SETDB1, Muscle, Fibrose, Dystrophie musculaire de Duchenne, TGFbeta/SMADs, Sécrétome

Avant le début de ma thèse, mon équipe a montré que l'histone lysine méthyltransférase spécifique de H3K9 Setdb1 contrôle la différenciation musculaire des cellules souches musculaires (MuSCs) adultes in vitro et ex vivo dans un modèle murin (Beyer et al., 2016). Dans les myoblastes murins en prolifération, Setdb1 est présente dans le noyau où elle réprime l'expression des gènes tardifs de la différenciation musculaire terminale. Lors de la différenciation terminale, Setdb1 est massivement exportée vers le cytoplasme en réponse à la voie Wnt. Notre équipe s'est ensuite intéressée au comportement de SETDB1 dans les pathologies musculaires humaines telles que la dystrophie musculaire de Duchenne (DMD) due à des mutations perte-de-fonction du gène codant pour la Dystrophine. L'absence de Dystrophine fonctionnelle fragilise la membrane des myofibres qui dégénèrent rapidement provoquant l'épuisement des MuSCs, et causant d'autres phénotypes pathologiques tels que la fibrose, qui aggrave la progression de la DMD. La fibrose est principalement induite par une suractivation de la voie TGF-beta qui est l'un des traits pathologiques conservés dans les cellules de patients DMD (Choi et al. 2016) et SETDB1 est impliquée dans la régulation de la voie TGF-beta/SMADs dans le cancer (Du et al. 2018, Ryu et al. 2019). Mes résultats préliminaires montraient que SETDB1 est enrichie dans le noyau des myotubes de patients DMD comparés aux myotubes issus d'individus sains. De plus, l'activation de la voie TGF-beta provoque l'accumulation nucléaire transitoire de SETDB1 dans les cellules musculaires saines. Ainsi, mon projet de thèse visait à élucider le rôle de SETDB1 dans la réponse au TGF-beta de myotubes issues de patients normaux ou atteints de DMD. J'ai essentiellement étudié les cibles de SETDB1 liées à la réponse pro-fibrotique dans les cellules musculaires DMD et cherché à comprendre leur impact sur la physiologie musculaire. Nous avons tout d'abord validé dans une première publication (Caputo, Granados et al., 2020) nos modèles biologiques musculaires de la DMD qui montrent une activation exacerbée de la voie TGF-beta. La perte de fonction de SETDB1 par siRNAs provoque une diminution de l'expression des gènes pro-fibrotiques dans les myotubes DMD en réponse à TGF-beta. L'analyse du transcriptome montre que de nombreuses cibles, directes ou indirectes de SETDB1 pendant la réponse au TGF-beta sont liées aux processus de remodelage de la matrice extra-cellulaire mais aussi à la réponse inflammatoire. Parmi elles, SERPINE1, MSTN, MMP14, ADAMTS8, LIF, THBS1 montrent une expression diminuée lors de la perte de fonction de SETDB1. Ces cibles codant pour des facteurs sécrétés, nous avons testé l'effet de milieux conditionnés (MC) sur la différenciation des myoblastes. L'index de fusion des myoblastes DMD diminue fortement en présence de MC provenant de myotubes DMD traités au TGF-beta tandis qu'il est partiellement restauré lorsque le MC est issu de myotubes n'exprimant plus SETDB1. En parallèle, nous développons un modèle murin de knockout (KO) conditionnel de Setdb1 dans les myofibres de souris mdx, modèle de DMD en collaboration avec le Dr Fabien Le Grand (Institut NeuroMyoGène, Lyon) afin de valider nos données in vivo. Les résultats de mon projet révèlent un nouveau réseau de gènes sous contrôle de SETDB1, dérégulés dans une pathologie musculaire incurable, ce qui constitue une nouvelle piste de recherche. Ce projet permet la caractérisation plus en profondeur du rôle de SETDB1 dans la régénération musculaire et la régulation de la réponse fibrotique. SETDB1 pourrait donc être une nouvelle cible thérapeutique non seulement dans la dystrophie de Duchenne mais dans d'autres myopathies et les cas de fibrose pathologiques puisque SETDB1 régule le destin de nombreux types cellulaires.