Academic literature on the topic 'Cellules musculaires satellites'

Le muscle strié squelettique adulte normal est capable de régénérer après une lésion, recouvrant ainsi complètement sa fonctionnalité. On sait depuis plusieurs décennies que cette capacité est due aux cellules satellites logeant le long des myofibres. Au début des années 2000, la myologie fondamentale a bénéficié du développement de nouvelles technologies et de l’émergence de l’étude des cellules souches adultes, qui ont identifié les cellules satellites comme les cellules souches adultes du muscle strié squelettique. Ces techniques ont également permis d’identifier plusieurs types de cellules souches non-satellites résidant dans le muscle et capables de former du muscle. Cet article présente une chronologie rapide des connaissances sur le sujet et aborde des questions actuelles quant à la biologie des cellules souches du muscle.

Le facteur de croissance myostatine initialement identifié chez la souris, est un régulateur négatif de la masse musculaire. Des mutations naturelles ou expérimentales dans le gène codant ce facteur sont à l’origine d’un phénotype d’hypermuscularité, notamment chez les bovins culards. La myostatine régule la myogenèse et la balance atrophie/hypertrophie musculaire. Elle intervient dès la vie fœtale en contrôlant la prolifération des cellules musculaires et donc le nombre total de fibres musculaires. Pendant la vie postnatale elle participe au contrôle de la taille des fibres musculaires en régulant l’activité des cellules satellites et la synthèse protéique. Elle est également impliquée dans la fonte musculaire. Il semblerait qu’elle intervienne aussi dans le contrôle de l’adipogenèse et de l’ostéogenèse. Cette revue fait le point sur l’état des connaissances actuelles concernant l’expression et l’activité de ce facteur et leur régulation moléculaire. Ces données permettront à terme d’envisager une utilisation raisonnée de ces connaissances en agronomie pour la production de viande.

Le tissu musculaire est constitué de fibres allongées, cylindriques, plurinucléées et organisées en faisceaux entourés par une gaine de tissu conjonctif. On distingue différents types de fibres musculaires, selon qu’elles sont alimentées en énergie par la glycolyse en milieu anaérobie, ou par le cycle de Krebs et la chaîne respiratoire en milieu aérobie. On distingue aussi les fibres à contraction lente de celles à contraction rapide. Les cellules musculaires se développent chez l’embryon à partir de la région somitique. Les cellules myogéniques, non encore différenciées se multiplient au cours du cycle de prolifération. Les cellules qui quittent ce cycle entrent ensuite dans la phase de différenciation pour se transformer en myoblastes. Ces derniers fusionnent pour donner des myotubes qui évoluent enfin en fibres musculaires. La différenciation métabolique et fonctionnelle est sous le contrôle de l’innervation et des hormones. La différenciation musculaire chez les bovins se produit en totalité durant la vie foetale. Le premier tiers de la vie foetale est caractérisé par la présence de myotubes, par une multiplication très rapide des noyaux et une augmentation du nombre des myotubes. Au cours du deuxième tiers de la vie foetale, les myotubes évoluent en fibres musculaires. La multiplication des noyaux est encore très intense, mais l’augmentation du nombre de fibres se ralentit. C’est à ce stade qu’apparaissent les différents types contractiles de fibres. A partir du troisième tiers de la vie foetale, le nombre de fibres reste stable, alors que le nombre de noyaux continue de s’accroître, et cela presque jusqu’au stade adulte, grâce à l’incorporation de nouveaux noyaux issus des cellules satellites. La synthèse protéique est très intense chez le foetus, et reste à un niveau élevé après la naissance. La croissance foetale représente une phase primordiale de la croissance musculaire, avec un accroissement important du nombre de fibres et surtout du nombre de noyaux, et aussi une synthèse protéique très rapide. La croissance postnatale est surtout caractérisée par la maturation des fibres juste après la naissance, et par l’accroissement de leur diamètre jusqu’au stade adulte.

Les microvaisseaux musculaires sont souvent considérés comme une source de nutriments et d'oxygène pour le muscle en croissance et ils semblent être conservés de façon stéréotypée. L'unité microvasculaire du muscle sain et adulte est composée de 6 à 8 capillaires. Dans Gitiaux, et al. (2013) nous montrons que l'organisation et la taille de l'unité microvasculaire sont strictement similaires chez l'homme et la souris. Dans le muscle squelettique adulte, la majorité des cellules satellites sont proches des péricytes et certaines d'entre elles semblent pouvoir établir des contacts directs temporaires avec les péricytes. In vitro, les cellules endothéliales induisent l'activation et la prolifération des cellules satellites en sécrétant de l'Angpt-2 et du PDGF-BB, alors que les péricytes induisent la quiescence et la différenciation des cellules satellites, par l'Angpt-1 et l'IGF-1 respectivement. Ces effets ont été confirmés in vivo, en utilisant les modèles murin Tg:NG2Cre/+::R26RiDTR, Tg:NG2Cre/+::IGF1del/+ et Tg:TNAPCreERT2/+::Angpt1del/+, dans lesquels il existe une hypotrophie musculaire et une activation des cellules satellites. Tous ces résultats soutiennent le dogme que « des cellules souches soutiennent d'autre cellules souches »
Muscle microvasculature is often considered solely as a source of nutrients and oxygen for growing muscle cells and seems to be stereotypically conserved between human and mouse. The adult normal muscle microvascular unit is formed of 6–8 capillaries. In Gitiaux, et al. (2013) we show that microvascular unit organization and size are strikingly similar in human and small animals. In the adult skeletal muscle, the majority of satellite cells are close neighbors of pericytes and some of them are probably able to establish temporary direct contacts with pericytes. During post-natal development, in human and mice, pericytes and satellite cells become progressively closer. In vitro, endothelial cells induce satellite cell activation and proliferation through Angpt-2 and PDGF-BB, while pericytes induce quiescence through Angpt-1 and differentiation of satellite cells through IGF-1. These effects are confirmed by in vivo experiments using Tg:NG2Cre/+::R26RiDTR, Tg:NG2Cre/+::IGF1del/+ and Tg:TNAPCreERT2/+::Angpt1del/+ mice, which exhibit muscle hypotrophy and satellite cell activation. All these results support the emerging concept that “stem cells support other stem cells”

Le gène H19, soumis à l’empreinte parentale, est fortement exprimé durant le développement embryonnaire, cependant, son expression est réprimée après la naissance dans l’ensemble des tissus à l’exception du muscle squelettique, et plus particulièrement des cellules souches musculaires : les cellules satellites. L’objectif de ma thèse a été de déterminer le rôle du gène H19 dans la mise en place et dans la fonction de ces cellules souches durant la myogénèse adulte. En utilisant un modèle murin présentant une délétion du gène H19, les souris H19∆3, notre laboratoire avait montré que le gène H19 est capable de moduler, dans le muscle embryonnaire, l’expression de neuf gènes appartenant à un réseau de gènes soumis à l’empreinte parentale (IGN) impliqué dans la croissance. Au cours de ma thèse, j’ai étudié le phénotype des muscles de ces souris mutantes qui présentent une hyperplasie et une hypertrophie des fibres musculaires. Ce phénotype est accompagné d’une diminution du nombre de cellules satellites qui apparait lors de l’entrée en quiescence de ces cellules. De façon étonnante, nous avons observé une meilleure capacité de régénération, malgré le nombre réduit de cellules satellites, dans les muscles H19∆3 comparée à celle des muscles wt. Cela indique que la capacité d’auto-renouvellement des cellules satellites n’est pas influencée par l’absence du gène H19. De même, nous avons observé une surexpression de plusieurs gènes appartenant à l’IGN lors de la régénération musculaire des muscles mutants comparés aux muscles wt. Ces résultats indiquent que le gène H19 module l’expression des gènes de l’IGN durant l’embryogénèse et par la suite, durant les étapes de régénération de la myogénèse adulte
The imprinted H19 gene is highly expressed during embryonic development. H19 is fully repressed after birth in all tissues, with the exception of skeletal muscle, and especially of the muscle stem cells: the satellite cells. The aim of my thesis was to define the function of the H19 gene in the satellite cells establishment and function during adult myogenesis. Using loss-of-function H19∆3 mice, the laboratory had shown that the H19 gene was able to modulate the expression of several genes belonging to an imprinted gene network (IGN) in the embryonic muscle. During my thesis, I studied the muscle phenotype of these adult mice, which present both fiber hyperplasia and hypertrophy. This phenotype is accompanied by an important reduction of the satellite cell number, probably due to a delay in their entry into quiescence. Unexpectedly, despite the reduction in the number of satellite cells in mutant mice, the self-renewal capacity of the satellite cells is fully retained. In addition, we observe a better regeneration potential of the mutant muscles compared with wt muscles. This is accompanied by the enhanced expression of several genes from the IGN. These results indicate that H19 gene can modulate IGN gene expression both during embryogenesis and after birth, in adult myogenesis

Le déclin de la masse musculaire au cours du vieillissement physiologique, appelé sarcopénie, est un phénomène progressif dont les conséquences sur la santé peuvent être désastreuses. Les cellules souches assurant l’homéostasie musculaire, appelées cellules satellites, perdent progressivement leur capacité́ à régénérer le tissu endommagé. Les mécanismes précis de ce processus dégénératif sont encore mal connus et semblent impliquer des altérations des marques épigénétiques qui régulent l’expression des gènes des cellules satellites.Cette thèse a porté sur les mécanismes conduisant à cette incapacité progressive des cellules satellites à fabriquer de nouvelles fibres musculaires avec l’âge. Les travaux ont été menés autour de deux axes : le rôle d’UTX dans le contrôle de l’expression des gènes musculaires et plus particulièrement leur épissage ; les conséquences des altérations du niveau de triméthylation de la lysine 27 de l’histone H3 (H3K27me3) régulé par UTX dans les cellules satellites de souris dites « gériatriques ».Nous avons ainsi démontré qu’UTX était nécessaire à différentes étapes du processus de différenciation en permettant d’une part d’activer la transcription des gènes et d’autre part de réguler leurs épissages alternatifs en régulant plusieurs facteurs d’épissage.Chez les individus âgés, l’expression d’UTX est altérée avec pour conséquence une modification du profil épigénétique des cellules satellites et une perturbation de leur programme d’expression génique. Enfin, des résultats préliminaires suggèrent qu’UTX participe aussi au « syndrome inflammatoire chronique » observé chez les souris âgées, en régulant l’expression de facteurs pro et anti-inflammatoires comme l’IL-6. Ces travaux ont permis de mettre en évidence le rôle d’UTX à différents niveaux de régulation de l’expression des gènes dans les cellules musculaires et d’expliquer en partie les défauts de régénération liés à l’âge
The decline in muscle mass during physiological aging, called sarcopenia, is a progressive phenomenon whose consequences on health can be disastrous. Muscle stem cells, also called satellite cells, ensure muscle homeostasis. They gradually lose the ability to regenerate damaged tissue with age. The precise mechanisms of this degenerative process are still poorly understood but it seems to imply alterations of the epigenetic marks regulating gene expression in satellite cells.This thesis has focused on the mechanisms leading to this progressive incapacity of the satellite cells to make new muscle fibers with age. The work is divided in two major parts: the role of UTX on the expression of muscle genes and more particularly their splicing and the consequences of the alterations in the trimethylation level of histone H3 lysine 27 (H3K27me3) regulated by UTX in the satellite cells of so-called "geriatric" mice.We have thus demonstrated that UTX is necessary at different stages of the differentiation process to activate gene transcription and alternative splicing.In elderly individuals, the expression of UTX is altered, resulting in modifications of the epigenetic profile of the satellite cells and a disruption of their gene expression program. Finally, preliminary results suggest that UTX also participates in the "chronic inflammatory syndrome" observed in elderly mice, regulating the expression of pro-inflammatory factors such as IL-6.This work allowed us to highlight the role of UTX at different levels of regulation of gene expression in muscle cells, explaining at least in part the defects of regeneration related to aging

La sarcopénie est une maladie dégénérative liée à l’âge qui se caractérise par une perte progressive et involontaire de la masse et de la force musculaire. Elle s’accompagne d’une atteinte de la régénération musculaire et d’une accumulation des espèces réactives de l’oxygène. Les cavéoles sont des invaginations de la membrane plasmique. Dans le muscle, elles jouent un rôle dans la différenciation des cellules satellites et dans le maintien de l’unité contractile dans le muscle différencié. Certaines formes de myopathies sont consécutives à l’absence de cavéoles dans le muscle. Elles sont également impliquées dans la médiation de signaux liés à la régulation du stress oxydant. Afin de mieux comprendre les mécanismes régulant la mise en place de la sarcopénie, nous avons étudié ici les relations existant entre le stress oxydant et les cavéoles. Des cellules musculaires de souris ont été traitées par l’H2O2 et une diminution du taux des cavéolines-1et -3 a été mise en évidence dans des myoblastes et les myotubes, respectivement. Il apparaît donc que les protéines constitutives des cavéoles sont effectivement sensibles au stress oxydant dans les cellules musculaires. En présence d’H2O2, la fonction des cavéoles (endocytose et résistance au stress mécanique) était également significativement altérée dans des myoblastes. L’ensemble des résultats obtenus suggère que le stress oxydant aurait un effet sur les cavéoles, ce qui pourrait entraîner des conséquences sur la régénération et le maintien de l’intégrité musculaire au cours du vieillissement
Sarcopenia is an age-related degenerative disease which is characterized by a progressive and involuntary loss of muscle mass and strength. It is accompanied by an impairment of muscle regeneration and accumulation of reactive oxygen species. Caveolae are invaginations of the plasma membrane. In muscle, they play a role in the differentiation of satellite cells and in maintaining the contractile unit of the differentiated skeletal muscle. Some myopathies are resulting from the absence of caveolae in muscle. Caveolae are also involved in mediating signals related to the regulation of oxidative stress. To better understand the mechanisms involved in the development of sarcopenia, we investigated here the relationship between oxidative stress and caveolae. Mouse muscle cells were treated with H2O2 and decreased levels of caveolin-1 and -3 were demonstrated in myoblasts and myotubes, respectively. It therefore appears that caveolae constituent proteins are actually sensitive to oxidative stress in muscle cells. In the presence of H2O2, caveolae functions (endocytosis and resistance to mechanical stress) were also significantly degraded in myoblasts. Altogether, these data suggest that oxidative stress would affect caveolae, which could have consequences on regeneration and maintenance of muscle integrity during aging

Notre travail a ete oriente vers un objectif, comprendre le role de l'urokinase (upa) et de la fibronectine au cours de la differenciation des cellules satellites humaines. Dans une premiere partie, nous avons mis au point un modele simple et reproductible de culture primaire de cellules humaines. Nous avons caracterise le comportement de ces cellules dans nos conditions de culture. Dans une deuxieme partie, nous avons montre que les interactions entre l'upa, son recepteur specifique membranaire et l'inhibiteur de type 1 sont essentielles pour le processus de differenciation des cellules satellites. L'internalisation du complexe recepteur/upa/inhibiteur semble egalement importante pour ce processus. Nous avons discute de la necessite, pour la differenciation des cellules satellites, de la presence, sur les cellules, du recepteur multiligand responsable de l'internalisation du complexe. Dans une troisieme partie, nous avons montre un role possible pour un fragment issu du clivage de la fibronectine par la cathepsine d. Ce fragment possede une activite gelatinase potentielle et favoriserait la differenciation des cellules satellites. Dans nos conditions de travail, l'interaction de la fibronectine avec son recepteur membranaire ne semble pas indispensable au processus de differenciation. Nous avons termine ce travail en discutant du role et des interactions possibles entre ces deux systemes lors de la differenciation des cellules satellites humaines. Nous mettons en avant une action synergique possible de ces deux systemes

Cette thèse en co-tutelle a été effectuée à l’Université de Technologie de Compiègne (UTC - France) et à l’Université Fédérale de Pernambuco (UFPE - Brésil). En France, les activités ont été réalisées dans l’unité de Biomécanique-Bioingénierie (CNRS UMR 6600) de l’UTC, et au Brésil, dans le Laboratoire de Physiologie de la Nutrition Naíde Teodósio (LAFINNT) du Département de Nutrition de l’UFPE, dans le Laboratoire d’Immunopathologie Keizo Asami (LIKA-UFPE) et au sein du Centre de Recherche Aggeu Magalhães (Fiocruz PE). Une déficience nutritionnelle pendant la période critique du développement des systèmes organiques, comme par exemple les systèmes immunitaire et musculaire squelettique, peut générer des conséquences délétères au niveau structural et fonctionnel de ces systèmes chez l’adulte (OZANNE et HALES, 2002 ; LUCAS, 2005). Ainsi, il a été mis en évidence qu’une dénutrition protéino-calorique provoquait une réduction de l’immunité à médiation cellulaire, de la fonction phagocytaire, de celle du système du complément, de la production d'anticorps, de la libération de cytokines et de l'expression des molécules d'adhésion cellulaire (CHANDRA, 2002 ; LANDGRAF et al. , 2005). Dans cette situation, les mécanismes de défense pulmonaire sont touchés avec une diminution du nombre de macrophages alvéolaires (MA). De plus, plusieurs fonctions des macrophages sont affectées par la dénutrition néonatale (MELO et al. , 2008; FERREIRA E SILVA et al. , 2009). Pour combattre l’infection, les macrophages peuvent fusionner en réponse à des agents pathogènes et corps étrangers, donnant lieu à des ostéoclastes (os) ou des cellules géantes multinucléées (CGM) (dans divers tissus). Des études montrent que la Ecadhérine contribue à la formation des CGM par l’intermédiaire de la cytokine IL-4 (MORENO et al. , 2007; HELMING et GORDON, 2009). En plus de l’IL-4, l’interféron γ (IFN-γ) peut également induire la formation des CGM (HELMING et GORDON, 2008, 2009). D’autre part, une dénutrition précoce est capable de diminuer la capacité de différenciation des cellules musculaires et de réduire le nombre de fibres présentes dans le muscle (WILSON et al. , 1988; BAYOL et al. , 2004). Les rats dont les mères ont été dénutries par un régime à base de caséine 8% présentent une réduction du nombre de fibres musculaires et une diminution de la formation de myotubes secondaires (WILSON et al. , 1988). De plus, Bayol et al. (2004) ont montré que la dénutrition pendant la gestation réduisait la cellularité dans le muscle après 3 semaines de restauration nutritionnelle. Cependant, peu d’études ont été consacrées à l’effet d’une dénutrition infligée pendant la période de lactation, sur les propriétés des cellules musculaires de l’adulte. Certaines molécules d'adhésion cellulaire telles que les cadhérines et les intégrines sont importantes pour la première phase de fusion des cellules musculaires squelettiques (myoblaste x myoblaste), conduisant à la néoformation de myotubes. Horsley et al. (2003) ont démontré que ces myotubes primaires sécrétaient de l’IL-4, qui interagit avec son récepteur (IL-4Rα) présent sur les myoblastes pour promouvoir leur fusion avec les myotubes préexistants (myoblaste x myotube), augmentant ainsi la taille des myotubes. Les facteurs de transcription Pax7 et myogénine sont importants pour le développement musculaire. Pax7 est exprimé dans les cellules satellites quiescentes et en phase de prolifération (FOSCHINI et al. , 2004). La myogénine est exprimée dans tous les myoblastes depuis le début de leur différenciation et son expression est maintenue lors de la fusion des cellules, marquant aussi la fin de la prolifération des myoblastes (TE PAS et al. , 1999). Le but de notre étude a été de déterminer quelle influence pouvait, chez des rats jeunes et adultes, avoir l’application d’un régime hypoprotéiné au cours de la période de lactation, sur l’expression/production des molécules de fusion dans les macrophages alvéolaires et sur celle de protéines-clés impliquées dans le développement et la différenciation des cellules musculaires squelettiques. Nous avons utilisé 36 rats, mâles, Wistar, allaités par des mères ayant été nourries avec un régime contenant 17% de caséine dans le groupe contrôle (C) ou 8% de caséine dans le groupe dénutri (D), pendant la période de l’allaitement. Après le sevrage, les animaux ont été restaurés avec l’alimentation Labina ou de Teklad Global, jusqu’à 42 jours (n=12), 60 jours (n=12) et 90 jours (n=12). La moitié de ces animaux (n=18) a subi une trachéotomie dans le but de pratiquer un lavage bronchoalvéolaire pour ensuite cultiver des macrophages alvéolaires pendant 4 jours. L’autre moitié (n=18), a servi à prélever tous les muscles des deux pattes postérieures de l’animal et à maintenir en culture les cellules musculaires squelettiques pendant 10 jours. Le poids des rats a été enregistré tous les cinq jours pendant les 21 premiers jours après la naissance, puis une fois par semaine, afin de surveiller le gain de poids pendant la phase de récupération nutritionnelle. Le nombre total de cellules a été évalué indirectement par la libération de l’enzyme lactate déshydrogénase (LDH) après lyse cellulaire provoquée. Nous avons examiné l’expression de Pan-cadhérine (dans les macrophages) et de Pan-cadhérine, β1-intégrine, IL-4Rα, Pax7 et myogénine (dans les cellules musculaires) par Western Blot. Les productions d’IL-4 (dans les macrophages et les cellules musculaires) et IFN-γ (dans les macrophages) ont été mesurées par ELISA. Les résultats de cette thèse sont rapportés dans (02) articles originaux. Le premier (développé à l’UFPE) intitulé “Long-term effects of a neonatal low-protein diet in rats on the number of macrophages in culture and the expression/production of fusion proteins” indique que la dénutrition pendant la lactation affecte le nombre de macrophages dans les cultures cellulaires et la production de protéines de fusion chez les rats jeunes et adultes, mais ne modifie pas l’expression des cadhérines. Le deuxième (développé à l’UTC), intitulé “Effect of a neonatal low-protein diet on the morphology of myotubes in culture and the expression of key proteins that regulate myogenesis in young and adult rats” montre que la dénutrition néonatale ne modifie pas l’expression de protéines clés du processus myogénique mais change la morphologie et réduit le nombre de myotubes dans les cultures obtenues à partir des animaux âgés de 60 jours. Des analyses complémentaires portant sur les paramètres de contraction des myotubes mesurés chez les animaux dénutris et leurs témoins ont été réalisées dans le cadre du projet de thèse de Simone Fraga. En conclusion, la dénutrition néonatale provoque des séquelles chez les organismes jeunes et adultes, même après restauration nutritionnelle. Ces changements observés à partir de cultures cellulaires sont évidents dans le développement des macrophages alvéolaires et dans la myogenèse. Comme perspectives de ce travail, il peut être envisagé d’évaluer les répercussions de la dénutrition induite dans la période pré-natale sur la fusion des macrophages et des cellules musculaires squelettiques lorsque les animaux sont soumis à une activité physique, mais aussi chez des animaux rendus septiques (durant l’infection on peut noter une perte de muscle généralisée et l’activité physique pourrait moduler ce processus); de réaliser des co-cultures de macrophages alvéolaires et de myotubes nouvellement formés et vérifier l’effet de la dénutrition précoce sur l’index de fusion de ces cellules in vitro. En effet, selon Chargé (2003), la voie de signalisation qui active la fusion des cellules musculaires active aussi celle des macrophages, ce qui suggère la possibilité de fusion illégitime entre macrophages et myotubes
In this thesis, we evaluated the late effects of neonatal undernutrition on the expression/production of fusion molecules and transcriptional factors in alveolar macrophages and skeletal muscle cells. Thirty-six male Wistar rats were suckled by mothers fed diets containing 17% casein, control group (C) or 8% casein, undernourished group (UN) during lactation. After weaning, all animals received a normoproteic diet (Labina or Teklad Global), at 42 days (n=12), 60 days (n=12) and 90 days (n=12). Half of these animals (n=18) were submitted to a tracheostomy for the removal of bronchoalveolar lavage and subsequent culture of alveolar macrophages for 4 days. In the other half (n = 18), all muscles of both legs were removed and the skeletal muscle cells cultured for 10 days. This resulted in two original articles. The first of these, entitled “Long-term effects of a neonatal low-protein diet in rats on the number of macrophages in culture and the expression/production of fusion proteins”, allowed us to observe that undernutrition during lactation altered the number of macrophages in culture and the production of fusion proteins in young and adult rats, but did not modify the expression of cadherin adhesion molecules. The second article, entitled “Effect of a neonatal low-protein diet on the morphology of myotubes in culture and the expression of key proteins that regulate myogenesis in young and adult rats”, demonstrated that neonatal undernutrition did not modify the expression of key proteins of the myogenic process but altered the morphology and reduced the number of myotubes in culture from 60-day-old rats. In conclusion, neonatal undernutrition caused sequelae in young and adult organisms, even after nutritional recovery. These changes were evidenced in the development of alveolar macrophages in culture and myogenesis

La réparation du muscle squelettique est possible grâce aux cellules satellites et aux cellules stromales résidentes (mrSC), responsables de la régénération myogénique et du remodelage de la matrice extracellulaire (MEC) respectivement. Le maintien à l’état quiescent et la différenciation de ces cellules sont finement régulés par les signaux provenant de leur microenvironnement, aussi appelé niche. Nous avons posé l’HYPOTHÈSE selon laquelle les altérations de ce microenvironnement se répercutent sur le comportement des cellules progénitrices et modulent leur capacité à régénérer le muscle squelettique. Le muscle âgé est caractérisé par la présence de tissu adipeux, une accumulation excessive de MEC (fibrose) ainsi qu’un faible potentiel régénératif. Nous avons donc caractérisé les cellules progénitrices présentes dans le muscle âgé. Nos résultats montrent que les cellules progénitrices myogéniques (CPM) du muscle âgé tendent à se différencier plutôt qu’à proliférer. De plus, nous avons montré une augmentation de la population des mrSC dans le muscle âgé, pouvant expliquer la présence plus importante de tissu adipeux et de MEC. Le muscle de souris dystrophique est caractérisé par des cycles perpétuels de dégénérescence/régénération conduisant à une fibrose du tissu. Puisqu’une modulation de la voie Wnt canonique est responsable de la fibrose de différents organes, nous avons caractérisé son implication dans le muscle des souris dystrophiques. Nous avons montré que l’activation de cette voie induit une augmentation de la prolifération des mrSC ainsi que de leur synthèse de collagène in vitro et in vivo. À l’opposé, l’inhibition de l’activité Wnt canonique induit une diminution de la population des mrSC et du dépôt fibreux. En somme, la voie Wnt canonique favorise la fibrose du muscle dystrophique par l’intermédiaire des mrSC. Des études récentes ont montré que des modifications biomécaniques du microenvironnement peuvent altérer les propriétés souches des CPM. Nous avons examiné l’influence de la rigidité du microenvironnement sur le comportement des CPM. Des analyses en microscopie à force atomique ont montré que la perte de tension des fibres ex vivo causait une légère augmentation de la rigidité du microenvironnement des cellules satellites, favorable à leur prolifération. Nous avons corrélé ces résultats avec une approche in vivo où l’on a causé la perte de tension des fibres par ténotomie. Nos conclusions suggèrent que la rigidité du microenvironnement influence l’activation des cellules satellites et leur état prolifératif. Ces observations ont été mises à profit afin de développer une méthode originale pour isoler les CPM. Celle-ci permet d’obtenir rapidement et à partir de seulement quelques fibres, un nombre important de CPM hautement purifié. En résumé, ces travaux ont permis une meilleure compréhension des facteurs présents dans le microenvironnement des cellules progénitrices et contribuants à la réparation du muscle squelettique.

Deux modeles myogeniques complementaires sont presentes. Ils reposent sur l'existence des cellules satellites (cellules myogeniques mononucleees du muscle adulte). La mise en culture in vitro des cellules satellites, apres extraction a la pronase, fournit des cultures primaires myogeniques a 90 pour cent. Par dosage immunoenzymatique, il est demontre que les cellules satellites en culture ne produisent du afgf que pendant leur proliferation. Les myotubes se couvrent d'une basale, observable en microscopie electronique et contenant de la laminine. Une analyse clonale permet de deceler des differences entre les proprietes de proliferation et de fusion des cellules satellites issues de l'extensor digitorum longus (edl, muscle rapide) et du soleus (sol, muscle lent). Un modele de regeneration apres ecrasement total du muscle est presente. L'utilisation de deux marqueurs, l'un myogenique et intracellulaire (desmine), l'autre extracellulaire (laminine), met en evidence les differences de comportement myolytique et de capacites regeneratives des deux muscles edl et sol. La myolyse du sol est rapide, importante, et heterogene. Les basales sont fortement remaniees. La reconstruction musculaire commence rapidement, preferentiellement dans les zones ou la basale est conservee. Le processus de regeneration stagne vers 16 jours. Le muscle regenere montre une fibrose importante. Dans l'edl, les basales sont conservees lors de la myolyse. La reconstruction, plus lente, progresse regulierement de facon centripete. Elle a lieu a l'interieur des anciennes basales. Le muscle regenere retrouve une structure quasi-normale des 16 jours; cette structure semble stable dans le temps. Ce modele souligne l'importance probable du turn-over des basales. La comparaison de ces deux modeles plaide pour l'existence de populations de cellules satellites aux proprietes differentes dans l'edl et dans le sol

Nous avons etudie le comportement in vitro de cellules satellites issues de 2 souches de dinde, une souche lourde et une souche legere et de 2 muscles, un muscle lent anterior latissimus dorsi et un muscle rapide, pectoralis superficialis. En culture primaire nous avons mis en evidence que la proliferation cellulaire s'effectuait par vagues pour les 2 muscles. Cependant, les courbes de proliferation des cellules du muscle a. L. D. Et du muscle pectoral superficiel, presentent des caracteristiques propres a chacun des muscles. L'etude de la differenciation biochimique a revele que les cellules de dindes de souche lourde se differenciaient plus precocement que celles de dindes de souche legere. D'autre part, la sensibilite des cellules satellites aux hormones thyroidiennes est variable en fonction des sexes et des souches. En culture clonale nous avons mis en evidence des capacites de proliferation des cellules satellites extremement variables, permettant de differencier des cellules peu et tres proliferatives. Pour le muscle pectoral, la repartition des 2 fractions cellulaires est identique dans les 2 souches de dinde. Dans le muscle a. L. D. , les clones peu proliferatifs sont plus nombreux chez les animaux de souche lourde. Apres repiquage, les cellules issues des clones peu proliferatifs proliferent peu, tandis que celles issues de grands clones sont composees pour 3/4 de cellules qui proliferent peu et 1/4 de cellules tres proliferatives. L'extrait de muscle broye n'a pas d'effet sur les clones peu proliferatifs alors qu'il est fortement mitogene pour les clones tres proliferatifs. Et, d'autre part, la proportion de clones peu et tres proliferatifs varie en fonction de l'age.