Academic literature on the topic 'Myopathies myofibrillaires'

Les myopathies myofibrillaires sont un groupe de pathologies cliniquement et génétiquement hétérogènes mais partageant des caractéristiques histologiques communes. On retrouve au niveau du muscle des modifications de la structure des myofibrilles associées à une accumulation intracellulaire de protéines. Les manifestations cliniques sont variables d’un individu à l’autre mais marquées par une faiblesse musculaire généralement lentement progressive. À l’heure actuelle, neuf gènes codant des protéines faisant partie de la strie Z ont été identifiés à ce jour comme responsables de myopathie fibrillaire.

Les myopathies myofibrillaires à surcharge en desmine sont des maladies neuromusculaires rares se manifestant par un affaiblissement progressif des muscles squelettiques. Ces pathologies se caractérisent par des accumulations protéiques intracellulaires riches en desmine et une dégradation fonctionnelle et structurale du tissu musculaire. A ce jour, les mécanismes physiopathologiques de c »es maladies dégénératives sont incompris. Afin d’obtenir des données originales et complémentaires sur la desmine et les pathologies associées, nous avons utilisé trois nouvelles approches expérimentales : (1) La micro-diffusion des rayons X pour étudier la structure moléculaire de la desmine in situ. Ces expériences ont principalement donné lieu à une description des dégâts provoqués par un microfaisceau de rayons X synchrotron sur la structure des protéines dans des tissus biologiques ; (2) La micro-fluorescence X pour cartographier finement la distribution intracellulaire d’éléments chimiques tels que le calcium dont la desmine pourrait partiellement contrôler l’homéostasie. Nous avons spécifié les conditions d’analyse des tissus musculaires humains préparés suivant les protocoles médicaux usuels et analysé des échantillons pathologiques ; (3) L’étirement cyclique de myoblastes exprimant stablement de la desmine mutée pour tester la fonction mécanique des filaments intermédiaires de desmine et l’effet de la fatigue mécanique sur l’agrégation de la protéine mutée. Nos résultats montrent que la présence d’une mutation dans la desmine modifie la réponse cellulaire au stress mécanique, et que la fréquence d’agrégation de la desmine mutée augmente avec la durée de sollicitation
Desmin related myopathies are rare neuromuscular diseases, which are manifested by progressive weakness of skeletal muscles. Thes diseases are characterized by intracellular protein-rich aggregates containing desmin, associated with functional and structural deterioration of muscle tissues. Today, the pathophysiological mecanisms of these degenerative diseases are still misunderstood. To obtain original data and additional information on desmin and associated diseases, we have used three new experimental approaches : (1) X-ray micro-diffraction to study the molecular structure of desmin in situ. These experiments have mostly resulted in a description of radiation damages on protein structure in biological tissues caused by X-ray synchrotron micro-beam ; (2) X-ray micro-fluorescence to map accurately the intracellular distribution of chemical elements such as calcium whose homeostasis may be partially controled by desmin. We determined the conditions to use this technique on human pathological muscles? Prepared according to usual medical protocols ; (3) Cyclic stretching of myoblasts stably transfected with either the wild-type desmin or a mutated desmin to study the mechanical function of desmin intermediate filaments and the effects of mechanical stress on the aggregation of the mutant protein. Our results show that the presence of a mutation in the desmin alters the cellular response to a mechanical stress, and the appearance frequency of aggregates in mutates cells increases with the load duration

Les myopathies myofibrillaires constituent un groupe de maladies musculaires squelettiques rares d'origine génétique se manifestant essentiellement à l'âge adulte et à l'évolution lente. Bien que ces pathologies puissent être associées à différents gènes, elles partagent toujours les caractéristiques suivantes : désorganisation du réseau de myofibrilles, accumulation de produits de dégradation et agrégation de diverses protéines. Nous avons créé un modèle cellulaire pour l'étude de l'impact de l'expression de protéines pathogènes dans le contexte musculaire squelettique. Ce modèle a montré d'excellentes caractéristiques et a été mis à profit pour l'étude de six variants de desmine (Des-S46Y, Des-D399Y et Des-S460I) et d'aB-cristalline (αBC- R120G, αBC-Q151X et αBC-464delCT) impliqués dans ces pathologies. Ce modèle met en lumière l'importance du contexte cellulaire complet et de la quantité de protéines exprimées vis-à-vis de l'agrégation. Nous avons été en mesure au cours de ces expérimentations de définir la réponse de ces variants à différents stress susceptibles d'être rencontrés durant l'activité musculaire (thermique, oxydatif et mécanique). De plus, un composé a montré une action anti-agrégative efficace dans un certain nombre des situations testées : le N-acétyl-L-cystéine. Le spectre des réponses aux stress et aux composés anti-agrégatifs testés de ces variants protéiques montrent que l'approche thérapeutique doit être finement analysée et préparée en fonction de nombreux paramètres. L'ensemble des modèles et des résultats obtenus permettent ainsi d'orienter les futures étapes de recherches précliniques sur les myopathies myofîbrillaires liées aux gènes DES et CRYAB
Myofibrillar myopathies are a group of rare genetic diseases affecting skeletal muscles with mainly adult onset and slow evolution. Although these pathologies can be associated with different genes, they still share the following characteristics: disruption of the myofibrils network, degradation products accumulation and aggregation of various proteins. We have created a cellular model for the study of the impact of the expression of pathogenic proteins in the skeletal muscle context. This model bas shown excellent characteristics and bas been used for the study of six variants of desmin (Des-S46Y, Des-D399Y and Des-S460I) and αB-crystallin (αBC-R120G, αBC-Q151X and αBC-464delCT) involved in these pathologies. This model highlights the importance of the full cellular context and the quantity of proteins expressed towards aggregation. We have been able during these experiments to define the response of these variants in different stress likely encountered during muscle activity (thermal, oxidative and mechanical). In addition, a compound bas shown effective anti-aggregation action in several tested situations: N-acetyl-L-cysteine. The spectrum of responses to stress and to anti-aggregation compounds tested of these protein variants show that the therapeutic approach must be finely parsed and prepared according to many parameters. All of the models and achieved results allow orienting the future stages of preclinical research on myofîbrillar myopathies associated with DES and CRYAB genes

Les myopathies myofibrillaires liées à la desmine, également appelées desminopathies, sont des maladies génétiques rares causées par des mutations du gène DES qui se caractérisent principalement par l'apparition progressive d'une faiblesse musculaire. Dans de nombreux cas, ces pathologies sont également associées à une cardiomyopathie dilatée, conduisant à une insuffisance cardiaque, qui est une cause majeure de décès chez ces patients. En effet, outre les troubles de la contractilité cardiaque communs à toutes les cardiomyopathies dilatées, celles induites par une mutation du gène DES se caractérisent par la présence d'agrégats protéiques, de dysfonction mitochondriale et de désorganisation des myofibrille. À ce jour, aucun traitement efficace, qu'il soit pharmacologique ou chirurgical, ne peut inverser cette maladie cardiaque progressive. L'objectif de cette thèse est d'abord de mettre en évidence les mécanismes physiopathologiques impliqués dans l'émergence et le maintien de la maladie. Puis de mettre en avant les phénotypes morphologiques cellulaires DESE439K, dans le but de les moduler par un traitement avec des composés annotés. Ces essais permettent de déduire et de valider des cibles biologiques préalablement identifiées, afin d'ouvrir la voie vers de nouvelles approches thérapeutiques. Dans ce contexte, l'objectif précis était de se focaliser sur l'état de la protéostasie et des systèmes de contrôle de la qualité protéique (PQC). Pour atteindre ces objectifs, cette étude a utilisé exclusivement des modèles in vitro de cardiomyopathie dilatée induite par la mutation DESE439K, se reposant sur des cardiomyocytes dérivés de cellules souches pluripotentes induites humaines (iPSC-CM) cultivées en monocouches 2D ou en myocarde humain (EHM). Ainsi, après avoir validé que les modèles récapitulaient les caractéristiques de la cardiomyopathie dilatée, il a été montré que dans un contexte de mutation DESE439K, la protéostasie cellulaire était perturbée et la PQC activée, notamment le processus d'autophagie. Une approche d'imagerie à haut contenu a ensuite été mise en œuvre pour mieux caractériser et quantifier les propriétés phénotypiques des iPSC-CM porteurs de la mutation DESE439K. Cette méthode nous a permis de quantifier les effets de composés chimiques annotés et de sélectionner ceux capables d'inverser le phénotype cellulaire. L'identification des mécanismes d'action de ces composés a confirmé l'implication des processus de réponse au stress mitochondrial et du réticulum endoplasmique dans l'établissement des phénotypes pathologiques
Myofibrillar myopathies linked to desmin, also known as desminopathies, are rare genetic diseases caused by mutations in the DES gene primarily characterized by the progressive appearance of muscle weakness. In many cases, these pathologies are also associated with dilated cardiomyopathy, leading to heart failure, which is a major cause of death in these patients. Indeed, in addition to the disorders of cardiac contractility common to all dilated cardiomyopathies, those induced by a DES gene mutation are characterized by the presence of protein aggregates, mitochondrial dysfunction and myofibril disorganization. To date, no effective treatment, pharmacological or surgical approach, can reverse this progressive and disabling heart disease. The purpose of this PhD was first to highlight pathophysiological mechanisms involved in the establishment and maintenance of the disease. Then to better shed light on the cellular DESE439K morphological phenotypes, with the aim of modulating them by treatment with annotated compounds. These assays allow us to deduce and validate biological targets previously identified, in order to open the way toward new therapeutic approaches. In this context, the precise aim was to focus on the state of proteostasis and protein quality control systems (PQC).To reach these objectives, this study exclusively used in vitro models of DESE439K mutation-induced dilated cardiomyopathy based on cardiomyocyte derived from human induced pluripotent stem cells (iPSC-CM) cultured as 2D monolayers or as engineered human myocardium (EHM). Thus, after validation that the models recapitulated the hallmarks of dilated cardiomyopathy, it was shown that in a DESE439K mutation context, cellular proteostasis was disrupted and PQC activated, notably the autophagy process. A high-content imaging approach was then implemented to better characterize and quantify the phenotypic properties of iPSC-CM carrying the DES E439K mutation. This method allowed us to quantify the effects of annotated small compounds and to select those capable of reversing the cellular phenotype. The identification of the mechanisms of action of these compounds confirmed the involvement of mitochondrial and endoplasmic reticulum stress response processes in the establishment of pathological phenotypes.In conclusion, this study highlights the importance of regulating cellular proteostasis and mitochondrial homeostasis in dilated cardiomyopathy caused by the DES gene mutation, which could represent an interesting therapeutic approach

La myopathie myofibrillaire est une maladie neuromusculaire à évolution lente caractérisée par de graves troubles musculaires causés par des mutations dans le gène codant pour des protéines du cytosquelette. L'un des gènes affectés en relation avec le développement de la MFM est DES. Des mutations dans le gène de la desmine entraînent des myopathies des muscles squelettiques et cardiaques. Cependant, les évènements qu'elles entraînent et qui sont à l’origine des phénotypes pathologiques cardiaques restent mal connus. Mon objectif est de créer un modèle in vitro de MFM basé sur des cellules souches pluripotentes humaines afin d'étudier le rôle des mutations spécifiques dans la desmine sur le développement et la fonction des cellules cardiaques. Pour atteindre cet objectif, en collaboration avec les docteurs A. Behin, K. Wahbi et la société Phenocell, nous avons généré des iPSC à partir des cellules sanguines périphériques de patients souffrant d'une forme de cardiomyopathie induite par une mutation de la desmine. Les lignées iPSC générées contenant les mutations du gène codant la desmine ont permis d’étudier le rôle d’une mutation dans la spécification et la fonction des cardiomyocytes. La bioénergétique mitochondriale, la structure cellulaire et la fonction contractiles ont été évaluées au niveau cellulaire. En conclusion, il convient de noter que les mutations de la desmine conduisent à une désorganisation des structures des sarcomères dans les cardiomyocytes et à une perturbation de l'expression des protéines mitochondriales. Ce qui conduit à une altération des fonctions de la mitochondrie. Ces données permettent d’améliorer notre compréhension des mécanismes moléculaire qui sous-tendent le développement de la MFM
Myofibrillar Myopathy is a slowly progressive neuromuscular disease characterized by severe muscular disorders caused by mutations in the gene encoded cytoskeletal proteins. One of the genes described in connection with the development of MFM is DES. Mutations in the desmin gene lead to skeletal and cardiac muscles myopathies. However, the cardiac pathological consequences caused by them remain poorly understood. My objective is to create an in vitro human stem cell model of MFM to specifically investigate the role of patient-specific mutations in desmin on cardiac lineage development and function. To achieve that objective, in collaboration with Drs. Behin and K. Wahbi and Phenocell, we generate patient-specific iPSC from peripheral blood cells of the patient suffering severel form of desmin-deficient cardiomyopathy. The generated iPSC lines carrying DES gene mutations enable a powerful examination of the role of desmin mutation on cardiomyocyte specification and function. Bioenergetic, structural, and contractile function will be assessed in a single cell. In conclusion, it should be noted that desmin mutations lead to a disorganization of sarcomere structures in cardiomyocytes and to a perturbation of mitochondrial protein expression. This leads to a distortion of functions in the mitochondria. These data facilitate the understanding of the molecular pathway underlying the development of desmin-related myopathy. And the system we have created could also allow us to better evaluate the correlation between the desmin genotype and phenotype in terms of effect on the heart

Chez le poisson zèbre, le muscle squelettique axial est composé de deux types de fibres musculaires différentes, les fibres lentes et les fibres rapides, organisées le long de l’axe antéro-postérieur et délimités par des frontières somitiques. Les cellules cuboïdes adaxiales, précurseurs des fibres lentes, sont les premières cellules musculaires à se différencier. En cours de somitogenèse elles s’allongent et migrent à partir de la notochorde radialement vers l’extérieur du somite formant une couche monocellulaire de fibres lentes mononuclées. Au sein de ces précurseurs en cours de réarrangement, se déroule l’initiation de la myofibrillogénèse. Ces premières étapes de formation des myofibrilles sont peu connues et nous aimerions comprendre les mécanismes sous-jacents liés à cette initiation. La structure et la composition du sarcomère sont conservées au cours de l’évolution, offrant la possibilité d’utiliser le poisson zèbre comme model afin de mieux comprendre les processus de myofibrillogénèse chez les Vertébrés et potentiellement d’expliquer l’origine des Myopathies Myofibrillaires qui affectent le développement des myofibrilles chez l’Homme. Récemment, nous avons montré que la perte de fonction la protéine Quaking A chez le poisson zèbre perturbait, entre autre, la maturation finale des fibres musculaires lentes. Cette protéine de liaison aux ARN fait partie de la famille des protéines à domaine STAR, elle possède généralement d’autres isoformes chez les Vertébrés. Au cours de ma thèse, j’ai identifié chez le poisson zèbre, par comparaison de séquence in silico, un homologue du gène qkiA que nous avons nommé qkiC. L’expression des gènes qkiA et qkiC est recouvrante sur le territoire des cellules adaxiales. Bien que la perte de fonction de QkiC n’ait aucuns effets sur développement des fibres lentes, la perte de fonction conjointe de QkiA et QkiC induit un phénotype cellulaire autonome sévère et ce, dès les stades précoce de myofibrillogénèse. Ensemble nos données suggèrent une interaction fonctionnelle des deux homologues dans les cellules adaxiales que nous avons cherché à comprendre et à décrire. Un phénotype similaire est induit par la perte de fonction des protéines Mef2C/D, Nous avons montré que ces deux voies agissent en parallèle afin d’initier et d’accompagner le programme de myofibrillogénèse. A 24hpf, une accumulation des protéines de Myosine et une dissection/désolidarisation des filaments épais sont observées dans les fibres lentes, fortement lié à une destruction importante de la bande-Z. Ces phénotypes sont similaires à ceux utilisés par les pathologistes pour décrire les Myopathies Myofibrillaires. Ainsi, notre étude montre un nouveau type de régulation précoce de la myofibrillogénèse et offre un model potentiel pour étudier chez le poisson zèbre les myopathies myofibrillaire
In zebrafish, myotomes are organized along the antero-posterior axis within repeated units called somites. Contractile fibers are subdivided into two muscle cell types, the slow muscle fibers and the fast muscle fibers. The slow muscle cells are located on the surface of the embryo body while the fast muscle cells are located deeper in the somite, underneath the slow muscle cells. Myogenesis correspond to transitions from unspecified mesodermal cells to mature and functional muscle fibers. These cellular transitions have been extensively studied. However relatively little is known about early developmental mechanisms that are required to form premyofibrils, neither about maturation processes, during which premyofibrils evolved in contractile myofibers. This process called myofibrillogenesis involved a dynamic assembly of the elementary components of the sarcomere that occurred first in adaxial cells, the muscle precursors of slow muscle fibers. Here we show that QkiA and QkiC, two RNA-binding proteins with STAR domain, are required during the early step of myofibrillogenesis where Moysin proteins are not correctly assembled. This early phenotype leads to a strong and specific alteration in the maturation of thick Myosin filaments at 24hpf. The combined QkiA/QkiC loss of function induced a dissection of thick filaments followed by the accumulation of Myosin proteins at the tip of slow muscle cells in a cell autonomous manner. Interestingly, the loss of function of Mef2C/D, two myogenic enhancers from the same family, induced a similar phenotype. However we have shown that Quaking and Mef2 proteins act in parallel ways to control and regulate myofibrillogenesis. Remarkably, we have seen that the accumulation of Myosin, the dissection of thick filaments and the alteration of the Z-disk, induced by QkiA/C loss of function, are the pathologic phenotypes found in Human Myofibrillar Myopathies (MFM). This subgroup of myopathies has been created recently and very few is known about mechanisms involved in those diseases. We propose that QkiA and QkiC is another regulated system that is required to initiated and maintained myofibrillogenesis