Introduction : Les muscles paravertébraux interviennent en permanence dans les tâches de la vie quotidienne pour la stabilisation et la mobilisation du rachis. Cela nécessite la contribution du métabolisme aérobie musculaire. La lombalgie chronique est caractérisée par un haut niveau de fatigabilité et des sensations de douleur au regard des muscles paravertébraux, qui pourraient être en partie attribués à l’altération des réponses du métabolisme aérobie musculaire, tandis que la pratique d’activités physiques et sportives (APS) pourrait améliorer ces réponses Objectif : L’objectif général était de déterminer la spécificité des réponses du métabolisme aérobie des muscles paravertébraux chez des patients lombalgiques chroniques, avant et après un programme de restauration fonctionnelle, et chez différents athlètes en bonne santé. Méthode : Quatre études ont été menées. Chaque participant a effectué des exercices isocinétiques sous-maximaux d’extension du tronc pendant cinq minutes, afin d’évaluer les réponses du métabolisme aérobie des muscles paravertébraux à l’exercice. Des sujets lombalgiques chroniques ont été appariés et comparés à des sujets sains, puis suivis au cours d’un programme de restauration fonctionnelle, dont la principale composante était l’exercice physique. Des sujets jeunes et en bonne santé, sportifs et non sportifs, ont été comparés entre eux. Résultats/Conclusion : Chez les lombalgiques chroniques, le programme de restauration fonctionnel a permis une accélération des cinétiques de V̇O2, une augmentation de l’oxygénation musculaire, et une augmentation de l’efficience mécanique à l’exercice. Chez les jeunes sportifs, les réponses aérobies étaient aussi améliorées, et la modification de ces réponses était dépendante des modalités d’entrainement. Ces résultats suggèrent que la pratique d’APS améliore la contribution du métabolisme aérobie au cours d’un exercice prolongé d’extension du tronc, au regard des muscles paravertébraux. Il n’y avait pas de différence entre les réponses métaboliques et hémodynamiques à l’exercice des lombalgiques chroniques, et celles des sujets sains, malgré un faible niveau de force maximale, et un haut niveau de fatigabilité musculaire à l’exercice chez les lombalgiques chroniques. Bien que les résultats préliminaires ne témoignent pas d’une altération des réponses chez les lombalgiques chroniques, nos travaux suggèrent que la pratique d’activités physiques pourrait diminuer le niveau de fatigabilité des muscles paravertébraux, et ainsi limiter les risques de blessure et de contre-performance, en améliorant les réponses aérobies à l’exercice. / Introduction: Paraspinal muscles are required continuously during daily tasks for trunk stabilization and mobilization. For this, aerobic metabolism muscle contribution is required. Chronic low back pain is characterized by a high level of fatigability and pain sensations in regard to paraspinal muscles. These symptoms may be attributed to an alteration in aerobic metabolism responses. Conversely, practising physical and sports activities (PSA) could improve these responses.Objective: The main objective was to determine the specificities in aerobic metabolism responses in regard to paraspinal muscles, in chronic low back pain patients following a functional restoration program and in healthy athletes.Method: Four studies have been conducted. Participants performed submaximal trunk extension exercises on an isokinetic dynamometer for five minutes, to assess paraspinal muscle aerobic metabolism responses to exercises. Chronic low back pain patients were paired with and compared to healthy individuals and followed during a functional restoration program, in which physical exercise was the main component. Also, healthy young individuals, with and without sport specialization, were compared with each other.Results/Conclusion: In chronic low back pain patients, the functional restoration program allows an acceleration in V̇O2, kinetics, an increase in paraspinal muscle oxygenation, and an increase in mechanical efficiency to exercise. In young athletes, the aerobic responses were also improved, and the changes in responses depended on the training modalities. Practicing SPA enhances the aerobic metabolism contribution during prolonged trunk extension exercise, in regard to paraspinal muscles. There was no difference in aerobic metabolism responses between the chronic low back pain patients and the healthy individuals, despite weak levels of maximal strength and high levels of muscle fatigability when exercising (for the chronic low back pain patients). Although the preliminary results did not attest to an alteration in aerobic responses in chronic low back pain patients, our results suggest that practising physical activities could limit paraspinal muscle fatigability, which could be a way to prevent injury and disappointing performances, by improving aerobic metabolism responses to exercise.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Le muscle squelettique adulte est un tissu avec une grande plasticité étant donné qu’il adapte sa taille suite à la surcharge fonctionnelle et il régénère suite à une lésion. La base de cette plasticité est la myofibre et les cellules souches associées, les cellules satellites (CS). Suite aux stimuli, les CS sortent de la quiescence, elles s’activent, proliférent, s’engagent dans la voie myogénique et fusionnent entre elles ou bien avec la fibre pre-éxistante. Une partie des CS retourne à la quiescence afin de maintenir le « pool » de progéniteurs. Ce projet a pour objectif de mieux caractériser des voies de signalisation responsables des adaptations des CS au cours de la régénération et le l’hypertrophie compensatoire. Srf est un facteur de transcription, particulièrement exprimé dans les muscles. Les gènes cibles de Srf sont des gènes qui participent à la régulation de la prolifération cellulaire et des gènes codant des protéines sarcomériques du muscle ou bien des gènes ayant un rôle dans l’adhésion cellulaire, la migration et l’organisation du cytosquelette. Il a été montré que la perte de fonction de Srf dans la lignée de cellules musculaire C2C12 inhibe leur prolifération et leur différenciation et que Srf contrôle l’expression de MyoD qui est un gène de détermination myogénique. Aucune donnée n’est disponible à ce jour concernant la fonction de Srf dans les CS in vivo. Nous avons généré des souris dépourvues de Srf spécifiquement dans les CS adultes. Les CS ont été recruitées par l’hypertrophie et la régénération musculaire. En parallèle des études ex vivo ont été menées afin de préciser si les phénotypes observés sont cellule-autonomes et afin de disséquer les mécanismes sous-jacents. Nous montrons que la perte de Srf dans les CS affecte fortement les processus de régénération et d’hypertrophie suggérant un rôle de Srf dans le contrôle du destin cellulaire de CS. Nos études montrent que la perte le Srf dans les SC n’affecte pas leur prolifération et leur engagement dans la différenciation myogénique. Par contre, leur motilité et leur capacité de fusion sont fortement réduites. Afin d’identifier les effecteurs de Srf impliqués dans la motilité et le défaut de fusion des CS mutantes, nous avons réalisé des études transcriptomiques et identifié le set de gènes dont l’expression est altérée par la perte de Srf dans des conditions de prolifération et de différenciation. L’analyse des fonctions altérées nous a indiqué que la voie de signalisation du cytosquelette d’actine était perturbée. En effet les CS dépourvues de Srf expriment moins d’actine et présentent une organisation du cytosquelette d’actine perturbée. Des expériences de sauvetage utilisant un modèle de souris permettant la surexpression inductible d’actine alpha dans les CS dépourvues de Srf ont montré que la surexpression d’actine chez les mutants Srf était suffisante pour rétablir partiellement l’organisation du cytosquelette et améliorer les capacités de fusion des CS. De manière intéressante, seule la fusion hétérotypique (entre une cellule contrôle et une cellule mutante), et pas la fusion homotypique (entre deux cellules mutantes), est rétablie par l’expression de l’actine. In vivo, le rétablissement de la fusion hétérotypique restaure la croissance hypertrophique des muscles alors que l’altération de la régénération chez les mutants Srf n’est que faiblement améliorée par la surexpression de l’actine. Cette étude nous a permis d’avoir une vision d’ensemble et mécanistique de la contribution du facteur de transcription Srf dans la biologie des CS et de mettre en évidence l’importance structurale du maintien du cytosquelette d’actine pour la fusion des cellules musculaires. / The adult skeletal muscle is a high plastic tissue as it adapts its size upon overload and it is capable of regeneration upon muscle lesion. The skeletal muscle is composed of a specialized syncytium, the myofiber, which is the functional unit of the muscle and a small population of myogenic progenitors, residing adjacent to the myofibers, termed as satellite cells (SCs). SCs are the muscle-specific stem cells which endow the skeletal muscle with its remarkable capacity to repair and to maintain homeostasis during muscle turnover. In resting adult muscles, SCs are quiescent but they activate upon exposure to stimuli. The activated SCs (myoblasts) proliferate extensively and subsequently differentiate and fuse between them or pre-existing myofibers, a series of cellular events called myogenesis. In parallel to the myogenesis, a reserve population of SCs escapes the myogenic program and self-renews to replenish the SC pool. The current project aims to further characterize the signalling pathways involved in SC functions during muscle regeneration and compensatory hypertrophy (CH). Srf is a muscle-enriched transcription factor with Srf-target genes implicated in cell proliferation, differentiation (sarcomeric proteins), adhesion, migration and cellular cytoskeleton. Studies in C2C12 mouse myogenic cell line showed that Srf loss prevent the myoblast proliferation and differentiation by down-regulating the expression of the myogenic determinant MyoD gene. We used a genetic murine model for adult SC-specific Srf-loss in order to conduct in vivo and ex vivo studies for the Srf role in SCs. Compensatory hypertrophy and regeneration are the two means by which SCs were recruited. We show that loss of Srf in SCs affects the regeneration process and the CH suggesting the Srf role in the SC fate. Srf-depleted SCs display probably no defect in their proliferation and differentiation but reduced capacity in motility and fusion. Transcriptomic analysis revealed altered actin cytoskeleton and signalling. Srf-depleted SCs show reduced actin expression and altered actin cytoskeleton. Rescue of actin expression in Srf-depleted SCs partially restored the cytoskeleton organization and the fusion process. Interestingly by actin overexpression only the heterotypic/asymmetric fusion was established but not the homotypic/symmetric fusion. Therefore actin overexpression restored the hypertrophic growth in the CH (in vivo model of heterotypic fusion) but failed to do so in the regeneration (in vivo model of homotypic fusion). This study contributed to the in vivo investigation of the Srf mechanistic role in adult SCs and underlined the importance of actin cytoskeleton maintenance in the fusion of myogenic cells.

Notre objectif à court terme est d’établir des courbes de référence Française de la densité osseuse (DMO) et de la composition corporelle masculine une fois que nous aurons toutes les données issues de tous les centres. Nous avons donc réalisé deux études préliminaires dans le cadre de ce projet dont les objectifs sont les suivants :A) Etudier les déterminants de la DMO corps entier mais aussi spécifiques de site osseux en lien avec les mesures de composition corporelle, de force musculaire et de l’activité physique chez l’homme jeune B) Cross-calibration in vitro des paramètres de densité osseuse et de composition corporelle mesurés par l’absorptiométrie bi-photonique à rayons X (DXA) afin d’établir les facteurs correctifs à appliquer in vivo dans le cadre de notre projet de courbe de référence chez l’homme jeune.Grâce à la DXA, notre étude a confirmé que la masse maigre était le facteur le plus important associé aux paramètres de la DMO sur tous les sites osseux étudiés et que la masse grasse avait un impact négatif sur la DMO. Aucune association n'a été trouvée entre activité physique et DMO. La force de préhension était significativement mais modérément corrélée avec la DMO. Concernant la cross-calibration, les résultats ont montré que l’oscillation des résultats entre les différents DXA des centres est un sujet de préoccupation pour les études multicentriques et en particulier pour l’évaluation de la composition corporelle. La cross-calibration nous a permis de calculer les facteurs correctifs à appliquer sur les données issues des centres impliqués. Afin de limiter ces variations, il serait souhaitable de mettre au point un fantôme corps entier standard qui serait utilisé pour les études multicentriques. / Our short-term goal is to establish French reference curves of bone mineral density (BMD) and body composition once we have data from all centers. We have therefore carried out two preliminary studies for this project whose objectives are as follows: A) To study the determinants of whole body BMD but also bone site specific in relation to measurements of body composition, muscle strength and physical activity in young men B) Cross-calibration in vitro of bone mineral density and body composition parameters measured by dual energy X-ray absorptiometry (DXA) in order to establish in vivo the correction factors to be used in our baseline project in young men. Using DXA, our study confirmed that lean mass was the most important factor associated with BMD parameters at all bone sites and fat mass had a negative impact on BMD. Grip strength was significantly but moderately correlated with BMD at all sites. No association was found between physical activity and BMD. Regarding cross-calibration, the results showed that the oscillation of the results between the different DXA centers is a problem for multicenter studies and in particular for the evaluation of body composition. Cross-calibration allowed us to calculate the corrective factors to be applied to the data from the centers involved. In order to limit these variations, it would be desirable to develop a standard whole-body phantom that would be used for multicentre studies.

L’objectif de ce travail était de comparer l’importance de la composante nerveuse dans les différences de production de force entre les enfants et les adultes en tenant compte des conditions mécaniques qui sont susceptibles de l’influencer (longueur musculaire, mode et vitesse de contraction) et des effets de la fatigue. Trente et un garçons pré-pubères de 8-12 ans et 37 hommes de 18-30 ans ont été recrutés et répartis dans les 3 études composant ce projet. La première étude portait sur les effets de la longueur musculaire et de la fatigue sur la production de force et le niveau d’activation maximal volontaire (VA) des extenseurs du genou.La seconde traitait des effets de la longueur musculaire sur la production de force et le VA des fléchisseurs plantaires. Enfin, la troisième portait sur les effets du mode et de la vitesse de contraction sur le VA des extenseurs du genou. Les propriétés neuromusculaires ont été évaluées à l’aide de stimulations magnétiques périphériques et de contractions maximales volontaires. Les résultats montrent un VA des extenseurs du genou supérieur chez l’adulte lors de grande longueur musculaire (90°-100° de flexion) (étude 1), mais aucune différence avec l’enfant à courte longueur musculaire (20° de flexion). En revanche, sur des groupes musculaires tels que les fléchisseurs plantaires, aucun effet de la longueur sur le VA n’a été observé chez les enfants et les adultes (étude 2). En ce qui concerne les effets du mode de contraction, nos résultats montrent que le VA est inférieur en conditions excentrique et concentrique par rapport à la condition isométrique, mais aucune différence n’était observée entre les groupes (étude 3). Toutefois, l’effet de cette baisse de VA sur la production de force variait entre les groupes ; une diminution de force accompagnant la diminution de VA n’était retrouvée que chez l’adulte. Enfin,nous avons montré que la baisse du VA au cours d’un protocole de fatigue est plus conséquente chez les enfants par rapport aux adultes (étude 1), ce qui témoigne de l’existence d’une fatigue centrale majorée chez l’enfant. Une maturation inaboutie et les propriétés musculo-tendineuses particulières de l’enfant (compliance supérieure) pourraient expliquer les résultats obtenus au cours de ce travail. / The purpose of this PhD thesis was to compare the contribution of the maximal voluntary activation level (VA) of the motor units to force production differences between children and adults in various mechanical conditions that affect force production (muscle length, contraction mode and velocity), and in fatigue condition. Thirty one pre-pubertal 8 to 12-year old boys and 37 men (18-30 years) were recruited and allocated into the 3 studies ofthis project. The first study was devoted to compare the effects of muscle length and fatigue on the VA and force generating capacity of the knee extensors between children and adults. In the second study, we compared the effects of muscle length on the VA and force generating capacity of the plantar flexors between children and adults. The third study analysed the effect of contraction mode and velocity on the VA and force generating capacity of the knee extensors between children and adults. Neuromuscular properties were assessed with peripheral magnetic stimulation and maximal voluntary contractions. Results showed a higher VA of the knee extensors in adults at long muscle length (90° and 100° knee flexion) but no difference between children and adults at short length (20° knee flexion; study 1). However, the VA of the plantar flexors was not affected by muscle length changes whatever the age group considered (study 2). Results also showed a higher VA in isometric mode compared to eccentric and concentric conditions whatever the age group (study 3). However, the effect of this VA reduction on force generating capacity differed between groups, a concomitant force reduction being observed in adults, but not in children. Finally, we observed a greater VA reduction and therefore greater central fatigue in children during the fatiguing protocol (study 1). A relative immaturity and the particular musculo-tendinous properties of children (higher compliance) may account for the reported results.

Le complexe articulaire de l'épaule est extrêmement sollicité au cours de la pratique du tennis. Le service, notamment, impose des contraintes mécaniques importantes et requiert des positions articulaires extrêmes plaçant l'épaule dans des situations à risque de blessures. La pratique intensive du tennis conduit à des adaptations musculo-squelettiques et fonctionnelles qui seraient bénéfiques à la performance. Cependant, il est difficile de savoir quand elles deviennent excessives ou déséquilibrées ce qui augmenterait les risques de blessures. Alors que la détection des futurs talents commence dès 5-6 ans, peu d'informations sur les caractéristiques de leur épaule, des facteurs de risque de blessures et de la pathomécanique spécifique sont actuellement disponibles. De telles connaissances seraient utiles pour optimiser leur prise en charge par les entraîneurs. L'objectif de ce travail de thèse était de caractériser l'épaule du jeune joueur de tennis, d'identifier des facteurs de risque de blessures et décrire la pathomécanique de l'épaule en lien avec le service du tennis. Afin de caractériser l'épaule du jeune joueur de tennis, 67 joueurs de tennis asymptomatiques âgés de 7 à 13 ans ont été répartis en trois groupes en fonction de leur âge biologique. En comparant les amplitudes articulaires et les forces des muscles de l'épaule, il a été observé que ces caractéristiques musculo-squelettiques s'adaptaient dès le plus jeune. Par la suite, afin d'identifier des facteurs de risque de blessures à l'épaule, ces mêmes caractéristiques ont été comparées entre 31 joueurs avec antécédent de douleur et 60 joueurs asymptomatiques. Les joueurs avec antécédent de douleur présentaient une plus grande amplitude de rotation de l'articulation glénohumérale ainsi qu'une faiblesse des muscles rotateurs externes de l'articulation glénohumérale et des muscles fixateurs de la scapula. Cependant, il restait difficile de savoir si ces maladaptations étaient la cause ou la conséquence de la blessure à l'épaule. Un suivi longitudinal par les analyses de transitions des profils latents a été réalisé pour apporter un éclairage. Par ailleurs, afin de mieux décrire la pathomécanique de l'épaule en lien avec le service, la cinématique des articulations glénohumérale et scapulothoracique enregistrée lors du service a été comparée entre 13 joueurs sans antécédent de douleur et 15 avec antécédent de douleur. Ces joueurs avec antécédent de douleur modifiaient leur cinématique glénohumérale et scapulothoracique à la fin de la phase d'armer du service afin probablement d'éviter la douleur et de poursuivre leur pratique du tennis. Enfin, l'étude précédente a été complétée par une analyse biomécanique du service avant et après affaiblissement du trapèze inférieur par fatigue avec électrostimulation. La faiblesse des fixateurs de la scapula, décrite chez des joueurs avec antécédent de douleur, conduisait à une cinématique scapulaire inappropriée et une diminution d'activation des muscles antérieurs de l'épaule pouvant mettre en péril les structures anatomiques du complexe articulaire de l'épaule. Ces résultats apportent des informations essentielles pour améliorer la qualité des entraînements et la prévention des blessures à l'épaule chez les jeunes joueurs de tennis. Ils soulignent notamment l'importance d'un travail de renforcement des muscles stabilisateurs de l'épaule (muscles rotateurs de l'articulation glénohumérale et stabilisateurs de la scapula) / The shoulder joint complex is largely involved in the tennis strokes. Particularly, the tennis serve applies high mechanical constraints and requires extreme joint positions making the shoulder vulnerable to injuries. Intensive tennis practice leads to musculoskeletal and functional adaptations that are thought to be beneficial to performance. However, it remains unclear when they become unbalanced or excessive that increases the risk of injury. The prospects are scouted from 5 years old, but little is known on their specific shoulder characteristics, risk factors for injury and pathomechanics. Such knowledge would be useful to optimize their monitoring by coaches. This thesis aimed to characterize the young tennis player's shoulder, identify risk factors for injury and describe the shoulder pathomechanisms related to the tennis serve. To characterize the young tennis player’s shoulder, 67 asymptomatic tennis players aged 7 to 13 years old were divided into three groups according to their biological age. The comparison between our three groups highlighted that the glenohumeral ranges of motion and the shoulder muscle strength adaptions occurred from an early age. Then to bring risk factor for shoulder injuries to light, these parameters were also compared between 31 players with a history of shoulder pain and 60 asymptomatic players. Players with a history of shoulder pain presented a larger glenohumeral joint total rotation range of motion as well as a weakness of the glenohumeral external rotator muscles and the scapular stabilizer muscles. A longitudinal study, using a latent profile transition analysis, was conducted to determine whether the factors previously identified were the cause or consequence of the shoulder injury. Furthermore, in the aim to describe the shoulder pathomechanisms related to the tennis serve motion, the glenohumeral and scapulothoracic kinematics of the tennis serve were compared between 13 players without and 15 with a history of shoulder pain. Players with a history ofshoulder pain adapted their glenohumeral and scapulothoracic kinematics at the end of the cocking phase to probably preserve the sub-acromial space and the rotator cuff tendons during the tennis serve. Finally, the previous study was completed by a study analyzing the shoulder biomechanics of a tennis serve before and after the fatigue of the lower trapezius. The weakness of the scapular stabilizer muscles impaired the scapular kinematics and decreased the activation of the anterior shoulder muscles that may jeopardize the shoulder joint anatomical structures. These findings bring new knowledge to improve the young players monitoring and the injury prevention. Particularly, it highlights the importance to strengthen the stabilizer muscles (glenohumeral external rotator muscles and scapular stabilizer muscles)

Les dystrophies musculaires de Duchenne (DMD) et de Becker (BMD) sont dues à des mutations dans le gène DMD codant la Dystrophine. De nombreux aspects des mécanismes pathophysiologiques de ces maladies ne sont pas encore expliqués. Nous nous sommes intéressés à l'étude d'ARN non-codants pouvant participer à ces processus. Une première étude a été centrée sur l’identification de micro-ARNs (miARNs) impliqués dans la régulation de l’oxyde nitrique synthase neuronale (nNOS) une protéine partenaire de la Dystrophine et associée à des caractéristiques de ces pathologies telles que la fatigabilité musculaire. 617 miARNs ont été criblés par Taqman Low Density Array dans des muscles de sujets sains et de patients BMDdel45-55. 4 miARNs candidats ont été sélectionnés de cette étude pour leur surexpression chez les patients BMDdel45-55 et leur capacité théorique à cibler nNOS. Des expériences de modulation de l’expression de ces miARNs dans des myoblastes humains sains ou dystrophiques nous ont permis d’identifier que le miR-708-5p et le miR-34-5p pouvaient cibler nNOS et moduler son expression.Un deuxième axe a été mené sur l’étude des longs ARNs non-codants (lncARNs). Les introns 44 et 55, qui bornent les exons 45 à 55 délétés chez les patients BMDdel45-55, sont de grandes régions contenant des lncARNs décrits comme régulant la Dystrophine. Les points de cassure introniques des mutations de ces patients n’étant pas décrites, nous avons supposé l’existence de profils de lncARNs différents. L’analyse de l’ADN de ces patients montre en effet des profils de lncARNs différents, révélant ainsi l’importance d’une étude plus précise des zones de délétion des patients BMDdel45-55. / Duchenne (DMD) and Becker (BMD) muscular dystrophies are due to mutations in DMD gene, encoding Dystrophin. Many aspects of pathophysiological mechanisms of these diseases are not yet well understood. We were interested in the study of non-coding RNAs that could be involved in these pathological processes. A first study focused on micro-RNAs (miRNAs) that could modulate expression of the neuronal nitric oxide synthase (nNOS), a partner of Dystrophin which is linked to pathological features as muscular fatigability. 617 miRNAs were screened by Taqman Low Density Array in muscle biopsies of healthy subjects or BMDdel45-55 patients. 4 candidate miRNAs were selected from this study since they were overexpressed in BMDdel45-55 patients and for their theoretical ability to target nNOS. Experiments modulating the expression of these miRNAs in healthy or dystrophic human myoblasts enabled us to identify that miR-708-5p and miR-34-5p could target nNOS and modulate its expression.A second axis was conducted on long non-coding RNA (lncRNA). Introns 44 and 55, which bound exons 45-55 deleted in BMDdel45-55 patients, are large regions containing lncRNAs described as regulating Dystrophin. Since intronic breakpoints of DMD mutations of these pateints were not described, we have assumed the existence of different profiles of lncRNAs. DNA analysis of these patients actually showed different lncRNAs profiles, thus revealing the significance of a more precise analysis of deletion areas in DMD gene of BMDdel45-55 patients.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Le muscle strié squelettique est un tissu fascinant qui permet d’assurer les fonctions essentielles à notre existence : se mouvoir, maintenir sa posture, se nourrir, communiquer ou tout simplement respirer. De nombreuses situations, engendrant principalement une hypoactivité, peuvent provoquer un déconditionnement musculaire caractérisé par une perte de masse et de force ainsi qu’un développement d’infiltrations graisseuses (IMAT), altérant ainsi la fonction musculaire. Le développement d’IMAT est également observé lorsque les processus de régénération musculaire sont altérés. Les fibro-adipogenic progenitors (FAPs) représentent la population de cellules souches principalement impliquée dans le développement d’IMAT. L’interaction entre FAPs et cellules satellites/immunitaires semble être un trio indispensable pour une régénération optimale, sans développement d’IMAT. Au regard de la littérature scientifique, une modulation du niveau d’activité contractile permet de faire varier le niveau d’expression de nombreuses cytokines impliquées dans la modulation des FAPs et donc dans l’apparition d’IMAT. Nos travaux ont contribué à l’accroissement des connaissances scientifiques relatives à la thématique des infiltrations graisseuses et à leurs exacerbations dans des situations d’hypoactivité ou de régénération musculaire. Nous avons montré que 3 jours d’hypoactivité chez l’homme, induite par le modèle novateur de dry immersion, suffisent à augmenter le contenu musculaire en IMAT. Dans un contexte de régénération musculaire, induite par le modèle glycérol chez la souris, nous avons démontré une inhibition de l’apparition des IMAT en diminuant les contraintes mécaniques appliquées au muscle lésé. Nous avons également précisé le rôle de l’axe TNFα/TGF-β1, et donc celui des processus inflammatoires nécessaires dans l’apoptose des FAPs afin de limiter le développement des IMAT dans ce modèle. Ces trois études ouvrent de nombreuses perspectives, afin i) de préciser le rôle des IMAT dans la dysfonction musculaire, ii) de définir les mécanismes de régulation qui contrôlent le développement et l’accumulation d’IMAT. / Skeletal muscle is a fascinating tissue that ensures core functions: moving, maintaining postures, feeding, communicating or just breathing. Many situations, associated with hypoactivity, are able to involve muscle deconditioning defined by a loss of mass and strength, as well as fat infiltration development (IMAT), altogether impairing muscle function. IMAT development occurs also with disrupted regeneration processes. Fibro-adipogenic progenitors (FAPs) appear as the main stem cell population involved in IMAT development. The interaction between FAPs and satellite/immune cells seems to be a crucial trio for an efficient regeneration, without IMAT development. According to the literature, the degree of contractile activity is able to affect the expression levels of different cytokines involved in FAPs fate, and therefore in IMAT accumulation. Our work contributed to increase scientific knowledge on muscle fatty infiltrations and their exacerbations in hypoactivity or regeneration situations. We showed that 3 days of hypoactivity in human, induced by the innovative model of dry immersion, are sufficient to promote an increase in IMAT content. In a context of muscle regeneration, induced by the mouse glycerol model, we highlighted an almost complete inhibition of IMAT accumulation by decreasing mechanical constraints applied to the injured muscle. We also investigated the role of the TNFα/TGF-β1 axis, and therefore the potential role of the inflammatory stage in FAPs apoptosis and inhibition of IMAT development. Our work open up new prospects 1°) clarifying the role of IMAT in muscle dysfunction, and 2°) defining the underlying mechanisms controlling IMAT development and accumulation.

Les myopathies nécrosantes auto-immunes (MNAI) appartiennent au groupe des myopathies inflammatoires idiopathiques. Les MNAI sont des maladies musculaires sévères pouvant conduire à un déficit musculaire définitif et handicapant. Pour rétablir une force normale et prévenir le handicap, des traitements prolongés associant corticothérapie et immunosuppresseurs sont nécessaires. Les MNAI sont définies histologiquement par la prédominance de fibres musculaires en nécrose qui contraste avec l’absence ou la faible abondance d'inflammation musculaire. Les mécanismes impliqués dans la nécrose comme ceux impliqués dans les séquelles atrophiques sont en revanche inconnus. Les MNAI peuvent être associées à des auto-anticorps (aAc) soit anti-SRP, soit anti-HMGCR. Ces aAc ciblent des protéines cytoplasmiques ubiquitaires. Leurs titres sont corrélés avec l'activité de la maladie, suggérant ainsi le rôle pathogène de ces aAc. Dans ce travail de thèse, nous avons émis l’hypothèse que les aAc pouvaient être impliqués dans les lésions musculaires observées aux cours des MNAI anti-SRP+ et anti-HMGCR+. Durant cette étude, nous avons eu pour objectifs : (i) de caractériser et de quantifier la nécrose musculaire et l’inflammation associée, ainsi que les mécanismes physiopathologiques impliqués (rôle des aAc) ; (ii) d’analyser la régénération et l’atrophie musculaire et l’effet des aAc sur ces phénomènes. L'analyse histologique des biopsies musculaires des patients MNAI a montré que la proportion des fibres musculaires en nécrose était plus importante chez les patients anti-SRP+. Les taux sériques de créatine phosphokinase étaient corrélés avec la proportion de fibres nécrotiques, montrant ainsi que ce taux est un bon marqueur de l’activité de la maladie. De façon inattendue, une inflammation musculaire était régulièrement observée. En particulier, la densité lymphocytaire T était dans un quart des cas comparable à celle des autres myopathies inflammatoires. Cette densité cellulaire était de plus corrélée au pourcentage de fibres en nécrose. L’infiltrat inflammatoire était néanmoins composé principalement de macrophages. Des macrophages CD68+ iNOS+, impliqués dans des phénomènes de myophagocytoses dans un environnement Th-1 étaient régulièrement observés. Des macrophages avec un phénotype suggérant une activation alternative par l’immunité humorale ont aussi été observés. Dans ce sens, la présence de dépôts de complexe d’attaque membranaire à la surface des fibres musculaires, mais aussi des dépôts de C1q et d’IgG montraient l’activation de la voie classique du complément au cours des MNAI. De plus, la détection des protéines SRP et HMGCR sur certaines fibres musculaires immatures (in vitro et in vivo) suggérait le rôle pathogène des aAc. Concernant les mécanismes de régénération et les phénomènes d’atrophie musculaire, l’analyse des biopsies musculaires a révélé l’importance de l’irrégularité du diamètre des fibres avec une prédominance de petites fibres. Ces petites fibres correspondaient à la fois à des fibres en régénération et à des fibres en nécrose. In vitro, les Ac anti-SRP et anti-HMGCR induisent une atrophie musculaire en augmentant la transcription de MAFbx et Trim63. En outre, l'atrophie des fibres musculaires a été associée à un niveau élevé de cytokines inflammatoires comme TNF, IL-6 et ROS. Concernant l’étude de la régénération musculaire, in vitro, la présence des aAc réduisait la fusion des myoblastes. Ce défaut était associé à une diminution de la production de cytokines anti-inflammatoires IL-4 et IL-13. L’ajout d'IL-4 et/ou d’IL-13 permettait de corriger la fusion des myoblastes. Dans ce travail, les données recueillies convergent pour suggérer le rôle pathogène des aAc anti-SRP et anti-HMGCR dans les lésions musculaires nécrotiques mais aussi dans la régénération musculaire et l’atrophie. Ces données nouvelles soulignent l’importance de traitements ciblés au cours des MNAI. / Immune mediated necrotizing myopathy (IMNM) is recognized as a separate entity among inflammatory myopathies. IMNM is a severe disabling muscle disease requiring prolonged combination of corticosteroid and immunosuppressive drugs. IMNM is morphologically defined by predominant muscle fiber necrosis and no or little inflammation, and is associated with important variation of the size of the fiber. However pathogenic mechanisms involved in muscle necrosis and muscle atrophy are largely unknown. IMNM may be associated with either anti-SRP or anti-HMGCR auto-antibodies (aAbs). The titer of these aAbs, targeting ubiquitous cytoplasmic proteins, is correlated with the disease activity suggesting their pathogenic role. In this thesis, we described the morphology of skeletal muscle alterations occurring in both conditions of anti-SRP+ or anti-HMGCR+ patients, studied the role of the Abs in (i) the necrosis mechanisms and the associated inflammation; (ii) by analyzing the atrophy and the regeneration mechanisms. Muscle histological analysis of anti-SRP+ and anti-HMGCR+ patients showed a random distribution of necrotic fibers that was more pronounced in anti-SRP+ patients. Creatine Phosphokinase levels; myolysis indicator, and muscle regeneration were correlated with the proportion of necrotic fibers. Inflammation was regularly observed in IMNM muscle patients. Macrophages were the most abundant but T cells densities were in a quarter of cases in the same range as myositis controls. CD68+iNOS+ macrophages and a Th-1 immune environment were also observed and involved in ongoing myophagocytosis. Of note, macrophages with alternative activation were also detected. Humoral immunity with activation of the classical pathway of the complement cascade was observed in IMNM. Positive membrane staining for SRP and HMGCR proteins, on some muscle fibers, was detected both in vitro and in muscle biopsies of IMNM patients. An important proportion of small fibers corresponding to both atrophic and regenerating fibers was observed in anti-SRP+ and anti-HMGCR+ patients. In vitro, anti-SRP and anti-HMGCR aAbs induced muscle fibers atrophy and increased the transcription of MAFbx and Trim63. In addition, the muscle fiber atrophy was associated with high level of inflammatory cytokines such TNF, IL-6 and ROS. Muscle regeneration in vitro was also affected by impairing the myoblasts fusion in presence of anti-SRP and anti-HMGCR Abs. This default was associated with a decrease production of anti-inflammatory cytokines: IL-4 and IL-13. Of note, the addition of IL-4 and/or IL-13 totally rescued the fusion. Together those data suggest that these aAbs have a pathogenic effect on muscle. Anti-SRP and anti-HMGCR are involved in muscle atrophy and affect the regeneration. The role of these aAbs in muscle damages occurring in IMNM was highlighted and emphasizes the potential interest of targeted therapies.