Assessment of nuclear matrix attachment regions and atomic force microscopy for potential use in muscle cell therapy

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ID Serval
serval:BIB_F8DD39BEB6CC
Type
Thèse: thèse de doctorat.
Collection
Publications
Titre
Assessment of nuclear matrix attachment regions and atomic force microscopy for potential use in muscle cell therapy
Auteur(s)
van Zwieten R. W.
Directeur(s)
Mermod  N.
Institution
Université de Lausanne, Faculté de biologie et médecine
Adresse
Faculté de biologie et de médecineUniversité de LausanneUNIL - BugnonRue du Bugnon 21 - bureau 4111CH-1015 LausanneSUISSE
Statut éditorial
Acceptée
Date de publication
2012
Langue
anglais
Nombre de pages
150
Notes
Duchenne muscular dystrophy is a frequently occurring lethal X-linked disease in which dysfunctional dystrophin leads to muscle wasting. A promising cure approach is autologous stem cell transplantation, in which myoblasts are engineered to express a functional dystrophin. So far this approach has faced modest success due to inefficient engraftment and gene silencing. The previously discovered mesoangioblast cells allow systemic engraftment, but autologous transplantation is still hampered by problems with gene silencing. This thesis work focused on the anti-silencing effect of MAR elements, and their potential use in a non-viral gene transfer in mesoangioblasts cells. I conclude that mesoangioblast clones can be efficiently generated to mediate stable expression from MAR-containing vectors, while maintaining the cell's ability to differentiate into skeletal muscle in vitro and in dystrophic mice. In addition, the incorporation of MARs into plasmid vectors may prevent unwanted silencing effects in non-viral plasmid-based cell therapy approaches.In addition, I explored the use of atomic force microscopy to assess and quantitatively diagnose myopathies from human patients. Nanoindentation measurements were obtained from muscle biopsy myofibers using atomic force microscopy, and Young's modulus stiffness values were determined using the Hertz model. I conclude that atomic force microscopy can be applied to fresh or frozen biopsies of muscles from human dystrophic patients or healthy age-matched controls, as well as from mice models. Fibers displaying abnormally low mechanical stability were detected in biopsies obtained from 25 patients affected by 11 distinct muscle diseases. Abnormal myofiber resistance was also detected from consulting patients whose muscle condition could not be detected or diagnosed otherwise as a known muscle disease. This provides a proof-of-concept that atomic force microscopy yields a quantitative read-out of human muscle function from clinical biopsies, and that it may thereby complement current muscular dystrophy diagnosis.-La myopathie de Duchenne (DMD) est une maladie fréquente et mortelle liée au chromosome X, dans laquelle la dystrophine est dysfonctionnelle et entraîne une atrophie musculaire. Une approche thérapeutique prometteuse est lautogreffe de cellules souches modifiées exprimant la dystrophine fonctionnelle. Jusqu'à présent, cette approche n'a rencontré qu'un modeste succès en du faible taux de réussite de la greffe et du silençage génique. Bien que l'injection les cellules mésoangioblastes, précédemment découvertes, permettent la greffe systémique de cellules, la transplantation autologue reste entravée par des problèmes de silençage génique. Mon travail de thèse s'est concentré sur l'effet anti-silençage des éléments MAR (matrix attachment regions), et leur utilisation potentielle dans le transfert non viral de gènes dans les Mésoangioblastes. Mes résultats montrent qu'il est possible de produire des clones de mésoangioblastes exprimant de manière stable et efficace le gène d'un vecteur contenant un MAR, tout en préservant leur capacité à se différencier en muscle squelettique in vitro et dans les souris dystrophiques. Par ailleurs, l'incorporation d'un élement MAR dans les vecteurs plasmidiques peut prévenir les effets indésirables de silençage génique souvent rencontrés dans les approches de thérapie cellulaire non virale basée sur l'utilisation de plasmides. En outre, j'ai exploré l'utilisation de la microscopie à force atomique pour évaluer et diagnostiquer quantitativement les myopathies provenant de patients humains. Des mesures de nanoindentation ont été obtenues à partir de biopsies musculaires en utilisant la microscopie à force atomique, et les valeurs de module de Young de rigidité ont été déterminées en utilisant le modèle de Hertz. Celles-ci m'ont menés à la conclusion que la microscopie à force atomique peut être appliquée à des biopsies fraîches ou congelées des muscles des patients dystrophiques, ou des contrôles sains appariés par l'âge, ainsi qu'à des modèles de souris. Des fibres présentant une stabilité mécanique anormalement basse ont été détectées dans les biopsies de 25 patients atteints de 11 maladies musculaires différentes. Une résistance anormale des fibres musculaires a également été détectée chez les patients ne présentant pas un diagnostic de maladies musculaires connues.Cela fournit une preuve de concept que la microscopie à force atomique donne (une lecture) des informations quantitatives sur la fonctionalité d'un muscle humain à partir de biopsies cliniques, et qu'elle peut ainsi compléter le diagnostic actuel de dystrophic musculaire.
Création de la notice
14/05/2013 12:22
Dernière modification de la notice
03/03/2018 22:52
Données d'usage