Ex vivo expansion of skeletal muscle stem cells by selective targeting of the elF2α pathway

Disorders of skeletal muscle characterized by degeneration of muscle make up the family of muscular dystrophies, aging associated sarcopenia and cancer cachexia. Development of stem cell based therapies for the muscular dystrophies aim to replace the pool of skeletal muscle stem cells required for muscle regeneration. For long-term stem cell based therapy to be effective, transplanted stem cells must not only contribute to the regeneration of healthy muscle, but must also 'self-renew' and be present throughout the lifetime of the individual. The importance of self-renewal is illustrated by the total failure of engrafted myoblasts, which lost the stem-cell capacity to self-renew, to provide any benefit to the muscle of patients with Duchene muscular dystrophy in early clinical trials performed in the 1990s. These failures indicate that strategies are necessary to optimize the self-renewal capacity of skeletal muscle stem cells both during ex vivo expansion and after their engraftment. Analysis by our group showed that satellite cell self-renewal is regulated by phosphorylation of eIF2α, as its genetic ablation inhibits self-renewal in vivo. In this manuscript, we provide additional evidence to support this theory. We show that pharmacological inhibition of eIF2α dephosphorylation promotes skeletal muscle stem cell self-renewal and expansion, and improves their capacity to engraft.Les maladies des muscles squelettiques caractérisés par une dégénérescence des muscles constituent la famille des dystrophies musculaires, la dégénérescence associée au vieillissement (sarcopénie) et la cachexie cancéreuse. Le développement de thérapies à base de cellules souches pour les dystrophies musculaires a pour but de augmenter la quantité de cellules souches musculaires squelettiques nécessaires pour la régénération musculaire. Pour que la thérapie de cellules souches à long terme soit efficace, les cellules souches transplantées ne doivent pas seulement contribuer à la régénération du muscle, mais doivent aussi «se renouveler» et être présents pendant toute la durée de vie de l'individu. L'importance de l'auto-renouvellement est illustré par l'échec total de myoblastes greffées, qui ont perdu leur capacités de cellules souches : soit d'auto-renouvellement, de fournir toute prestation au muscle des patients atteints de dystrophie musculaire de Duchenne dans les premiers essais cliniques effectués dans les années 1990. Ces échecs indiquent que les stratégies sont nécessaires pour optimiser la capacité d'auto-renouvellement des cellules souches du muscle squelettique à la fois pendant l'expansion ex vivo et après leur greffe. L'analyse effectuée par notre groupe a montré que l'auto-renouvellement de cellules satellites est régulée par la phosphorylation de eIF2α, presque son ablation génétique inhibe l'auto-renouvellement in vivo. Dans ce manuscrit, nous fournissons des preuves supplémentaires à l'appui de cette théorie. Nous montrons que l'inhibition pharmacologique de la déphosphorylation de eIF2α favorise l'auto-renouvellement et l'expansion des cellules souches ainsi que l'amélioration de leur capacité à greffer