京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(医学) / 甲第19229号 / 医博第4028号 / 新制||医||1011(附属図書館) / 32228 / 京都大学大学院医学研究科医学専攻 / (主査)教授 髙橋 良輔, 教授 妻木 範行, 教授 井上 治久 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM

<p>  </p> <p>Heart disease is the leading cause of death for individuals with Duchenne muscular dystrophy (DMD). DMD is a devastating and progressive neuromuscular disease with no known cure. This X-linked genetic disorder affects nearly 1 in 5000 boys and manifests as debilitating muscle weakness and progressive cardiomyopathy (CM). While CM in some individuals with DMD progresses rapidly and fatally in their teenage years, others can live relatively symptom-free into their thirties or forties. Early identification and treatment can improve quality and length of life, but currently, there are no standard imaging biomarkers that can detect early onset or rapidly progressing DMD CM. Addressing this gap, we describe here a novel cardiac image analysis paradigm using 4D cardiac magnetic resonance imaging (CMR) to map left-ventricular kinematics comprehensively in DMD CM. The primary goal of this dissertation work is to introduce novel imaging biomarkers and computational methods to enable earlier diagnosis and precise prognosis for cardiac function in DMD. Central to this goal, we identified myocardial strain biomarkers that predict the early onset and rapid progression of cardiac disease in vulnerable patients. These findings bridge clinical gaps and pave the way for multi-center studies to characterize DMD CM progression and assessment of individual patient risk profiles for improved treatment and outcomes in DMD.</p>

Le muscle strié squelettique est un tissu richement vascularisé. Au delà de l'apport en oxygène et en nutriments, de nouvelles fonctions des vaisseaux ont été récemment identifiées, par le biais des interactions établies entre les cellules du vaisseau (cellules endothéliales) et les cellules du muscle, en particulier les cellules souches musculaires (cellules satellites). Celles-ci interagissent étroitement avec les cellules endothéliales pour leur expansion et leur différenciation, puis avec les cellules péri-endothéliales pour leur auto-renouvellement et leur retour à la quiescence. Les vaisseaux participent ainsi au contrôle de l’homéostasie du muscle squelettique. Grâce à ces interactions, les cellules vasculaires jouent donc un rôle central dans le remodelage tissulaire après un phénomène destructif, survenant par exemple au cours d’un trauma ou d’une myopathie. Pour étudier, les mécanismes de la plasticité vasculaire au cours du remodelage tissulaire, deux situations paradigmatiques de muscle en régénération chez l’enfant : la dermatomyosite juvénile (DMJ) et la dystrophie musculaire de Duchenne (DMD) ont été étudiées. Il existe, dans ces deux pathologies une souffrance musculaire associée à des cycles de nécrose/régénération. Elles se différencient par leur plasticité vasculaire et par leur évolution. En effet, la DMJ, la myopathie inflammatoire la plus fréquente de l’enfant est caractérisée par une vasculopathie avec perte en capillaires. L’évolution peut être favorable avec restitution ad integrum du muscle. La DMD est une myopathie génétique conduisant à une dégradation progressive de la force musculaire associée à une néovascularisation compensatrice. Le volet clinique/histologique incluant une analyse multiparamétrique des critères évolutifs cliniques et de réponse thérapeutique couplée à une réévaluation des données histologiques de la DMJ (analyse morphométrique des muscles DMJ) a permis de montrer qu’il existait des sous groupes phénotypiques homogènes de sévérité différente dans la DMJ. Le degré de sévérité clinique est relié à la gravité de la vasculopathie musculaire Par ailleurs, des marqueurs cliniques et histologiques simples permettant de repérer au diagnostic les patients nécessitant une escalade thérapeutique rapide (CMAS>34, atteinte gastrointestinale, fibrose endomysiale musculaire au diagnostic) ont été identifiés. Le volet cellulaire a permis l’identification in vitro des interactions cellulaires spécifiques et différentielles des myoblastes issues de patients DMD et DMJ sur les cellules endothéliales normales par l’analyse de leur rôle sur la prolifération, migration et différenciation des cellules vasculaires. Dans la DMD, les myoblastes entrainent une réponse angiogénique importante mais non efficace (néovascularisation anarchique). Dans la DMJ, les myoblastes participent efficacement à la reconstruction vasculaire notamment via la sécrétion de facteurs proangiogéniques. Ces résultats ont été renforcés par analyse transcriptomique effectuée à partir de cellules endothéliales et satellites isolées de muscles de patients confirmant le rôle central de la vasculopathie associée à un contexte inflammatoire spécifique lié à l’interféron dans la physiopathologie de la DMJ et montrant dans la DMD une dérégulation de l’homéostasie normale des interactions vaisseau-muscle avec mise en jeu d’un remodelage tissulaire non efficace. Ces données permettent d'identifier de nouvelles fonctions des cellules vasculaires dans le remodelage du muscle strié squelettique au cours des pathologies musculaires de l'enfant, et devraient ouvrir la voie à de nouvelles approches thérapeutiques. / Skeletal muscle is highly vascularised. Beyond oxygen and nutriment supply, new functions for vessels have been recently identified, through the interactions that vessel cells (endothelial cells) establish with muscle cells, particularly with muscle stem cells (satellite cells). These latter closely interact with endothelial cells for their expansion and their differentiation, then with periendothelial cells for their self-renewal and return to quiescence. During skeletal muscle regeneration endothelial cells reciprocally interact with myogenic cells by direct contact or by releasing soluble factors to promote both myogenesis and angiogenesis processes. Skeletal muscle regeneration typically occurs as a result of a trauma or disease, such as congenital or myopathies. To better understand the role of vessel plasticity in tissue remodeling, we took advantage of two muscular disorders that could be considered as paradigmatic situations of regenerating skeletal muscle in the child: Juvenile Dermatomyositis (JDM), the most frequent inflammatory myopathy and Duchenne Muscular Dystrophy (DMD), the most common type of muscular dystrophy. Although these two muscular disorders share, at the tissue level, similar mechanisms of necrosis-inflammation, they differ regarding the vessel domain. In JDM patients, microvascular changes consist in a destruction of endothelial cells assessed by focal capillary loss. This capillary bed destruction is transient. The tissue remodeling is efficient and muscle may progressively recover its function. By contrast, in DMD, despite an increase of vessels density in an attempt to improve the muscle perfusion, the muscle function progressively alters with age. We identified clinical and pathological markers of severity and predictive factors for poor clinical outcome in JDM by computing a comprehensive initial and follow-up clinical data set with deltoid muscle biopsy alterations controlled by age-based analysis of the deltoid muscle capillarization. We demonstrated that JDM can be divided into two distinctive clinical subgroups. The severe clinical presentation and outcome are linked to vasculopathy. Furthermore, a set of simple predictors (CMAS<34, gastrointestinal involvement, muscle endomysial fibrosis at disease onset) allow early recognition of patients needing rapid therapeutic escalation with more potent drugs. We studied in vitro the specific cell interactions between myogenic cells issued from JDM and DMD patients and normal endothelial cells to explore whether myogenic cells participate to the vessel remodeling observed in the two pathologies. We demonstrated that MPCs possessed angiogenic properties depending on the pathological environment. In DMD, MPCs promoted the development of establishment of an anarchic, although strong, EC stimulation, leading to the formation of weakly functional vessels. In JDM, MPCs enhanced the vessel reconstruction via the secretion of proangiogenic factors. This functional analysis was supported by the transcriptomic analysis consistent with a central vasculopathy in JDM including a strong and specific response to an inflammatory environment. On the contrary, DMD cells presented an unbalanced homeostasis with deregulation of several processes including muscle and vessel development with attempts to recover neuromuscular system by MPCs. To summarize, our data should allow the definition of new functions of vessel cells in skeletal muscle remodelling during muscle pathologies of the child that will open the way to explore new therapeutic options and to gain further insights in the pathogenesis of these diseases.

Le muscle strié squelettique est un tissu richement vascularisé. Au delà de l'apport en oxygène et en nutriments, de nouvelles fonctions des vaisseaux ont été récemment identifiées, par le biais des interactions établies entre les cellules du vaisseau (cellules endothéliales) et les cellules du muscle, en particulier les cellules souches musculaires (cellules satellites). Celles-ci interagissent étroitement avec les cellules endothéliales pour leur expansion et leur différenciation, puis avec les cellules péri-endothéliales pour leur auto-renouvellement et leur retour à la quiescence. Les vaisseaux participent ainsi au contrôle de l’homéostasie du muscle squelettique. Grâce à ces interactions, les cellules vasculaires jouent donc un rôle central dans le remodelage tissulaire après un phénomène destructif, survenant par exemple au cours d’un trauma ou d’une myopathie. Pour étudier, les mécanismes de la plasticité vasculaire au cours du remodelage tissulaire, deux situations paradigmatiques de muscle en régénération chez l’enfant : la dermatomyosite juvénile (DMJ) et la dystrophie musculaire de Duchenne (DMD) ont été étudiées. Il existe, dans ces deux pathologies une souffrance musculaire associée à des cycles de nécrose/régénération. Elles se différencient par leur plasticité vasculaire et par leur évolution. En effet, la DMJ, la myopathie inflammatoire la plus fréquente de l’enfant est caractérisée par une vasculopathie avec perte en capillaires. L’évolution peut être favorable avec restitution ad integrum du muscle. La DMD est une myopathie génétique conduisant à une dégradation progressive de la force musculaire associée à une néovascularisation compensatrice. Le volet clinique/histologique incluant une analyse multiparamétrique des critères évolutifs cliniques et de réponse thérapeutique couplée à une réévaluation des données histologiques de la DMJ (analyse morphométrique des muscles DMJ) a permis de montrer qu’il existait des sous groupes phénotypiques homogènes de sévérité différente dans la DMJ. Le degré de sévérité clinique est relié à la gravité de la vasculopathie musculaire Par ailleurs, des marqueurs cliniques et histologiques simples permettant de repérer au diagnostic les patients nécessitant une escalade thérapeutique rapide (CMAS>34, atteinte gastrointestinale, fibrose endomysiale musculaire au diagnostic) ont été identifiés. Le volet cellulaire a permis l’identification in vitro des interactions cellulaires spécifiques et différentielles des myoblastes issues de patients DMD et DMJ sur les cellules endothéliales normales par l’analyse de leur rôle sur la prolifération, migration et différenciation des cellules vasculaires. Dans la DMD, les myoblastes entrainent une réponse angiogénique importante mais non efficace (néovascularisation anarchique). Dans la DMJ, les myoblastes participent efficacement à la reconstruction vasculaire notamment via la sécrétion de facteurs proangiogéniques. Ces résultats ont été renforcés par analyse transcriptomique effectuée à partir de cellules endothéliales et satellites isolées de muscles de patients confirmant le rôle central de la vasculopathie associée à un contexte inflammatoire spécifique lié à l’interféron dans la physiopathologie de la DMJ et montrant dans la DMD une dérégulation de l’homéostasie normale des interactions vaisseau-muscle avec mise en jeu d’un remodelage tissulaire non efficace. Ces données permettent d'identifier de nouvelles fonctions des cellules vasculaires dans le remodelage du muscle strié squelettique au cours des pathologies musculaires de l'enfant, et devraient ouvrir la voie à de nouvelles approches thérapeutiques. / Skeletal muscle is highly vascularised. Beyond oxygen and nutriment supply, new functions for vessels have been recently identified, through the interactions that vessel cells (endothelial cells) establish with muscle cells, particularly with muscle stem cells (satellite cells). These latter closely interact with endothelial cells for their expansion and their differentiation, then with periendothelial cells for their self-renewal and return to quiescence. During skeletal muscle regeneration endothelial cells reciprocally interact with myogenic cells by direct contact or by releasing soluble factors to promote both myogenesis and angiogenesis processes. Skeletal muscle regeneration typically occurs as a result of a trauma or disease, such as congenital or myopathies. To better understand the role of vessel plasticity in tissue remodeling, we took advantage of two muscular disorders that could be considered as paradigmatic situations of regenerating skeletal muscle in the child: Juvenile Dermatomyositis (JDM), the most frequent inflammatory myopathy and Duchenne Muscular Dystrophy (DMD), the most common type of muscular dystrophy. Although these two muscular disorders share, at the tissue level, similar mechanisms of necrosis-inflammation, they differ regarding the vessel domain. In JDM patients, microvascular changes consist in a destruction of endothelial cells assessed by focal capillary loss. This capillary bed destruction is transient. The tissue remodeling is efficient and muscle may progressively recover its function. By contrast, in DMD, despite an increase of vessels density in an attempt to improve the muscle perfusion, the muscle function progressively alters with age. We identified clinical and pathological markers of severity and predictive factors for poor clinical outcome in JDM by computing a comprehensive initial and follow-up clinical data set with deltoid muscle biopsy alterations controlled by age-based analysis of the deltoid muscle capillarization. We demonstrated that JDM can be divided into two distinctive clinical subgroups. The severe clinical presentation and outcome are linked to vasculopathy. Furthermore, a set of simple predictors (CMAS<34, gastrointestinal involvement, muscle endomysial fibrosis at disease onset) allow early recognition of patients needing rapid therapeutic escalation with more potent drugs. We studied in vitro the specific cell interactions between myogenic cells issued from JDM and DMD patients and normal endothelial cells to explore whether myogenic cells participate to the vessel remodeling observed in the two pathologies. We demonstrated that MPCs possessed angiogenic properties depending on the pathological environment. In DMD, MPCs promoted the development of establishment of an anarchic, although strong, EC stimulation, leading to the formation of weakly functional vessels. In JDM, MPCs enhanced the vessel reconstruction via the secretion of proangiogenic factors. This functional analysis was supported by the transcriptomic analysis consistent with a central vasculopathy in JDM including a strong and specific response to an inflammatory environment. On the contrary, DMD cells presented an unbalanced homeostasis with deregulation of several processes including muscle and vessel development with attempts to recover neuromuscular system by MPCs. To summarize, our data should allow the definition of new functions of vessel cells in skeletal muscle remodelling during muscle pathologies of the child that will open the way to explore new therapeutic options and to gain further insights in the pathogenesis of these diseases.

Instrumentos descritivos de avaliação funcional para portadores de distrofia muscular de Duchenne são limitados, pois classificam e não qualificam e/ou quantificam o desempenho motor. OBJETIVO: Elaborar escala de avaliação funcional do subir e descer escada para portadores de distrofia muscular de Duchenne e analisar confiabilidade intra e inter-examinadores. MÉTODO: 1. Elaboração de guia de avaliação a partir de revisão da literatura. 2. Avaliação do subir e descer escada de 120 registros filmados de 30 crianças com DMD (5 a 11 anos), utilizando o guia. 3. Elaboração da escala considerando grau de dificuldade. 4. Avaliação por peritos e reajustes para geração da versão final da escala e seu manual. 5. Análise estatística utilizando Índice de Correlação Intra-Classe e Correlação de Kappa Ponderado. RESULTADOS: A escala abrange cinco fases para o subir e quatro para o descer escada. Deve ser aplicada por profissional treinado, conforme normas do manual. Encontrou-se classificação excelente na análise da confiabilidade intra e interexaminadores, com valores da Correlação de Kappa Ponderado (> 0.78) e ICC > (0.89), com p < 0.05 entre todas as fases. CONCLUSÃO: A escala pode ser utilizada como ferramenta de avaliação fisioterapêutica descritiva e quantitativa com excelente repetibilidade e reprodutibilidade / Descriptive instruments of functional evaluation for carriers of duchenne muscular dystrophy are limited, because, they classify and do not qualify and/or quantify the motor performance. OBJECTIVE: To elaborate a scale of functional evaluation of going up and down stairs for DMD carriers and to analyze the realibility intra and inter examiner. METHODS: Elaboration of an evaluation guide from the literature review. 2. Evaluation of 120 registers filmed from 30 children (5 to 11 years) with duchenne muscular dystrophy going up and down stairs, using the guide. 3. Elaboration of the scale considering the degree of difficulty. 4. Evaluation by connoisseurs and readjustments for generation of the final version of the scale and its manual. 5. Statistical analysis using Intra-class Correlation Coefficient and Weighed Kappa. RESULTS: The scale encloses five phases for going up and four for going down stairs. It has to be applied by a trained professional, as norms of the manual. It was found an excellent classification on the reliability analysis intra and inter examiner, with values of Weighed Kappa Coefficient (> 0.78) and ICC > (0.89), with p < 0.05 between all phases. CONCLUSION: The scale can be used as a tool of physical therapy evaluation descriptive and quantitative with excellent repeatability and reproducibility

Le muscle strié squelettique est un tissu richement vascularisé. Au delà de l'apport en oxygène et en nutriments, de nouvelles fonctions des vaisseaux ont été récemment identifiées, par le biais des interactions établies entre les cellules du vaisseau (cellules endothéliales) et les cellules du muscle, en particulier les cellules souches musculaires (cellules satellites). Celles-ci interagissent étroitement avec les cellules endothéliales pour leur expansion et leur différenciation, puis avec les cellules péri-endothéliales pour leur auto-renouvellement et leur retour à la quiescence. Les vaisseaux participent ainsi au contrôle de l’homéostasie du muscle squelettique. Grâce à ces interactions, les cellules vasculaires jouent donc un rôle central dans le remodelage tissulaire après un phénomène destructif, survenant par exemple au cours d’un trauma ou d’une myopathie. Pour étudier, les mécanismes de la plasticité vasculaire au cours du remodelage tissulaire, deux situations paradigmatiques de muscle en régénération chez l’enfant : la dermatomyosite juvénile (DMJ) et la dystrophie musculaire de Duchenne (DMD) ont été étudiées. Il existe, dans ces deux pathologies une souffrance musculaire associée à des cycles de nécrose/régénération. Elles se différencient par leur plasticité vasculaire et par leur évolution. En effet, la DMJ, la myopathie inflammatoire la plus fréquente de l’enfant est caractérisée par une vasculopathie avec perte en capillaires. L’évolution peut être favorable avec restitution ad integrum du muscle. La DMD est une myopathie génétique conduisant à une dégradation progressive de la force musculaire associée à une néovascularisation compensatrice. Le volet clinique/histologique incluant une analyse multiparamétrique des critères évolutifs cliniques et de réponse thérapeutique couplée à une réévaluation des données histologiques de la DMJ (analyse morphométrique des muscles DMJ) a permis de montrer qu’il existait des sous groupes phénotypiques homogènes de sévérité différente dans la DMJ. Le degré de sévérité clinique est relié à la gravité de la vasculopathie musculaire Par ailleurs, des marqueurs cliniques et histologiques simples permettant de repérer au diagnostic les patients nécessitant une escalade thérapeutique rapide (CMAS>34, atteinte gastrointestinale, fibrose endomysiale musculaire au diagnostic) ont été identifiés. Le volet cellulaire a permis l’identification in vitro des interactions cellulaires spécifiques et différentielles des myoblastes issues de patients DMD et DMJ sur les cellules endothéliales normales par l’analyse de leur rôle sur la prolifération, migration et différenciation des cellules vasculaires. Dans la DMD, les myoblastes entrainent une réponse angiogénique importante mais non efficace (néovascularisation anarchique). Dans la DMJ, les myoblastes participent efficacement à la reconstruction vasculaire notamment via la sécrétion de facteurs proangiogéniques. Ces résultats ont été renforcés par analyse transcriptomique effectuée à partir de cellules endothéliales et satellites isolées de muscles de patients confirmant le rôle central de la vasculopathie associée à un contexte inflammatoire spécifique lié à l’interféron dans la physiopathologie de la DMJ et montrant dans la DMD une dérégulation de l’homéostasie normale des interactions vaisseau-muscle avec mise en jeu d’un remodelage tissulaire non efficace. Ces données permettent d'identifier de nouvelles fonctions des cellules vasculaires dans le remodelage du muscle strié squelettique au cours des pathologies musculaires de l'enfant, et devraient ouvrir la voie à de nouvelles approches thérapeutiques. / Skeletal muscle is highly vascularised. Beyond oxygen and nutriment supply, new functions for vessels have been recently identified, through the interactions that vessel cells (endothelial cells) establish with muscle cells, particularly with muscle stem cells (satellite cells). These latter closely interact with endothelial cells for their expansion and their differentiation, then with periendothelial cells for their self-renewal and return to quiescence. During skeletal muscle regeneration endothelial cells reciprocally interact with myogenic cells by direct contact or by releasing soluble factors to promote both myogenesis and angiogenesis processes. Skeletal muscle regeneration typically occurs as a result of a trauma or disease, such as congenital or myopathies. To better understand the role of vessel plasticity in tissue remodeling, we took advantage of two muscular disorders that could be considered as paradigmatic situations of regenerating skeletal muscle in the child: Juvenile Dermatomyositis (JDM), the most frequent inflammatory myopathy and Duchenne Muscular Dystrophy (DMD), the most common type of muscular dystrophy. Although these two muscular disorders share, at the tissue level, similar mechanisms of necrosis-inflammation, they differ regarding the vessel domain. In JDM patients, microvascular changes consist in a destruction of endothelial cells assessed by focal capillary loss. This capillary bed destruction is transient. The tissue remodeling is efficient and muscle may progressively recover its function. By contrast, in DMD, despite an increase of vessels density in an attempt to improve the muscle perfusion, the muscle function progressively alters with age. We identified clinical and pathological markers of severity and predictive factors for poor clinical outcome in JDM by computing a comprehensive initial and follow-up clinical data set with deltoid muscle biopsy alterations controlled by age-based analysis of the deltoid muscle capillarization. We demonstrated that JDM can be divided into two distinctive clinical subgroups. The severe clinical presentation and outcome are linked to vasculopathy. Furthermore, a set of simple predictors (CMAS<34, gastrointestinal involvement, muscle endomysial fibrosis at disease onset) allow early recognition of patients needing rapid therapeutic escalation with more potent drugs. We studied in vitro the specific cell interactions between myogenic cells issued from JDM and DMD patients and normal endothelial cells to explore whether myogenic cells participate to the vessel remodeling observed in the two pathologies. We demonstrated that MPCs possessed angiogenic properties depending on the pathological environment. In DMD, MPCs promoted the development of establishment of an anarchic, although strong, EC stimulation, leading to the formation of weakly functional vessels. In JDM, MPCs enhanced the vessel reconstruction via the secretion of proangiogenic factors. This functional analysis was supported by the transcriptomic analysis consistent with a central vasculopathy in JDM including a strong and specific response to an inflammatory environment. On the contrary, DMD cells presented an unbalanced homeostasis with deregulation of several processes including muscle and vessel development with attempts to recover neuromuscular system by MPCs. To summarize, our data should allow the definition of new functions of vessel cells in skeletal muscle remodelling during muscle pathologies of the child that will open the way to explore new therapeutic options and to gain further insights in the pathogenesis of these diseases.

Instrumentos descritivos de avaliação funcional para portadores de distrofia muscular de Duchenne são limitados, pois classificam e não qualificam e/ou quantificam o desempenho motor. OBJETIVO: Elaborar escala de avaliação funcional do subir e descer escada para portadores de distrofia muscular de Duchenne e analisar confiabilidade intra e inter-examinadores. MÉTODO: 1. Elaboração de guia de avaliação a partir de revisão da literatura. 2. Avaliação do subir e descer escada de 120 registros filmados de 30 crianças com DMD (5 a 11 anos), utilizando o guia. 3. Elaboração da escala considerando grau de dificuldade. 4. Avaliação por peritos e reajustes para geração da versão final da escala e seu manual. 5. Análise estatística utilizando Índice de Correlação Intra-Classe e Correlação de Kappa Ponderado. RESULTADOS: A escala abrange cinco fases para o subir e quatro para o descer escada. Deve ser aplicada por profissional treinado, conforme normas do manual. Encontrou-se classificação excelente na análise da confiabilidade intra e interexaminadores, com valores da Correlação de Kappa Ponderado (> 0.78) e ICC > (0.89), com p < 0.05 entre todas as fases. CONCLUSÃO: A escala pode ser utilizada como ferramenta de avaliação fisioterapêutica descritiva e quantitativa com excelente repetibilidade e reprodutibilidade / Descriptive instruments of functional evaluation for carriers of duchenne muscular dystrophy are limited, because, they classify and do not qualify and/or quantify the motor performance. OBJECTIVE: To elaborate a scale of functional evaluation of going up and down stairs for DMD carriers and to analyze the realibility intra and inter examiner. METHODS: Elaboration of an evaluation guide from the literature review. 2. Evaluation of 120 registers filmed from 30 children (5 to 11 years) with duchenne muscular dystrophy going up and down stairs, using the guide. 3. Elaboration of the scale considering the degree of difficulty. 4. Evaluation by connoisseurs and readjustments for generation of the final version of the scale and its manual. 5. Statistical analysis using Intra-class Correlation Coefficient and Weighed Kappa. RESULTS: The scale encloses five phases for going up and four for going down stairs. It has to be applied by a trained professional, as norms of the manual. It was found an excellent classification on the reliability analysis intra and inter examiner, with values of Weighed Kappa Coefficient (> 0.78) and ICC > (0.89), with p < 0.05 between all phases. CONCLUSION: The scale can be used as a tool of physical therapy evaluation descriptive and quantitative with excellent repeatability and reproducibility

La myopathie de Duchenne est une maladie génétique qui se caractérise principalement par une dégénérescence progressive des muscles squelettiques dont la cause est l'absence de dystrophine fonctionnelle dans les muscles. A ce jour, il n'existe toujours pas de traitement efficace contre ces maladies. Comme le plus grand gène connu chez l'Homme, la dystrophine code pour une protéine de 427kDa. La protéine connecte l'actine avec le DAPC (Dystrophin Associated Protein Complex) dans les muscles striés. Pour l'instant, il y a 3 hypothèses concernant le mécanisme du DMD. L'absence de la dystrophine peut supprimer le lien physique entre les protéines structurales de la membrane basale (laminines) et les protéines structurales du cytosquelette (filaments intermédiaires et actine), ou la distribution et la fonction des canaux ioniques, ou des voies de signalisation nécessaires à la survie du muscle. Caenorhabditis elegans ne possède qu'un homologue du gène de la dystrophine humaine, le gène dys-1. La protéine DYS-1 présente 37% d'homologie avec la dystrophine humaine. Le double mutant dys-1(cx18) ; hlh-1(cc561) présente une forte dégénérescence musculaire. Comme le sarcomère de C. elegans ressemble au sarcomère de mammifère, C. elegans est modèle pertinent d'étude la maladie. En vue de comprendre la raison du DMD chez les mammifères et chez les vers, le groupe L. SEGALAT a effectué des cribles pour identifier les molécules et les gènes qui peuvent supprimer la dégénérescence musculaire. On a trouvé un gène pkc-2 qui est capable de supprimer la dégénérescence musculaire chez C. elegans. La protéine PKC-2 est l'orthologue de la Protein Kinase C Alpha (PKC) humaine et appartient à la famille du serine/threonine protéine kinase. Afin d'étudier la fonction du gène pkc-2, on a analysé l'expression du gène avec les construits différents in vivo et a utilisé la technique de double-hybride dans la levure. De plus, le crible par EMS (éthane méthyle sulfonâtes) a identifié une molécule sérotonine (5-HT) qui est un neuromédiateur, et supprime partiellement la dégénérescence musculaire des doubles mutants dys-1; hlh-1. La sérotonine a aussi un effet fort sur le mutant pkc-2(ok328), puisqu'elle provoque un phénotype blister. Ça nous permet de rechercher le lien entre la signalisation sérotoninergique et pkc-2. Le crible génétique peut contribuer à la connaissance du rôle pkc-2. [...]. Elle sert aussi de plate-forme de voie de signalisation intracellulaire. L'identification de Y59A8A.3 propose la possibilité que pkc-2 modifie la filamin A par l'intermédiaire de la filamin A interacting protéine 1. Le crible génétique par EMS pour rechercher des suppresseurs de l'effet blister de la sérotonine sur les mutants pkc-2(ok328) a donné 8 candidats sur 5000 F1s : cx253, cx254, cx259, cx263, cx267, cx268, cx270, cx276. Les mutations ont été localisées sur les chromosomes par SNP mapping avec une souche de C. elegans très polymorphe, mais le temps a manqué pour leur identification exacte. L'expérience valide notre approche à étudier le lien entre la signalisation sérotoninergique et pkc-2. En résumé, le but de la thèse était de rechercher la fonction du gène pkc-2 dans les mécanismes moléculaires conduisant à la nécrose musculaire en absence de dystrophine. Les résultats présentés dans la thèse apportent des réponses aux questions fondamentales sur pkc-2 et aussi demandent des expériences supplémentaires afin de élucider plus avant les mécanismes de la dégénérescence musculaire dystrophine-dépendante.

Notre laboratoire a isolé à partir de tissu adipeux provenant de nouveau-né, une population de cellules souches mésenchymateuses, dénommée cellules hMADS (human Multipotent Adipose-tissue Derived Stem cells). Les cellules hMADS présentent à l'échelle clonale les propriétés fondamentales associées aux cellules souches telles que la multipotentialité et l'auto-renouvellement.<br />Après extravasion, in vitro ou consécutive à leur transplantation dans un organe secondaire, les cellules souches mésenchymateuses pourraient se différencier en des types cellulaires inhabituels. Nos résultats antérieurs montraient en effet que les cellules hMADS pouvaient, après transplantation dans le muscle Tibialis anterior de la souris mdx, contribuer à la formation de myofibres contenant des noyaux humains et exprimant la dystrophine humaine.<br />L'objectif de ce travail a été d'élucider le mécanisme par lequel les cellules hMADS contribuent à la formation de myofibre squelettique. Dans ce but, nous avons essayé « d'engager » le programme myogénique en testant sur ces cellules de nombreuses conditions de culture. Seules les expériences de co-cultures avec des myoblastes ont permis de mettre en évidence la contribution des cellules hMADS à la formation de myotubes hybrides. Ces myotubes présentent un phénotype « normale » et expriment de nombreux gènes musculaires dont la dystrophine, codés par les noyaux issus de la fusion de cellules hMADS avec les myoblastes murins ou humains.<br />Enfin, nous avons démontré que la conversion myogénique des cellules hMADS dans ces conditions n'était pas due à un processus de « détermination/différenciation », mais à une programmation subie des noyaux hMADS. Cette programmation se produirait après la fusion et nécessiterait l'action des facteurs de transcription myogénique (Myogenic Regulatory Factors) codés par les noyaux issus des myoblastes.

[Truncated abstract] The pro-inflammatory cytokine tumour necrosis factor (TNF) has a critical role in skeletal muscle atrophy. The catabolic effect of TNF is partially due to abrogation of the anabolic insulin-like growth factor 1 (IGF-1) signalling pathway. However, the precise signalling events that lead to the loss of myofibrillar protein following activation of TNF receptor are unknown. The over arching aim of the study is to determine the mechanisms of by which TNF induces atrophy in differentiated muscles cells. To achieve this aim a series of experiments were performed to: 1) investigate the molecular events that lead to TNF mediated myofibre atrophy, 2) determine to what extent c-Jun N-terminal Kinase (JNK) signalling plays a part in TNF induced myotube atrophy, and in TNF-mediated inhibition of IGF-1 induced hypertrophy, and 3) use inhibitors of JNK to block the catabolic effects of TNF. 1) To investigate the molecular events that lead to TNF mediated myofibre atrophy, the experiments were conducted using C2C12 mouse myotube cultures and primary myotube cultures derived from FVB mice, and transgenic mice which over-express Class 2 IGF-1 Ea in skeletal muscles (IGF:C2). The treatment of mature C2C12 and FVB primary myotubes (respectively at 7 and 4 days after fusion medium) with 10 ng/mL of TNF for 3 days resulted in statistically significant myotube atrophy (decreased mean width). The observed TNF-mediated atrophy has not previously been demonstrated in tissue cultured myotubes. In contrast, addition of IGF-1 (20 ng/ml) to 7 day C2C12 myotubes for 3 days resulted in significant hypertrophy. ... The most suitable inhibitor was TAT-TIJIP and was thus used in subsequent studies. Inhibition of JNK activity by TAT-TIJIP was confirmed indirectly by detecting nuclear translocation of c- Jun, which is a downstream target of phosphorylated JNK. Immunohistochemical analyses showed nuclear localisation and phosphorylation of c-Jun in TNF treated myotubes. Nuclear localisation and phosphorylation of c-Jun was not observed in cultures pre-treated with TAT-TIJIP before TNF treatment, nor in the untreated control myotubes. 3) The use of JNK inhibitors to block the catabolic effects of TNF was tested using C2C12 and primary myotube cultures. Pre-treatment of C2C12 and primary FVB myotubes with the JNK inhibitor TAT-TIJIP, 30 min before TNF administration (for 3 days) prevented myotube atrophy. The mean width of myotubes pre-treated with TATTIJIP prior to TNF treatment closely resembled that of the control myotubes. Administration of TNF in combination with TAT-TIJIP for 3 days to C2C12 myotubes prevented myotube atrophy and unexpectedly resulted in hypertrophy when compared to the mean widths of untreated and TAT-TIJIP treated myotubes. This trend was also demonstrated in the FVB primary cultures. These combined results strongly support the role of JNK in TNF-mediated atrophy. Preliminary studies were carried out in vivo using the mdx mouse model of muscular dystrophy, TAT-TIJIP was administered via intraperitoneal injection to the mice for 3 days at a dose of 10 mg/ml, however the results form this study are inconclusive. These novel observations are of considerable interest to the field of muscle wasting because they demonstrate for the first time TNF-mediated myotube atrophy, the role of JNK in situations of TNF induced muscle atrophy, and explore the use of JNK inhibitors to prevent muscle atrophy.