Le but de ce travail a été d’étudier l’effet de la stimulation ß-adrénergique (ßADR) (en utilisant l’isoprotérenol (ISO), l’agoniste ß-adrénergique) sur l’entrée de Ca dans le myoplasme du muscle squelettique à contraction rapide de grenouille suite à des stimulations électriques. Dans ce travail, en nous servant de la méthode d’EGTA/rouge de phénol (Pape et al., 1995) associée aux techniques de courant imposé et de voltage imposé, nous avons étudié l’effet de la stimulation ßADR en mesurant les paramètres intracellulaires pouvant affecter l’entrée de Ca dans le myoplasme tels le pH intracellulaire, le contenu total en Ca du réticulum sarcoplasmique, la vitesse de l’entrée de Ca dans le myoplasme, la quantité de Ca extracellulaire entré dans le myoplasme et le mouvement de charge intra membranaire suite à des stimulations électriques. Nous avons observé une augmentation de l’entrée de Ca dans le myoplasme sous l'effet d'ISO (chez les fibres exposées à 10 μM d’ISO pendant 8 minutes) et ce, en réponse à des potentiels d’actions obtenus à l'aide de la technique de courant imposé. Comme cet effet a été en relation directe avec le Ca extracellulaire, nous avons utilisé d'autres stratégies pour élucider davantage l'effet ß-adrénergique sur une possible augmentation importante de l’entrée de Ca extracellulaire dans le myoplasme. En premier lieu, les expériences en courant imposé avec les fibres vidangées de leur Ca sarcoplasmique ont permis de mesurer la quantité excédentaire de Ca extracellulaire entré dans le myoplasme suite à des stimulations électriques chez les fibres exposées à ISO (10 μM, 8 minutes). Toutefois, la quantité mesurée de Ca d'origine extracellulaire entré dans le myoplasme ne correspond pas à la totalité de l'augmentation de l'entrée de Ca dans le myoplasme en réponse à un train de potentiels d’action (PA) mesurée dans nos expériences en courant imposé. En deuxième lieu, les expériences avec la technique de voltage imposé n’ont pas démontré qu’ISO augmente de manière significative le pic d’amplitude de courant entrant de Ca tel que proposé par Arreola et al. (J. Physiol (Lond) 1987; 393:307-330). Cependant, ISO a diminué le temps au mi pic du courant entrant de Ca indiquant ainsi que l’activation du courant entrant calcique se fait plus rapidement sous l’effet d’ISO. En nous servant des protocoles de pulses de dépolarisation multiples pour mimer une stimulation tétanique dans des conditions plus physiologiques telles qu’utilisées dans la technique de courant imposé, et en présence de 50 mM de sodium extracellulaire, nous n’avons pas obtenu une entrée plus importante de Ca extracellulaire dans le myoplasme sous l’effet d’ISO. Les études sur la vitesse de libération de Ca dans le myoplasme ont indiqué une augmentation de ce paramètre par ISO. D’autre part, nos résultats indiquent aussi que l’effet d'ISO ne passe pas par une modification des propriétés d’activation des récepteurs à la dihydropyridine puisqu’aucune variation du mouvement de charges intra- membranaire n’a été observée. Ces résultats (dans les conditions où on considère que l’augmentation de l’entrée Ca dans le myoplasme aurait lieu pendant les stimulations électriques de la fibre exposée pendant 8 minutes avec 10 μM d’ISO), suggèrent que les propriétés de l’activation des canaux de libération de Ca du réticulum sarcoplasmique sont affectés sous l’effet d’ISO.

Les Dystrophies des Ceintures sont des maladies génétiques affectant les différents muscles du corps à des degrés de sévérité variables. Les facteurs à l’origine de ces différences d’atteinte musculaire ne sont pas identifiés.Les travaux de cette thèse visent à identifier des différences moléculaires existant dans des conditions normales entre des muscles présentant une différence d’atteinte dans des conditions de déficience génétique associée à un phénotype de Dystrophie des Ceintures. Nous basant sur l’hypothèse que les différences d’atteinte entre muscles seraient causées par des mécanismes de modification de l’expression de gènes protecteurs du muscle ou le sensibilisant à la dystrophie, nous avons exploré ces mécanismes par une approche globale en comparant la signature de différents muscles. Des analyses par séquençage haut-débit chez le Primate ont permis de mettre en évidence plusieurs gènes et éléments régulateurs dont l’expression est différente entre les muscles sensibles et les muscles résistants à la pathologie. Certaines de ces différences sont conservées dans le modèle murin. Nous avons ensuite exploré par quels mécanismes les éléments régulateurs identifiés pourraient intervenir dans la sélectivité d’atteinte. Les résultats de cette thèse permettent d’approfondir la compréhension des mécanismes physiopathologiques des Dystrophies des Ceintures. Ils pourront également servir de base à la mise en place de nouveaux traitements pour ce groupe de maladies. / Limb Girdle Muscular Dystrophies are a group of genetic diseases affecting the muscles of the body with different degrees of severity. The factors behind these differences of impairment have not been identified.The objective of this thesis work is to identify the molecular differences existing in normal condition between muscles known to show a difference of impairment in case of genetic deficiencies asssociated with Limb Girdle Muscular Dystrophy. We based our work on the assumption that the differences of impairment between muscles would be caused by mechanisms leading to modifications of the expression of protective or sensitizer genes in the muscle. Therefore, we explored these mechanisms through a global approach. Analyses by high-throughput sequencing in Primate muscles allowed the identification of several genes and regulatory elements whose expression differs between the sensitive and the resistant muscles. These genes interact in a common network of interactions, which could be targeted for therapeutic purpose. Some of these differences were shown to be conserved in the mouse. We then explored the mechanisms by which the identified regulatory elements may be involved in selectivity of impairment. The results of this thesis provide a deeper understanding of the pathophysiological mechanisms of Limb Girdle Muscular Dystrophies. They will also pave the way for the development of new treatments for this group of diseases.

Parmi les problèmes musculo-squelettiques liés à l’exécution de la musique, touchant particulièrement les instrumentistes à cordes frottées, la douleur est le symptôme le plus fréquent. La douleur liée à la pratique instrumentale a toutefois été peu documentée chez les étudiants qui font partie de l’élite en cordes, c’est-à-dire, les élèves de tous âges qui sont engagés dans une démarche d’apprentissage préprofessionnel de l’instrument. De plus, les facteurs de risque de la douleur liée à l’exécution de la musique ont été déterminés dans le contexte d’études transversales. Or certains facteurs de risque fluctuent dans le temps, par exemple la durée passée à jouer de l’instrument. À ce jour, l’impact des changements de la durée à jouer sur la douleur liée à l’exécution de la musique est peu connu. Les objectifs de ce mémoire sont de (1) décrire les caractéristiques de la douleur musculo-squelettique liée à l’exécution de la musique chez les étudiants en cordes qui font partie de l’élite, et (2) explorer l’effet des changements de la durée à jouer de l’instrument sur la douleur. Pour atteindre ces objectifs, des étudiants ont été recrutés dans trois camps musicaux offrant de la formation supérieure de façon intensive durant la période estivale. Les participants ont complété un questionnaire-maison auto-administré environ 1 mois avant le début du camp afin de caractériser leur douleur (objectif 1 : n=132) ainsi qu’à leur arrivée au camp musical et une semaine plus tard pour étudier relation entre le changement de durée à jouer et le changement de douleur (objectif 2 : n=93). La plupart des participants rapportent de la douleur liée à l’exécution de la musique (86 % à 96 % selon le temps de mesure considéré), d’une durée relativement courte (30 minutes) et d’intensité faible à modérée (moyenne de 33 mm à l’échelle visuelle analogue), touchant principalement les muscles stabilisateurs (cou, épaules, haut du dos). Une augmentation moyenne de 23 heures/semaine de la durée à jouer de l’instrument est rapportée dans le cadre de la participation à un camp musical intensif. Cette augmentation est significativement liée à l’exacerbation de l’expérience de douleur (fréquence et intensité des symptômes), mais elle n’explique que 10 % du phénomène. L’impact fonctionnel de la douleur, soit la perception d’incapacité à jouer à cause de la douleur, est significatif à tous les temps de mesure. Ces résultats démontrent la forte prévalence de la douleur liée à la pratique instrumentale chez les étudiants en cordes qui font partie de l’élite, et confirment le lien entre l’augmentation de la durée à jouer et l’exacerbation de la douleur liée à la pratique instrumentale.

Data in this study show the effects of isoproterenol (ISO), a [bêta]-adrenergic agonist, on the total calcium content of the sarcoplasmic reticulum (SR), denoted [Ca[subscript T]][subscript SR]. Tetramethyl murexide (TMX), a membrane permeable, low affinity Ca[superscript 2+] indicator was used to monitor SR Ca[superscript 2+] content. The fraction of calcium-bound form of TMX in the SR ([f]Ca) is approximately proportional to the concentration of the free Ca[superscript 2+] in the SR ([Ca[superscript 2+]][subscript SR]) which in turn can be used to give [Ca[subscript T]][subscript SR]. Results show that 10 [mu]M ISO increases [Ca[superscript 2+]][subscript SR] by 112% in 30 min. in resting frog skeletal muscle. No significant increase was observed with no Ca[superscript 2+] present in the external solution indicating that ISO caused a Ca[superscript 2+] influx across the surface/T-system membrane. This increase in [Ca[superscript 2+]][subscript SR] occurred with an exponential delay ([tau] = 7.0 min.) and failed to reverse after washing out ISO. These results suggest that ISO stimulates the expression of a channel -permeable to calcium during resting potentials- which would remain active or open even after washing out ISO. These results argue against the involvement of most of voltage-dependent Ca[superscript 2+] channels that are gated by depolarization. Furthermore, we showed that hyperpolarization in ISO further increases Ca[superscript 2+] influx. The increase in rate of influx came on with an exponential delay ([tau] = 1.6 min.), and couldn't be explained simply by the increased driving force for Ca[superscript 2+] or by inward rectification. This delay also argues against the involvement of hyperpolarization-activated channels. The fact that the rate of Ca[superscript 2+] flux did not decrease during hyperpolarization further supports the idea that the Ca[superscript 2+] influx is not due to depolarization-activated Ca[superscript 2+] channel. In the absence of ISO, the level of [f]Ca was the same with and without Ca[superscript 2+] in the external solution, indicative of a lack of Ca[superscript 2+] influx under resting physiological conditions. When the level of [f]Ca was reduced to 30% of the physiological level with 20 mM EGTA, the average value of [f]Ca was the same with or without external Ca[superscript 2+]. These results thereby arguing against the involvement of store operated mechanisms in the regulation of SR Ca[superscript 2+] content in the physiological range. The data show two well distinguished effects when ISO was removed. One is a reversible effect which showed a sudden, transient decrease in SR calcium content (termed"dip"). The"dip" can be described with a single exponential and corresponds with the rate of Ca[superscript 2+] release observed in response to a depolarization to -70 mV. The"dip" appears to require the reversal of the SR calcium pump (SERCA). After the"dip", SR calcium content rose again and reached the same rate as was observed during ISO. This steady rise in SR calcium content appeared to be the other, irreversible effect of ISO. In addition, during the course of ISO stimulation, we observed an increase in myoplasmic pH. One possible explanation could involve the activation of [alpha]-adrenergic receptors by ISO. The receptors activate the PLC-IP3 pathway which, in turn, enhances the Na/H exchanger and thus the removal of H+ ions from the myoplasm. In summary, the data indicate that adrenergic stimulation increases [Ca[subscript T]][subscript SR] in resting fibers by activating Ca[superscript 2+] influx across the surface/T-system membrane and is consistent with the expression of an unknown Ca[superscript 2+] channel. Our results also raise doubts about whether, store-operated mechanisms are involved in fibers depleted to 30% of their normal [Ca[superscript 2+]][subscript SR]. The data also suggest that SERCA is directly enhanced by ISO.

L'obésité est associée à un risque de fragilité musculo-squelettique, en particulier d’arthrose (OA). Notre but est d’explorer leurs contributions des conditions métaboliques et du surpoids. L’obésité MM (mécanique et métabolique) est obtenue par un régime alimentaire. L’obésité M (mécanique) est mimée par hypergravité à 2g. L’OA est induite par acte chirurgicale. Nous avons exploré les effets des obésités MM et M sur le système musculo-squelettique de souris non OA. Les MM ont un os trabéculaire préservé, un os cortical détérioré et des muscles fragilisés. Chez les M, l’os est préservé et les muscles sont renforcés. Les troubles métaboliques sont responsables de la fragilisation de l’os cortical et du muscle. Dans une 2ème partie, les conséquences de l’OA sont évaluées chez des souris non obèses, MM ou M. L’OA chez les non obèses fragilise uniquement l’os trabéculaire. L’OA chez les MM accentue la diminution de l’épaisseur corticale. L’OA chez les souris M fragilise encore plus l’os cortical et le muscle que chez les souris MM. Cependant si on ne considère que les souris OA, la composante MM est toujours plus délétère que la composante M. Finalement, nous avons testé les vibrations corps entiers pendant les 4 dernières semaines comme traitement potentiel des détériorations musculo-squelettiques des MM couplée ou non à l’OA. Les vibrations n’impactent pas l’obésité et l’OA. Un effet musculaire est observé au niveau moléculaire, ces diminutions étant plus importantes chez les OA. Aucun changement de masse musculaire n’est observé. Le tissu osseux n’est pas influencé. / Obesity is associated with a risk of musculoskeletal fragility, especially osteoarthritis (OA). Our goal is to explore their contributions of metabolic and overweight conditions. MM obesity (mechanical and metabolic) is obtained through a diet. Obesity M (mechanical) is mimed by hypergravity at 2g. OA is induced by surgery. We explored the effects of MM and M obesity on the non-OA mouse musculoskeletal system. MMs have preserved trabecular bone, deteriorated cortical bone and weakened muscles. In M, bone is preserved and muscles are strengthened. Metabolic disorders are responsible for the weakening of cortical bone and muscle. In a second part, the consequences of OA are evaluated in non-obese mice, MM or M. OA in non-obese only weakens the trabecular bone. OA in MM accentuates the decrease in cortical thickness. OA in M mice further weakens cortical bone and muscle than in MM mice. However, if we consider only the OA mice, the MM component is always more deleterious than the M component. Finally, we tested entire body vibrations during the last 4 weeks as a potential treatment for musculoskeletal deterioration of MM, whether or not coupled to OA. Vibrations do not affect obesity and OA. A muscular effect is observed at the molecular level, these decreases being greater in OA. No change in muscle mass is observed. The bone tissue is not influenced.

La contraction du muscle cardiaque et squelettique est activée par la libération du calcium (Ca²[indice supérieur +]) du réticulum sarcoplasmique (RS), en réponse à la dépolarisation du sarcolemme pendant la propagation du potentiel d'action (PA) le long des tubules transverses (tubules T). Ce processus s'appelle le couplage excitation-contraction (couplage EC). Le couplage EC dans le muscle cardiaque est différent de celui squelettique en ce sens qu'il nécessite du Ca²[indice supérieur +] extracellulaire ce qui n'est pas le cas dans le couplage EC dans le muscle squelettique. Le but de mon projet de Maîtrise a été principalement de développer et de perfectionner une nouvelle méthode de mesure de la concentration totale de Ca²[indice supérieur +] dans le muscle cardiaque et le muscle squelettique ([Ca[indice inférieur T]]MUSCLE) de différentes espèces (rats, souris et grenouilles); dont la plus grande fraction est emmagasinée à l'intérieur du RS. Cette mesure quantitative a pour objectif à long terme, dans le cas du muscle cardiaque de comprendre les résultats apparemment contradictoires concernant le mécanisme principal de couplage EC et dans le cas du muscle squelettique, de confirmer que la concentration totale de Ca²[indice supérieur +] dans la préparation des cellules isolées correspond au niveau physiologique. De surcroît, dans ce dernier cas, la [Ca[indice inférieur T]]MUSCLE dans les fibres musculaires squelettiques de grenouille obtenu avec la technique de EGTA-Rouge de phénol effectué par Pape et al. (1995) est similaire à celle obtenue à partir de cette nouvelle méthode dans le muscle squelettique entier. Les résultats obtenus en relation avec le poids du muscle sur les souris C57BL6 montrent qu'il y a une grande dépendance du contenu total de Ca²[indice supérieur +] sur le poids du muscle. En effet, le poids du muscle varie de 12.7 mg à 5.2 mg ce qui correspond à 1.34 mM et 4.14 mM respectivement. Ces résultats suggèrent la possibilité d'un mécanisme pour la régulation du [Ca[indice inférieur T]]MUSCLE où le plus petit muscle augmente [Ca[indice inférieur T]]MUSCLE afin d'augmenter sa force spécifique (force normalisée pour la grandeur) pour produire une force similaire aux muscles plus grands. La calséquestrine est une protéine qui tamponne le Ca²[indice supérieur +] à l'intérieur du RS est la source principale de Ca²[indice supérieur +] impliquée dans le couplage EC. En effet, Fenelon et al. (2012) ont estimé que 95% du Ca²[indice supérieur +] dans le RS est lié, avec 5% dans le forme libre (i.e. Ca²[indice supérieur +]), et que plus de 80% du Ca²[indice supérieur +] lié paraît être associé avec la calséquestrine. La raison principale pour développer cette nouvelle méthode a été d'évaluer si le contenu total de Ca intracellulaire est largement réduit dans les muscles KO en CSQ afin de mieux résoudre la controverse sur ce sujet. Contrairement à nos attentes [Ca[indice inférieur T]]MUSCLE a été proche de 2mM dans les muscles contrôles, ce qui est proche de la moyenne mesurée pour les muscles KO en CSQ. Notre hypothèse est qu'il y a une "uprégulation" d'une ou plusieurs protéines de liaison de Ca²[indice supérieur +] dans le RS.

Aujourd’hui encore, le diagnostic des maladies génétiques et la compréhension des mécanismes pathologiques qui en découlent demeurent difficile. On dénombre à ce jour plus de deux cents formes de myopathies, en majorité d’origine génétique, mais dont les gènes ne sont pas toujours identifiés. Dans le cas où le gène causal est connu, il peut subsister des problèmes diagnostics. L'absence d’information génétique peut alors nuire à la prise en charge des malades ainsi qu’au développement d’outils thérapeutiques. Ma thèse a été conduite dans le but d’améliorer ces éléments : j’ai mis en évidence l’implication d’un nouveau gène dans la dystrophie facio-scapulo-humérale ; optimisé le diagnostic des calpaïnopathies en étudiant l’impact de mutations faux-sens sur l’épissage du gène responsable et analysé les interactions protéiques et ioniques mises en place lors de phénomènes d’entrée calcique. Enfin, j’ai participé au développement d’outils thérapeutiques dans le cadre des dysferlinopathies. / Nowadays, diagnosis and pathomechanisms of genetic disorders remain difficult to explore. There are actually more than 200 forms of myopathies, mostly genetics, even if the culprit gene is not always identified. However, even when the causative gene is known, it often remains diagnostic issues because of clinical and genetic heterogeneity and wide mutational spectrum. The lack of genetic information affects patients cares and impairs the development of new therapeutic tools. My thesis was conducted in order to extend these elements: I have shown that a new gene may be involved in facio-scapulo-humeral dystrophy; I have improved calpainopathie’s diagnosis by studying the impact of missense mutations on RNA splicing; I have also analyzed how proteins contributed to calcium entry in the cell. Finally, I contributed with a new therapeutic tools for dysferlinopathies.

Il est maintenant bien établi que les niveaux circulants de peptides natriurétiques (PN) sont diminués lors de l'obésité et qu'une faible quantité est associée avec le développement futur d'un diabète de type 2 (DT2). Cependant aucune étude n'a à ce jour démontré un lien causal et mécanistique entre l'activité biologique des PN et le développement du DT2. Le but de cette thèse est d'étudier le rôle des PN au niveau du tissu adipeux et du muscle squelettique dans un contexte d'obésité et de DT2. Nous avons étudié dans un premier volet le lien entre expression et signalisation du système PN dans le tissu adipeux humain et l'insulinosensibilité. Nous avons pu montrer que l'expression du NPRA dans le tissu adipeux humain corrèle négativement avec l'insulinosensibilité et positivement avec l'expression de gènes impliqués dans la régulation du métabolisme glucidique adipocytaire. L'expression du NPRA diminue avec le grade d'obésité, le prédiabète et le diabète de type 2. Nous avons également mis en évidence un nouveau rôle biologique des PN en montrant qu'ils stimulent spécifiquement le transport de glucose dans l'adipocyte humain. Le mécanisme moléculaire implique l'activation de la signalisation d'Akt de manière GMPc-dépendante. Nous avons dans un deuxième volet mis en évidence que l'expression protéique du NPRA musculaire humain corrèle positivement avec la sensibilité à l'insuline systémique et est très diminuée chez les individus obèses. L'expression du récepteur de clairance aux PN (NPRC) est quant à lui plus élevé dans les muscles de sujets DT2. Ces résultats sont retrouvés chez la souris obèse/diabétique. De plus, nous avons montré qu'une perfusion chronique de BNP chez ces souris améliore leur contrôle glycémique ainsi que leur sensibilité à l'insuline. L'amélioration du métabolisme glucidique chez la souris DT2 s'accompagne d'une diminution de l'accumulation d'espèces lipotoxiques et d'une augmentation de la capacité oxydative lipidique musculaire. Ces résultats sont également reproduits sur des cellules musculaires humaines où un traitement chronique aux PN protège partiellement de la lipotoxicité induite par le palmitate. En résumé, cette thèse révèle que l'expression et l'activation du NPRA au niveau des muscles squelettiques et des adipocytes humains déterminent en partie la sensibilité à l'insuline et jouent un rôle clé dans le maintien de l'homéostasie glucidique. / Natriuretic peptides (NP) levels are reduced in obesity and predict the risk of type 2 diabetes (T2D). Since skeletal muscle was recently shown as a key target tissue of NP, we aimed to investigate adipose and muscle NP receptor (NPR) signaling in the context of obesity and T2D. So, we studied control of glucose metabolism in adipocyte. We firstly demonstrated that NPRA expression is positively correlated with de novo lipogenesis gene expression in human adipose tissue. Then, we showed acute NP treatment in human adipocyte increase glucose uptake and oxidation in a p38 MAPK dependent manner. In parallel to this work, we found that muscle NPRA correlated positively with whole-body insulin sensitivity in humans, and was strikingly down-regulated in obese subjects and recovered in response to diet-induced weight loss. In addition, muscle NP clearance receptor (NPRC) increased in individuals with impaired glucose tolerance and T2D. Similar results were found in obese diabetic mice. Although no acute effect of BNP on insulin sensitivity was observed in lean mice, chronic BNP infusion improved blood glucose control and insulin sensitivity in skeletal muscle of obese and diabetic mice. This occurred in parallel of a reduced lipotoxic pressure in skeletal muscle due to an up­regulation of lipid oxidative capacity. In addition, chronic NP treatment in human primary myotubes increased lipid oxidation and reduced palmitate-induced lipotoxicity. Collectively, our data show that activation of NPRA signaling in skeletal muscle is important for the maintenance of long-term insulin sensitivity by decreasing lipotoxic pressure in skeletal muscle and by increasing glucose utilization in adipocytes.

Dans le muscle squelettique adulte, les cellules souches du muscle, nommées les cellules satellites, résident sous la lame basale des fibres musculaires à l’état quiescent jusqu’à ce qu’un dommage musculaire induise leur activation. Après une phase d’activation, les cellules satellites sont capables de proliférer et de se différencier afin de répondre aux besoins des myonucléi au cours de la régénération musculaire. Les cellules satellites, ou au moins une sous-population, sont actuellement considérées comme la principale population de cellules souches du muscle. Des cellules stromales ont été observées au voisinage des cellules satellites, dans un muscle normal et en régénération, incluant les macrophages, les composantes cellulaires des vaisseaux ainsi que les cellules interstitielles de type fibroblastique. Les cellules stromales participent vraisemblablement à la régulation du destin des cellules satellites. Une étude précédente a suggéré la proximité des cellules satellites et du lit capillaire. Nous avons montré que, quelque soit leur statut (quiescente, activée, cyclante), les cellules satellites sont presque toujours localisées à proximité immédiate d’un capillaire, dans un muscle squelettique normal et en régénération. Leur nombre est corrélé avec le nombre des capillaires par myofibre et varie en fonction de la densité des capillaires dans divers situations pathologiques. Les cellules endothéliales stimulent spécifiquement la croissance des cellules myogéniques par l’intermédiaire de facteurs solubles incluant bFGF, HGF, IGF-I, PDGF-BB, VEGF. Inversement, les cellules myogéniques ont un effet proangiogénique sur les cellules endothéliales in vitro, cette activité augmentant avec la différenciation myogénique. Nous proposons qu’il existe des interactions bidirectionnelles entre les cellules myogéniques et les cellules endothéliales, notamment par l’intermédiaire du VEGF sécrété par les cellules endothéliales et les cellules myogéniques différenciées. De plus du VEGF et son récepteur, l’homéostasie vasculaire est essentiellement régulée par un autre système moléculaire, la famille des Angiopoiétines/Tie. Nous avons exploré le rôle du système Angiopoiétine1/Tie-2 dans la régulation du destin des cellules précurseurs myogéniques. Nous avons étudié le rôle de Angiopoiétine1 (Ang1) et son récepteur Tie-2 dans la régulation du destin de cellules précurseurs myogéniques (mpc). Chez l’homme et chez la souris, Tie-2 et Ang1 sont préférentiellement exprimés par les cellules satellites quiescentes in vivo et par les cellules de réserve (RCs) in vitro. La voie de signalisation Ang1/Tie-2, par l’intermédiaire de la voie ERK1/2, induit une diminution de la prolifération et de la différenciation des mpc, une augmentation du nombre des cellules en phase G0 du cycle cellulaire, une augmentation de l’expression des gènes associés au statut de RCs (p130, Pax7, Myf-5, M-cadhérine) et une diminution de l’expression des gènes associés à la différenciation myogénique. L’inhibition de l’expression de Tie-2, par une approche de RNA interférence, a l’effet strictement inverse. Les cellules situées au voisinage des cellules satellites, telles que les cellules musculaires lisses et les cellules interstitielles de type fibroblastique, stimulent l’expression des gènes associés aux RCs par la sécrétion de Ang1, in vitro. In vivo, le blocage de Tie-2, par l’intermédiaire d’anticorps bloquants anti-Tie-2, induit une augmentation du nombre des cellules satellites cyclantes dans le muscle. Inversement, la surexpression de Ang1, par électroporation d’un plasmide dans le muscle, induit une diminution du nombre des cellules satellites cyclantes. / In adult skeletal muscle, the muscle resident stem cells called the satellite cells reside in a sub-laminal location where they stay quiescent until muscle damage triggers their activation. Upon activation, satellite cells have the ability to proliferate, to differentiate and to respond to both the routine turnover of myonuclei and muscle regeneration. Satellite cells, or at least a subset of them, are now considered as the main myogenic stem cells. Several stromal cells are observed in the vicinity of the satellite cells, in both normal and regenerating muscle, including macrophages, vessel cell components and interstitial cells of fibroblastic type. These stromal cells likely participate to the regulation of satellite cell fate. A previous study suggested a proximity of a number of satellite cells to microvessels. We have shown that satellite cells are strikingly close to capillaries, in both human and mouse, whatever their status (activated, cycling, quiescent). The number of satellite cells is correlated with capillarization of myofibers, regardless to their type, in normal muscle and in paradigmatic physiologic and pathologic situations. Endothelial cells specifically enhanced myogenic cell growth through secretion of at least five soluble factors including IGF-1, HGF, bFGF, PDGF-BB and VEGF. Reciprocally, myogenic cells exhibit a proangiogenic effect on endothelial cells in vitro, this activity increasing with myogenic differentiation. We conclude that there are bidirectional interactions between satellite cells and endothelial cells, notably mediated through secretion of VEGF by both endothelial cells and differentiating myogenic precursor cells. Besides VEGF and its receptor, vascular homeostasis is mainly regulated by another molecular system, the Angiopoietin/Tie family. We explored its involvement in the regulation of myogenic precursor cell fate. We studied the involvement of angiopoietin-1 (Ang1) and its tyrosine kinase receptor Tie-2 in myogenic cell fate. Human and mouse satellite cells expressed both Tie-2 and Ang1 in vivo. During in vitro differentiation, Ang1 and Tie- 2 were differentially expressed by human myogenic cells (mpcs): expression was strongly upregulated in reserve cells (RC), a subpopulation of undifferentiated quiescent cells considered as responsible of the self-renewal of the myogenic cell population. Ang1/Tie-2 signalling, through ERK1/2 pathway, decreased mpc proliferation and differentiation, increased the number of cells in G0 phase of the cell cycle, increased expression of RC-associated markers (p130, Pax7, Myf-5, M-cadherin) and downregulated expression of differentiation-associated markers. Silencing Tie-2 had opposite effects. Cells located in the satellite cell neighbourhood (smooth muscle cells, fibroblasts) upregulated RC-associated markers by secreting Ang1 in vitro. In vivo, Tie-2 blockade and Ang1 overexpression increased the number of cycling and quiescent satellite cells, respectively. We propose that Ang1/Tie-2 signalling regulates myogenic cell self-renewal by controlling the return to quiescence of a subset of satellite cells.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.