Implication du collagène XXV dans la myogenèse chez la souris

116 Pages·2017·3.42 MB·French

Thèse

Pour obtenir le grade de docteur de l’Université Paris Descartes
Ecole : Bio Sorbonne Paris Cité
Département : Développement, Génétique, Reproduction, Neurobiologie et Vieillissement

Implication du collagène XXV dans la
myogenèse chez la souris

Présenté et soutenu publiquement le 15 décembre 2017 par :

Gonçalves Tristan

Jury présent lors de la soutenance :

Rapporteur : Ruggiero Florence
Rapporteur : Agbulut Onnik
Examinateur : Relaix Frédéric
Examinateur : Gache Vincent
Directrice de thèse : Armand Anne-Sophie
Merci à
Keiichi Okabe et Nobuo Uematsu
qui m’ont permi d’écrire ce manuscrit
dans une ambiance sonore magnifique

2
Remerciements :

Tout d’abord et avec beaucoup de sincérité, je tiens à remercier Anne-Sophie
Armand pour ces 4 années passées sous sa direction, rempli d’émotions. J’ai énormément
appris à ses côtés. Merci pour sa confiance, son soutien, et l’indépendance qu’elle a su me
donner dans mes recherches. Je compte bien continuer mes aventures scientifiques qui ont
commencé en Master 2.
Je tiens ensuite à remercier Suzie Lefebvre et Patrice Petit pour toutes les
discussions scientifiques ou non, que j’ai pu avoir avec vous. J’ai appris de vous bien plus
que de la science.

Ensuite, je remercie l’ensemble des membres des équipes 8 et 9 de l’unité U1124 à
Paris Descartes.
Equipe 9 : Frédéric, Christophe, Olivier, Laure, Delphine et Perrine (vous serez toujours les
bienvenues dans mon bureau ^^), Domenico, Bruno.
Equipe 8 : Charbel, Merhnaz, Julien, Delphine, Françoise, Nirmal, Alex, Mehdi, Anne
(j’espère que tu les a tous attrapé maintenant).
J’ai toujours pris du plaisir à échanger avec vous autour d’un moment convivial.
Remerciement spécial à Léo Houbedine, Céline Desseille et Mébarek Témagoult
avec qui parler de sports, jeux vidéo, films et science (un peu) a permis de dépassé le statut
de simple collègue.
Puis l’ensemble de l’équipe 1151 à l’Institut Necker Enfant Malade (INEM) : Mario,
Vonda, Delphine, Ganna, Anton, Ning, Laura et en remerciant plus particulièrement Nicolas,
Manuela, Talha, Chantal et Martina (votre tour arrive bientôt) être dans votre bureau a été un
plaisir. Grace à vous est à la très bonne ambiance qui à faciliter mon insertion dans le
laboratoire. Merci !

Je n’oublie pas Antonin, Laetitia, Natacha, Tiffen : stagiaires que j’ai pris plaisir à
former et avec qui de bon moments ont été vécus.

Je ne m’étalerai pas sur les remerciements personnels car je pense remercier ces
personnes pour beaucoup plus que ma thèse. Pour ne citer qu’eux : Mes Parents bien
évidemment, l’ensemble de la bande habituelle toujours présente pour moi, même le jour de
ma thèse, je sais que vous vous reconnaitrez. Et pour finir Ma femme qui me soutien, me
supporte et me motive tous les jours de ma vie depuis plus de 9 ans au moment d’écrire ces
lignes.
Ces mots sont pour vous et sont indélébiles : Je vous aime !

3
Table des matières

Introduction ........................................................................................................................................ 10
I. La somitogenèse ............................................................................................................. 10
II. Les grandes familles protéiques de la somitogenèse ......................................................... 13
III. Les facteurs myogéniques : facteurs de transcription spécifiques du muscle ..................... 16
III.A/ Structure et partenaires des MRFs ....................................................................................... 16
III.B/ Chronologie d’expression des MRF ...................................................................................... 19
III.C/ Les études in vivo des MRF ................................................................................................... 19
IV. La régulation transcriptionnelle des MRFs ........................................................................ 21
V. La famille NFAT : Rôle déterminant dans la myogenèse .................................................... 22
V.A/ La voie de signalisation calcineurine/NFAT ........................................................................... 23
V.B/ Rôle des protéines NFAT dans la myogenèse ........................................................................ 24
VI. Mise en place de l'appareil contractile musculaire au cours du développement ................ 25
VII. Implication des microARNs dans la myogenèse ................................................................ 27
VII.A/ Biogenèse des microARNs ................................................................................................... 27
VII.B/ Les myomiRs ........................................................................................................................ 29
VII.C/ miR-208a, miR-208b, miR-499 ............................................................................................. 30
VIII. La matrice extracelluaire musculaire ................................................................................ 32
VIII.A/ Généralités sur la matrice extracellulaire .......................................................................... 32
VIII.B/ Rôle de la matrice extracellulaire dans la myogenèse ....................................................... 34
IX. MACIT : la famille de collagène transmembranaire ........................................................... 35
IX.A/ Rôle de différents MACIT ...................................................................................................... 36
IX.B/ Le collagène 25 alpha 1......................................................................................................... 38
Introduction au travail ...................................................................................................................... 40
Résultats .............................................................................................................................................. 43
I. Rôle du collagène XXV dans la différenciation myogénique .............................................. 43
I.A/ Introduction ............................................................................................................................ 43
I.B/ Matériels et méthodes ........................................................................................................... 45
I.C/ Article ...................................................................................................................................... 48
I.D/ Conclusion .............................................................................................................................. 72
II. Résultats complémentaires ............................................................................................. 73
II.A/ Introduction ........................................................................................................................... 73
II.B/ Résultats ................................................................................................................................ 74
II.C.1/ Analyse du phénotype musculaire des embryons de souris col25a1-/- à la naissance. . 74

4
II.C.2/ Régulation de l'expression du collagène XXV par la voie calcineurine/NFAT ................. 76
II.C/ Conclusion .............................................................................................................................. 79
III. Les ARN non codant dans le muscle en régénération ........................................................ 81
III.A/ Introduction .......................................................................................................................... 81
III.B/ Les ARN non codant dans le muscle squelettique en régénération ..................................... 82
Conclusion générale ........................................................................................................................ 100
Bibliographie ..................................................................................................................................... 102

5
Table des illustrations

Figure 1 : La différenciation somitique suivant l’axe céphalo-caudal …………………. 11
Figure 2 : Les deux vagues myogéniques successives ………………………………….. 12
Figure 3 : La régénération musculaire par les cellules satelites ………………………... 16
Figure 4 : Représentation des domaines protéiques des membres de la famille ……. 17
Figure 5 : La voie de signalisation Calcineurine/NFAT …………………………………... 23
Figure 6 : Synthèse des microARN …………………………………………………………… 29
Figure 7 : Les matrices extracellulaires ……………………………………………………... 33
Figure 8 : La sous famille des collagènes MACIT ………………………………………….. 35
Figure 9 : Phénotype musculaire des souris col25a1-/- ……………….……...………….. 75
Figure 10 : Col25a1 est régulé par NFATc2 ……………………….………………………… 77

6
Abréviations

10T1/2 : lignée mésenchymateuse embryonnaire
A : Alanine
ADN : Acide désoxyribonucléique
ADNc : Acide désoxyribonucléique complémentaire
ARN : Acide ribonucléique
ARNi : ARN interference
ARNm : Acide ribonucléique messager
APP : Amyloid precursor protein
BACE1 : β-site APP-cleaving enzyme 1
bHLH : basic Helix-Loop-Helix
BMP : Bone Morphogenetic Protein
C2C12 : lignée myoblastique murine
CAT : Chloramphenicol acetyltransferase
CK1 : casein kinase 1
CLAC-P : Collagen-like Alzheimer amyloid plaque component Precursor
Cn : Calcineurine
CnA : sous unité catalytique de la Calcineurine
CnB : sous unité régulatrice de la Calcineurine
C-met : mesenchymal-epithelial transition factor
COL : collagen-like repeat motif
CPM : cellule précurseur musculaire
CTD : C-terminal Domain
Da : Dalton
DGCR8 : Di George syndrome critical region 8
DRR : Distal Regulatory Region
DYRKs : dual-specificity tyrosine-phosphorylation regulated kinases
EEE : Early Epaxial Enhancer
ERR : Estrogen-related receptor
ES : Embryonic stem cell
FAK : Focal Adhesion Kinase

7
GSK3 : glycogen-synthase kinase 3
HCA : human cardiac α-actin
HEB : human E-box binding factor
HGF : Hepatocyte Growth Factor
IL : Interleukine
K : Lysine
lncRNA : long non coding RNA
JNK : c-Jun N-terminal kinase
KO : Knock Out
Lbx : Ladybird homoebox1
MACIT : Membrane-associated collagens with interrupted triple-helices
MB : Membrane Basale
MCK : Muscle Creatine Kinase
MCIP1 : Modulatory calcineurin-interacting protein 1
MEC : Matrice extracellulaire
MEF2 : Myocyte Enhnance Factor-2
miR : microARN
MMP : Matrix metalloproteinase
MRF : Myogenic Regulatory Factor
MRF4 : Myogenic Regulatory Factor 4
Myf5 : Myogenic factor 5
MyHC : Myosin Heavy Chain
MyLC : Myosin Light Chain
Myod : Myogenic differentiation
Myog : Myogénine
NC : non-collagenous domain
NF-kB : nuclear factor-kB
NFAT : Nuclear Factor of Activated T-cells
NHR : NFAT-homology region
NMJ : neuromuscular junction
Pax : Paired-box
PBS : Phosphate Buffer Saline

8
PD : Paired domain
PFA : Paraformaldéhyde
Pitx2 : Pituitary homeobox 2
piRNA : Piwi interactings RNA
PPAR : Peroxisome proliferator-activated receptor
PRR : Proximal Regulatory Region
Rcan1 : Regulator Of Calcineurin 1
RHD : Rel homology domain
RISC : RNA-induced silencing complex
RSRF : Related to Serum Response Factor
SD : Spondylocostal dysostosis
SF : Scatter Factor
Shh : Sonic Hedgehog
Six : Sineoculis homeobox homolog
SLA : Sclérose Latérale Amyotrophique
snRNA : small nuclear RNA
Sp1 : Specificity protein 1
SRF : Serum response factor
SVF : Serum de veau fœtal
T : Thréonine
TAD : Transactivation domain
Tarbp2 : Tar (HIV) RNA-binding protein 2
Tbx1 : T-box protein 1
TEM : transition épithélio-mésenchymateuse
TIMP : Tissue Inhibitors of Matrix Metalloprotease
TNF : tumour-necrosis factor
TonEBP : Tonicity-responsive Enhancer-Binding Protein
TRABS : transcription balancing sequence
UTR : Untranslated Transcribed Region
Wnt : Wingless intergration

9
Introduction

Tendre le bras, attraper une tasse à café, la soulever jusqu’aux lèvres et boire une
gorgée de café. Reposer cette tasse et continuer à écrire à l’ordinateur. Ces simples actions,
qui n’ont duré que quelques secondes, ont nécessité une activité musculaire impliquant
plusieurs dizaines de muscles. Comment cette machinerie musculaire est-elle formée et
rendue fonctionnelle ? Cette grande question a intéressé plus d’une personne et des
réponses très précises sont maintenant connues.
La mise en place des muscles squelettiques commence très tôt au cours de
l’embryogenèse : ce processus est appelé la myogenèse.

I. La somitogenèse

Au cours du développement embryonnaire trois feuillets sont mis en place,
l’endoderme, le mésoderme et l’ectoderme. Les muscles squelettiques sont issus du
mésoderme. Le mésoderme paraxial, proche de la notochorde, se segmente le long de l’axe
céphalo-caudal, en sphères épithéliales entourant une cavité centrale de cellules
mésenchymateuses : ce sont les somites. Les somites sont délimités par une membrane
basale qui les séparent des structures adjacentes, à savoir, le tube neural, la chorde,
l’épiderme et le mésoderme des lames latérales (Figure 1). Les somites se mettent en place
de manière extrêmement précise au cours du temps et dans l’espace grâce à des facteurs
diffusibles produits par les structures adjacentes engendrant une régionalisation progressive
des somites qui se différencient en suivant l’axe céphalo-caudal (Andrade et al., 2007). Chez
la souris, les muscles squelettiques commencent à se mettre en place aux alentours du jour
embryonnaire 8.5/9 (E8.5/9), soit 8.5 /9 jours après la fécondation jusqu’à la naissance.
Cette mise en place sera suivie d’une maturation durant la période post-natale, soit 2 à 3
semaines après la naissance.
La différenciation des somites se fait selon l’axe dorso-ventral. La partie ventrale du
somite se différencie en sclérotome et est à l’origine des côtes, de la colonne vertébrale et
du cartilage. La partie dorsale du somite se différencie en dermomyotome et sera à l’origine
du derme dorsal ainsi que des cellules précurseurs musculaires (CPM) permettant la mise
en place de tous les muscles squelettiques du tronc et des membres, la langue, quelques
muscles du cou, le tissu adipeux brun, les muscles lisses et les cellules précurseurs
endothéliales (Atit et al., 2006; Ben-Yair and Kalcheim, 2008; Seale et al., 2008).

10