Impact de l'activation constitutive de FGFR3 sur l'ossification endochondrale

Impact of FGFR3 activating mutation on endochondral ossification

• Auteur / Autrice : Emilie Mugniery
• Direction : Laurence Legeai-Mallet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génétique
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Paris 5

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ossification hétérotopique

Ostéogenèse

Chondrodysplasie ponctuée

Récepteur de type 3 des facteurs de croissance fibroblastique

Métaplasie osseuse

Chondrodysplasie ponctuée

Résumé

FGFR3 (Fibroblast Growth Factor Receptor 3) est un récepteur à activité tyrosine kinase dont les mutations faux sens entrainent son activation constitutive et sont responsables d’une famille de chondrodysplasies dont la forme la plus fréquente est l’achondroplasie. Cette pathologie touche 1 enfant sur 15 000 et a pour signes cliniques un nanisme rhizomélique, des membres courts, une cage thoracique étroite et une macrocéphalie. Les mutations activatrices de FGFR3 sont responsables d’un disfonctionnement de l’ossification endochondrale La compréhension du rôle de FGFR3 dans l’ossification endochondrale est un pré requis à la mise en place de traitements adaptés aux chondrodysplasies. L’objectif de ma thèse était d’étudier l’impact de l’activation constitutive de FGFR3 sur les différentes étapes de l’ossification endochondrale. Ce travail a été réalisé grâce à l’étude de différents modèles murins exprimant la mutation activatrice Y367C soit de manière ubiquitaire (CMV-FGFR3 Y367C/+), soit dans le cartilage (Col II-FGFR3 Y367C/+), soit dans l’os (Col IFGFR3Y367C/+). Les études réalisées sur les souris CMV-FGFR3 Y367C/+ nous ont permis de mettre en évidence l’implication de FGFR3 dans la prolifération et la différenciation chondrocytaire. Nous avons démontré que FGFR3 était un régulateur positif de la prolifération durant la période anténatale et négatif durant la période postnatale. Nos résultats suggèrent également que l'activation constitutive de FGFR3 entraîne une sortie prématurée des chondrocytes du cycle cellulaire ayant pour conséquence leur différenciation anormale. L’étude de la formation des centres d’ossification primaire et secondaire montre que l’activation constitutive de FGFR3 entraine des défauts majeurs du processus de formation osseuse. Nous avons mis en évidence chez les souris CMV-FGFR3 Y367C/+ un retard de la formation du centre d’ossification secondaire, d’importants défauts de la spongieuse primaire ainsi que de l’os trabéculaire. L’étude en parallèle des modèles CMV-FGFR3 Y367C/+, Col II-FGFR3 Y367C/+ et Col I-FGFR3 Y367C/+ âgés de trois semaines montre que les défauts du processus de formation du tissu osseux sont principalement la conséquence directe du défaut de chondrogénèse observé et mettent en évidence une régulation paracrine de l’ossification par les chondrocytes durant la croissance. En revanche, à l’âge adulte nous avons montré que FGFR3 régulait de manière autocrine la formation osseuse. L'ensemble des données obtenues permet une meilleure compréhension du rôle de Fgfr3 et de l'impact de ses mutations sur l'ossification endochondrale.

FGFR3 (Fibroblast growth factor receptor 3) is a tyrosine kinase receptor. FGFR3 gain of function missense mutations lead to a family of chondrodysplasias due to a dysregulation of endochondral ossification. To study the impact of FGFR3 activating mutation on endochondral ossification, we studied several mouse models which expressed the activating Fgfr3 mutation Y367C ubiquitously, in cartilage or in osteoblasts. In the ubiquitous mouse model, we demonstrated that FGFR3 was a positive and negative regulator of chondrocyte proliferation during antenatal and postnatal stage, respectively. Moreover our data suggested that FGFR3 activating mutation led to premature exit of cell cycle of the chondrocytes resulting in their abnormal differentiation. Major defects in the bone formation process was observed in the primary and secondary ossification centers when the activating mutation was present in the cartilage. In three week old mice, we concluded that these bone defects were due to a direct failure of chondrogenesis and that trabecular bone formation was under paracrine regulation by the chondrocytes. In adulthood, FGFR3 regulated bone formation by an autocrine mechanism.