Évaluation d’une approche de modulation épigénétique du sécrétome en combinaison avec une thérapie génique visant à réduire la fibrose dans un modèle organoïde humain de DMD – EpiC-Secret

La Dystrophie Musculaire de Duchenne (DMD) est une maladie incurable due à l'absence de la protéine Dystrophine, entraînant des lésions membranaires chroniques et une dégénérescence musculaire. La fibrose, principalement induite par les progéniteurs fibro-adipogéniques (FAPs), est une caractéristique clé de la progression de la DMD, dépendante du TGFbeta, de la sécrétion de cytokines et du remodelage de la matrice extracellulaire (MEC). Ces facteurs créent un environnement néfaste et réduisent l'efficacité de la thérapie génique, dont celle basée sur les virus adéno-associés (AAV) pour délivrer la micro-dystrophine (microDys). Nous avons montré précédemment dans des organoïdes musculaires dystrophiques 3D que malgré la microDys, une importante fibrose limite l’efficacité de cette approche et souligne la nécessité d'améliorer les thérapies actuelles.

Le projet EpiC-Secret cible le régulateur épigénétique SETDB1 pour contrer la fibrose dans la DMD. Nous avons montré que l'accumulation nucléaire de SETDB1 augmente la réponse fibrotique induite par le TGFbeta dans les myotubes DMD, et sa diminution (KD) améliore le phénotype musculaire en réduisant la sécrétion de MEC. Nos données actuelles suggèrent un rôle similaire de SETDB1 dans les FAPs DMD, indiquant que l'axe TGFbeta-SETDB1 régule la communication entre les cellules musculaires et les FAPs.

Un défi majeur pour la DMD est le manque de modèles prédictifs à haut débit qui reproduisent fidèlement la pathologie humaine, dont la fibrose. Notre objectif est donc d'explorer la modulation de SETDB1 dans un modèle in vitro d’organoïdes 3D qui reproduit le tissu musculaire profibrotique. Cette approche nous permettra d'examiner son rôle dans la régulation du sécrétome des FAPs et des cellules musculaires DMD avec la microDys, ainsi que la communication intercellulaire, d'améliorer notre compréhension de la fibrogenèse et de développer de nouvelles thérapies. Nos objectifs sont :

I- optimiser la génération des organoïdes à partir de cellules musculaires DMD et de FAPs isogéniques, toutes deux modifiées pour permettre la diminution conditionnelle de SETDB1 par caractérisation moléculaire, fonctionnelle et mécanique;

II- analyser si et comment la diminution de SETDB1 dans les FAPs et/ou les myotubes peut améliorer la capacité de la µDys à corriger la fibrose dans les organoïdes 3D et définir les rôles de SETDB1 dans les FAPs, tels que la régulation de l'expression génique et le potentiel de migration via la régulation de la rigidité nucléaire. La condition qui améliore au maximum les manifestations de la DMD fera l'objet d'une caractérisation fonctionnelle et moléculaire avec de la transcriptomique unicellulaire (snRNA-seq);

III- identifier les facteurs sécrétés régulés par SETDB1 dans les populations pures de FAPs et de myotubes DMD, traités ou non avec µDys, et dans la meilleure condition d’organoïdes 3D (défini dans l’objectif précédent). L'analyse du sécrétome par spectrométrie de masse permettra de comprendre le processus sous-jacent et d'identifier des cibles thérapeutiques potentielles au-delà de SETDB1. En croisant nos données snRNA-seq et l'identification des protéines, nous identifierons les facteurs sécrétés par les FAPs et/ou les cellules musculaires et validerons les cibles dépendantes de SETDB1 qui sont essentielles pour améliorer la correction de la fibrose. Nous validerons les gènes cibles dépendants de SETDB1 identifiés dans des biopsies de patients et dans des modèles 3D, en employant des études de gain et de perte de fonction, évaluerons leur impact sur la fibrose.

Le projet EpiC-Secret utilisera un modèle 3D qui reproduit la fibrose associée à la DMD. Nous étudierons les effets synergiques de la modification épigénétique par SETDB1 et de la thérapie génique µDys-AAV pour identifier et valider de nouvelles cibles anti-fibrotiques, visant une correction phénotypique complète de la DMD avec une amélioration de la fonction musculaire et une réduction de la fibrose.