Mise au point de l’évaluation structurelle et fonctionnelle de la vascularisation d’un os long chez la souris : validation dans des modèles de perte osseuse

Development of a structural and functional evaluation of long bone vascularization in mouse : validation in bone loss models

• Auteur / Autrice : Bernard Roche
• Direction : Marie-Hélène Lafage-Proust
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie moléculaire et cellulaire
• Date : Soutenance le 25/09/2013
• Etablissement(s) : Saint-Etienne
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Ingénierie Santé (Saint-Etienne)
• Jury : Président / Présidente : Bernard Cortet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marie-Hélène Lafage-Proust, Michel Laroche, Jean-Marie Delaisse, Luc Malaval

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tissu osseux

Histomorphométrie

Résorption osseuse

Mots clés libres

Biologie de l'os

Vascularisation

Perfusion osseuse

Perte osseuse

Histomorphométrie

Bone biology

Vascularisation

Bone perfusion

Bone loss

Histomorphometry

Résumé

La vascularisation joue un rôle important dans la biologie de l’os. Les souris génétiquement modifiées sont devenues le modèle de choix dans ce champ de recherche ; cependant les outils permettant son exploration structurelle (réseau capillaire) et fonctionnelle (perfusion) dans ce modèle animal, demeurent imparfaits. Notre travail a consisté en une adaptation chez la souris de la technique d’histomorphométrie quantitative vasculaire des os longs, fondée sur le remplissage du réseau par du sulfate de baryum, précédemment développée chez le rat. Nous avons, par ailleurs, mis au point une technique reproductible de mesure de la perfusion osseuse dans le tibia en utilisant le Laser Doppler. En termes d’exploration structurelle, et grâce à une imagerie par microtomographie 3D (Synchrotron ou Nano scanner) nous montrons la supériorité du sulfate de baryum sur le Microfil®, (produit associant silicone et plomb) et sa compatibilité avec les colorations histologiques usuelles et les marquages immuno histochimiques de la paroi vasculaire. Nous établissons la reproductibilité de la technique et nous proposons une nomenclature. En termes de perfusion, après avoir optimisé le protocole en limitant les facteurs de variabilité, nous montrons que le Laser Doppler permet de mesurer de façon reproductible une perfusion strictement osseuse dans le tibia de souris. Sous réserve de recourir { des groupes d’animaux de taille suffisante, (n=15), il devient possible de réaliser des comparaisons intergroupes. Ces deux approches combinées et intégrées, menées sur des souris C57BL/6 et 129sv/Cd1 nous ont permis de montrer (1) qu’il n’y a pas de corrélation entre paramètres de perfusion et de densité vasculaire, (2) que lors du vieillissement chez les mâles, la cinétique d’évolution de la vascularisation osseuse diffère selon le fond génétique, et que la perte osseuse n’est pas accompagnée d’une diminution de la perfusion dans ce modèle, (3) que l’ovariectomie (OVX) induit une diminution de la vascularisation et de la perfusion osseuses qui précède la perte osseuse. Enfin, notre étude des effets vasculaires osseux structurels et fonctionnels de la parathormone 1-84 a montré qu’ils dépendent, à l’instar de ses effets sur la masse osseuse, de son mode d’administration, intermittent ou continu et qu’ils ne sont pas impactés par l’OVX

Vascularisation plays a major role in bone biology. Genetically modified mice became the most favorite model in this research field; however, the tools allowing bone vessel analysis on both structural (capillary network) and functional aspects (perfusion) in this animal model remain unsatisfactory. Our work consisted in adapting in mice the quantitative histomorphometry technique allowing the analysis of long bone vascularization, based on the infusion of barium sulfate, which was previously developed in the rat. In addition, we set up a reproducible Laser Doppler-Based technique for measurement of mouse tibia perfusion. In terms of structural analyses, and thank to 3D micro-Tomography imaging (Synchrotron or Nano scanner), we show the superiority of barium sulfate on a lead/silicon-Based contrast product (Microfil®)and its compatibility with common staining used in histology and with immuno-Histochemsitry of the vessel wall. We establish the reproducibility of the technique and propose a nomenclature. In terms of perfusion, we show, after having optimized the protocol by limiting the factors of variability, that Laser Doppler allows to measure, in a reproducible way, perfusion signals specific to bone. As long as the animal group size is appropriate (n=15), it becomes possible to carry out intergroup comparisons. These combined and integrated approaches, carried out on C57BL/6 and 129sv/Cd1 mice allowed us to show that (1) there is no correlation between perfusion and vascular density parameters (2) during ageing in males, the kinetics of bone vascularisation evolution differ according to the genetic background and that bone loss was not associated with decrease in perfusion in this model (3) that ovariectomy (OVX) induces a decrease in both bone vessel density and perfusion which precedes bone loss. Finally, we studied the structural and functional vascular effects of 1-84 parathyroid hormone and show that, as for its effects on bone mass, they depend on its mode of administration, intermittent or continuous and that they are not affected by OVX