/ Système Enzymatique (SOD, GSH, catalase, ) -Produit par la mitochondrie et certaines enzymes Toxiques! (altération des gènes, protéines, membranes) 2/Système nonenzymatique Halliwell & Guttridge, 1999

29 Hypothèse: la perte d efficacité est liée à la transplantation?

30 L acide rétinoïque contrôle l expression de la GPx3 et la survie des cellules satellites humaines Stress oxydant Perturba4on de l adhérence Apoptose Cellules satellites GPX3 Défense antioxydante RXR/RAR El Haddad et al., 2012

31 Limitations nombreuses: le cas de la FSHD Côté sain Côté pathologique Mortalité élevée Différenciation précoce Faible migration Cellules satellites saines Age du donneur/receveur

32 Efficacité réduite : différenciation précoce des myoblastes greffés - Diminution de la prolifération - Différenciation précoce PBS Sérum/Notch/MPI Riederer et al.,mol.ther Bencze et al., Mol.Ther Parker et al., stem cell, 2012.

33 Limitations nombreuses: le cas de la FSHD Côté sain Côté pathologique Mortalité élevée Différenciation précoce Faible migration Cellules satellites saines Age du donneur/receveur

34 Réparation locale: faible migration

35 Implantation de myoblastes humain dans souris immunodéprimées SCID Dystrophine (souris) PKH 67/laminA (myoblastes humains)

36 Illustration de la technique de transplantation Peau et hypoderme Région d'injection (carré blanc) Skuk et al., J Neuropathol Exp Neurol, 65, 2006,

37 Injection saline Injection de MPC Skuk et al., J Neuropathol Exp Neurol, 65, 2006,

38 Résultats : Avec une injection tous les cm: <1% Avec une injection tous les mm: On retrouve les myofibres du donneur chez 8 / 9 patients traités avec un pourcentage variable de 3,5% à 26%. Pour autant les cellules dystrophine-positives ne se retrouvent jamais hors de la zone injectée

39 Transplantation de myoblastes est peu efficace!

40 Capacité de survie des cellules satellites est extrêmement élevée 1) Résistance au stress oxydant Montarras et al Nb de cellules dys pos Satellites Myoblastes murines 1 murins 2 3 Pallafacchina et al Satellites murines Myoblastes 1 murins Contrôle H AnBoxydant Cellule souche Cellule différenciée Yanes et al., 2010

41 Capacité de survie des cellules satellites est extrêmement élevée 2) Résistance à l hypoxie: cellules satellites post-mortem Latil et al., 2012

42 La cellule satellite, une cellule souche à fort potentiel pour la thérapie cellulaire.à condition de maitriser sa production.