Le muscle squelettique a la capacité de se régénérer suite à une lésion grâce aux cellules satellites qui sont les cellules souches du muscle. Après dommage musculaire, les cellules satellites s’activent, prolifèrent, se différencient et fusionnent afin de reformer le muscle lésé. Cependant les cellules myogéniques ne sont pas les seules cellules impliquées dans la régénération musculaire. Des études précédentes réalisées au laboratoire ont montré chez la souris que les macrophages sont des cellules essentielles à la régénération musculaire. En effet, peu de temps après un dommage musculaire, les monocytes infiltrent le tissu lésé et se différencient en macrophages pro-inflammatoires Ly6Cpos (M1). Ces macrophages stimulent la prolifération des myoblastes et inhibent leur fusion. Puis les macrophages pro-inflammatoires changent de phénotype et deviennent des macrophages anti-inflammatoires Ly6Cneg (M2) qui stimulent la différenciation des myoblastes et les protègent de l’apoptose. Ainsi, en fonction de leur phénotype, les macrophages exercent des rôles trophiques séquentiels sur les myoblastes tout au long du processus de régénération musculaire. Dans la première partie de notre étude, nous montrons in vitro que les macrophages humains soutiennent les différentes étapes de la myogenèse. Les macrophages M1 sont fortement attirés par les myoblastes. De plus ils stimulent la prolifération des myoblastes et inhibent leur fusion. Les macrophages M2 attirent les myoblastes et stimulent leur différenciation permettant ainsi la formation de larges myotubes. En utilisant des anticorps bloquants spécifiques, nous avons identifié plusieurs molécules sécrétées par les macrophages régulant la myogenèse chez l’homme. Nos analyses in vivo chez l'homme confirment nos résultats obtenus in vitro. En effet, les macrophages M1 sont préférentiellement associés aux aires de régénération contenant des myoblastes non différenciés alors que les macrophages M2 sont associés aux aires de régénération contenant des myoblastes en différenciation. Dans un contexte de myopathie dégénérative, nous avons montré que les macrophages adoptent des phénotypes et des fonctions totalement différents des macrophages présents au cours de la régénération musculaire. Nous avons observé chez la souris et chez l’homme, que les macrophages exprimant des marqueurs M1 sont associés à la fibrose et qu’un traitement anti-inflammatoire réduit leur nombre dans le muscle dystrophique murin. Par isolement spécifique et cocultures ex vivo, nous avons montré qu'au cours de la régénération musculaire, les macrophages Ly6Cneg stimulent la production de collagène par les fibroblastes. A l'inverse au cours des myopathies dégénératives, ce sont les macrophages Ly6Cpos qui stimulent fortement l’établissement de la fibrose en agissant directement sur les fibroblastes. De plus, ces macrophages Ly6Cpos, qui régulent négativement les fibroblastes au cours de la régénération musculaire, stimulent la différenciation des fibroblastes et myofibroblastes dans les myopathies. De plus, ils les protègent de l'apoptose, participant ainsi à la persistance de ces cellules fibrosantes. Ainsi, nous avons confirmé chez l’homme in vitro et in vivo, le rôle de support séquentiel des macrophages au cours de la régénération musculaire. De plus, nous avons identifié différents effecteurs sécrétés par les macrophages M1 et M2 impliqués dans la régulation du processus myogénique chez l'adulte. Nous avons également montré que lors des myopathies dégénératives et au cours de la régénération musculaire, les macrophages adoptent un phénotype et des fonctions totalement différents, avec notamment un rôle profibrotique des macrophages pro-inflammatoires. / Skeletal muscle has the ability to regenerate after a chemical or physical injury thanks to satellite cells, the muscle stem cells. After damage, satellite cells proliferate, differentiate and fused to reform muscle. Myogenic cells are not the only on cells involved. Previous studies in the laboratory showed that, in mice, macrophages are crucial for skeletal muscle regeneration. Soon after an injury, macrophages infiltrate damaged muscle and differentiate into Ly6Cpos pro-inflammatory (M1) macrophages. They stimulate proliferation of myoblasts and inhibit their fusion. Then, pro-inflammatory macrophages skew towards a Ly6Cneg anti-inflammatory phenotype (M2). Anti-inflammatory macrophages stimulate differentiation of myoblasts and protect them from apoptosis. Thus, depending on their phenotype, macrophages exert sequential trophic roles on myoblasts throughout muscle regeneration. Here, we showed in vitro that human macrophages also support different steps of myogenesis. M1 macrophages are strongly attracted by mpcs. Moreover, they secrete molecules, which stimulate proliferation of mpcs and inhibit their fusion. M2 macrophages attract mpcs and stimulate differentiation of mpcs in order to form large myotubes. Using specific blocking antibodies, we identified molecules involved in the regulation of myogenesis by M1 and M2 macrophages in a human in vitro system. In vivo analysis of regenerating human muscle sections confirmed our results obtained in vitro. M1 macrophages are preferentially associated with proliferating myogenic cells while M2 macrophages are associated with differentiating myogenic cells. In degenerative myopathies, we showed that macrophages are completely different from those present during skeletal muscle regeneration. We observed in mouse and human that M1 marker-expressing macrophages are associated with fibrosis while anti-inflammatory treatment reduced this population, in association with an improvement of the dystrophic muscle. Isolated Ly6Cneg macrophages exhibit a mixed M1/M2 phenotype. In ex-vivo coculture experiments, we showed that Ly6Cpos macrophages strongly favor establishment of fibrosis by directly acting on fibroblasts while in regenerating muscle, these Ly6Cpos macrophages negatively regulate fibrosis. To resume, we confirm in human the supportive sequential roles of macrophages during skeletal muscle regeneration in vitro and in vivo. Moreover, we identified effectors secreted by M1 and M2 macrophages involved in the regulation of the myogenic process. We also highlight that during muscle regeneration and in degenerative myopathies, macrophages exhibit different phenotype associated with opposite functions, with a pro-fibrotic role for pro-inflammatory macrophages.

Les cytokines, produites lors de l’activation du système immunitaire, ont la capacité d’agir au niveau du système nerveux central et d’induire diverses altérations comportementales. Lorsque l’activation du système de l’immunité innée devient chronique, ces altérations comportementales peuvent évoluer en véritables symptômes neuropsychiatriques. La physiopathologie des symptômes neuropsychiatriques qui se développent dans un contexte d’inflammation chronique à bas bruit, c’est-à-dire caractérisé par une activation chronique des processus immunitaires mais à un niveau relativement faible, est peu connue et reste à déterminer. L’implication de l’inflammation chronique à bas bruit dans les symptômes de fatigue et les altérations cognitives constitue l’élément d’étude principal de ce travail de thèse. Les troubles métaboliques, tels que l’obésité et le diabète de type 2, sont de bons modèles pour une telle étude. Ces deux pathologies sont en effet caractérisées par une inflammation chronique à bas bruit qui proviendrait, au moins en partie, du tissu adipeux. De plus, la fatigue et les altérations cognitives sont fréquentes chez les patients souffrant de troubles métaboliques. Compte tenu du rôle connu de l’inflammation dans la physiopathologie de ces altérations comportementales, leur développement dans des contextes de troubles métaboliques pourrait également être lié à l’activation chronique à bas bruit de processus inflammatoires. Différents objectifs ont été définis pour tester cette hypothèse : 1) caractériser et spécifier les symptômes de fatigue et les altérations cognitives chez des patients diabétiques ou obèses ; 2) évaluer la relation entre inflammation systémique et état inflammatoire du tissu adipeux ; 3) étudier l’association de l’inflammation chronique à bas bruit avec les symptômes de fatigue et les altérations cognitives des patients souffrant de troubles métaboliques. Nos résultats indiquent que la fatigue, en particulier la fatigue générale et physique, représente une caractéristique fondamentale des troubles métaboliques. Des perturbations cognitives, se traduisant par un ralentissement psychomoteur dans un test de temps de réaction ainsi qu’une altération de performance dans une tâche de planification spatiale, ont également été décelées chez les patients diabétiques de type 2, particulièrement ceux sous insulinothérapie, et chez les patients obèses. Des altérations mineures étaient également mesurées dans une tâche d’empan spatial rétrograde chez les patients obèses. En ce qui concerne les données biologiques, nos résultats indiquent diverses associations entre l’inflammation systémique et l’expression des marqueurs inflammatoires (cytokines inflammatoires, dont le MCP1, et marqueurs des cellules T) dans le tissu adipeux viscéral des patients obèses. De façon intéressante, l’inflammation systémique à bas bruit était associée aux dimensions de fatigue (générale, mentale, réduction des activités et de la motivation) et aux altérations de performance dans les tests ciblant les fonctions exécutives. Dans l’ensemble, ces résultats supportent l’hypothèse de l’implication des macrophages et des lymphocytes T du tissu adipeux dans l’état inflammatoire systémique associé à l’obésité. Il suggère en outre que l’inflammation systémique à bas bruit pourrait participer au développement de la fatigue et des altérations cognitives chez les patients souffrant de troubles métaboliques. Ce travail de thèse offre une caractérisation précise des symptômes de fatigue et des altérations cognitives associées aux troubles métaboliques. En outre, ce travail apporte d’importantes informations sur les relations de l’inflammation chronique à bas bruit avec ces symptômes, et permet d’affiner les hypothèses relatives à l’implication de processus inflammatoires dans la physiopathologie de ces altérations. / Cytokines produced during the activation of the immune system have the ability to act within the central nervous system and to induce a large number of behavioral alterations. When the activation of immune system becomes chronic and unregulated, these behavioral alterations may lead to the development of neuropsychiatric symptoms. The pathophysiology of neuropsychiatric symptoms that develop in conditions of chronic low-grade inflammation context (i.e., characterized by a chronic but low activation of inflammatory processes), remains unknown. The main aim of this thesis was to investigate the involvement of low-grade inflammation in the development of fatigue symptoms and cognitive alterations in patients with metabolic disorders including obesity and type 2 diabetes. These conditions are characterized by a chronic low-grade inflammatory state, manifesting by higher blood concentrations of inflammatory factors. This inflammatory state would originate, at least partially, from the adipose tissue. Moreover, fatigue symptoms and cognitive alterations are common in metabolic disorders. Given the role of inflammation in the physiopathology of these symptoms, their development could also rely on chronic low-grade inflammatory processes. Several objectives were defined to test this hypothesis: 1) to characterize fatigue symptoms and cognitive alterations in obese and diabetic patients; 2) to assess the relationship of systemic inflammation with the inflammatory state of the adipose tissue; and 3) to investigate the association of low-grade inflammation with fatigue symptoms and cognitive alterations in patients with metabolic disorders. Fatigue symptoms and cognitive function were respectively assessed using the multidimensional fatigue inventory (MFI) and the neuropsychological tests automated battery CANTAB in diabetic patients (type 1 and type 2) and in obese patients before and after bariatric surgery. A control group was included for each model (obesity and type 2 diabetes). Circulating concentrations of inflammatory markers, as well as expression of inflammatory markers in the visceral adipose tissue of obese patients, were measured. Our results indicate that fatigue symptoms, especially in the dimensions of general and physical fatigue, represent fundamental characteristics of patients suffering from metabolic disorders. In addition, cognitive alterations (psychomotor slowing and alterations in spatial planning performance) were measured in type 2 diabetic patients, more particularly those under insulin treatment, and in obese patients. Slight alterations in the test of backward spatial span were measured in obese patients. With respect to biological data, our results indicate significant relationships between systemic inflammation and inflammatory markers (inflammatory cytokines, including MCP1, and T-cell markers) in the visceral adipose tissue of obese patients. Interestingly, chronic low-grade inflammation was associated with fatigue symptoms (general fatigue, mental fatigue, reduced activity and motivation) and performance alterations in tests assessing executive functions. Altogether, these data support the hypothesis of the involvement of the adipose macrophages and T lymphocytes in the systemic inflammatory state associated with obesity. Moreover, these results suggest that systemic low-grade inflammation associated with metabolic disorders may contribute to the physiopathology of fatigue and cognitive alterations in these conditions. In conclusion, these studies provide a precise characterization of fatigue symptoms and cognitive alterations associated with metabolic disorders, such as obesity or type 2 diabetes. In addition, this thesis work gives interesting information about the relationships of chronic low-grade inflammation and fatigue and cognitive symptoms, and refines hypotheses regarding the involvement of inflammatory processes in the physiopathology of these symptoms in patients with diabetes or obesity.