Philippe Labrune, José C. Milisenda, Sarah Leonard-Louis, Thomas Krag, Benedikt Schoser, Louisa Jauze, Aleksandra Nadaj-Pakleza, Giuseppe Ronzitti, Claire Lefeuvre, Guy Brochier, Sabrina Sacconi, Ichizo Nishino, Federico Mingozzi, Carola Hedberg-Oldfors, Michio Inoue, Edoardo Malfatti, François Petit, Evelyne Goillot, Umut Cagin, Nathalie Streichenberger, Clémence Labasse, A. Madelaine, Julien Fabregue, John Vissing, Pascal Laforêt, Anders Oldfors, Norma B. Romero, CHU Pitié-Salpêtrière [AP-HP], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU), Institut NeuroMyoGène (INMG), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), AGROCAMPUS OUEST, Institut de Myologie, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Association française contre les myopathies (AFM-Téléthon)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Association française contre les myopathies (AFM-Téléthon)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Rigshospitalet [Copenhagen], Copenhagen University Hospital, Nutrition, diabète et cerveau (NUDICE), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Centre de Référence Maladies Héréditaires du Métabolisme Hépatique, Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-AP-HP - Hôpital Antoine Béclère [Clamart], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP), CIBER de Enfermedades Raras (CIBERER), Centre de référence des maladies rares neuromusculaires, Centre Hospitalier Universitaire d'Angers (CHU Angers), PRES Université Nantes Angers Le Mans (UNAM)-PRES Université Nantes Angers Le Mans (UNAM), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA), Centre de recherche en Myologie – U974 SU-INSERM, Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU), Approches génétiques intégrées et nouvelles thérapies pour les maladies rares (INTEGRARE), École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Généthon, Université de Bordeaux (UB), University of Copenhagen = Københavns Universitet (UCPH), ANR-17-CE18-0014,TRACeGSDIII,Optimisation translationnelle d'un vecteur AAV pour le traitement de GSDIII(2017), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro), Unit of Neuromuscular Morphology [CHU Pitié-Salpêtrière], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Institut de Myologie, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Association française contre les myopathies (AFM-Téléthon)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Association française contre les myopathies (AFM-Téléthon)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Nutrition, diabète et cerveau, Centre de recherche en myologie, Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Association française contre les myopathies (AFM-Téléthon)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Généthon-École pratique des hautes études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL), and University of Copenhagen = Københavns Universitet (KU)
Glycogen storage disorder type III (GSDIII), or debranching enzyme (GDE) deficiency, is a rare metabolic disorder characterized by variable liver, cardiac, and skeletal muscle involvement. GSDIII manifests with liver symptoms in infancy and muscle involvement during early adulthood. Muscle biopsy is mainly performed in patients diagnosed in adulthood, as routine diagnosis relies on blood or liver GDE analysis, followed by AGL gene sequencing. The GSDIII mouse model recapitulate the clinical phenotype in humans, and a nearly full rescue of muscle function was observed in mice treated with the dual AAV vector expressing the GDE transgene. In order to characterize GSDIII muscle morphological spectrum and identify novel disease markers and pathways, we performed a large international multicentric morphological study on 30 muscle biopsies from GSDIII patients. Autophagy flux studies were performed in human muscle biopsies and muscles from GSDIII mice. The human muscle biopsies revealed a typical and constant vacuolar myopathy, characterized by multiple and variably sized vacuoles filled with PAS-positive material. Using electron microscopy, we confirmed the presence of large non-membrane bound sarcoplasmic deposits of normally structured glycogen as well as smaller rounded sac structures lined by a continuous double membrane containing only glycogen, corresponding to autophagosomes. A consistent SQSTM1/p62 decrease and beclin-1 increase in human muscle biopsies suggested an enhanced autophagy. Consistent with this, an increase in the lipidated form of LC3, LC3II was found in patients compared to controls. A decrease in SQSTM1/p62 was also found in the GSDIII mouse model. In conclusion, we characterized the morphological phenotype in GSDIII muscle and demonstrated dysfunctional autophagy in GSDIII human samples. These findings suggest that autophagic modulation combined with gene therapy might be considered as a novel treatment for GSDIII.