Soutenance de thèse de Achyuth ACHARYA

Cette thèse étudie la morphogenèse du tissu musculaire humain et l'impact des stimuli mécaniques sur son développement. En utilisant un modèle in vitro en 2D utilisant des précurseurs myogéniques humains dérivés de l'iPSC, notre objectif était de récapituler les caractéristiques musculaires. Nous avons cherché à savoir si le modèle de myofibrillogénèse basé sur la tension était pertinent pour la création de sarcomères humains. De façon remarquable, ces cultures ont montré une capacité innée à s'aligner et à créer des faisceaux de myofibres dans des environnements de culture non contraints. Cet alignement est associé à une expression accrue des composants sarcomériques et à la formation de sarcomères organisés. Une corrélation notable est apparue entre l'efficacité des faisceaux de myofibres et le développement plus rapide des sarcomères, ce qui laisse entrevoir une relation entre ces processus. La tension mesurée, qui a augmenté au sein des myofibrilles en formation, était un précurseur du développement des sarcomères, ce qui souligne son importance. Intégrales pour l'intégrité des myofibrilles, les extrémités des myofibrilles sont solidement attachées à d'autres myofibrilles par des liens d'intégrine. L'absence de ces connexions critiques entraîne la rupture de la myofibrille. Notre recherche montre que la culture en 2D de précurseurs humains dérivés de l'iPSC est un outil puissant pour disséquer l'organisation des muscles humains sous l'effet de la tension. En améliorant ce système pour évaluer les influences mécaniques telles que la rigidité du substrat et les cultures sous contrainte, les résultats préliminaires indiquent des substrats spécifiques pour une différenciation musculaire optimale et que des zones définies favorisent un meilleur regroupement des myofibres. En fin de compte, nos résultats soulignent le rôle des signaux mécaniques dans l'orientation du développement musculaire. De tels résultats annoncent des avancées potentielles dans la culture du muscle humain in vitro, une perspective d'une grande importance médicale.

This thesis studies human muscle tissue morphogenesis and the impact of mechanical stimuli on its development. Employing a 2D in vitro model using human iPSC-derived myogenic precursors, our aim was to recapitulate muscle characteristics. We explored whether the tension-based model for myofibrillogenesis is relevant to human sarcomere creation. Remarkably, these cultures exhibited an innate capability to align and create myofiber bundles in unconstrained culture environments. This alignment was associated with increased expression of sarcomeric components and the formation of organized sarcomeres. A notable correlation emerged between myofiber bundling efficacy and faster sarcomere development, hinting at a relationship between these processes. Measured tension, which surged within forming myofibrils, was a precursor to sarcomere development, underlining its importance. Integral for myofibril integrity, myofiber ends securely attached to other myofibers via integrin links. The absence of these critical connections resulted in myofibril breakdown. Our research showcases the 2D culture of human iPSC-derived precursors as a potent tool for dissecting tension-driven organization in human muscles. Enhancing this system to assess mechanical influences like substrate rigidity and constrained cultures, preliminary findings indicate specific substrates for optimal muscle differentiation and that defined areas foster improved myofiber bundling. Ultimately, our findings emphasize the role of mechanical signals in guiding muscle development. Such insights herald potential advancements in cultivating human muscle in vitro, a prospect with vast medical significance.