Mécanismes moléculaires de la trans-différenciation des cellules musculaires lisses en cellules de type ostéo-chondrocytaire

Molecular mechanisms of vascular smooth muscle cell transdifferentiation into osteochondrocyte-like cells

• Auteur / Autrice : Maya Fakhry
• Direction : David Magne, Bassam Badran, Eva Hamade
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 02/12/2015
• Etablissement(s) : Lyon 1 en cotutelle avec École doctorale des Sciences et de Technologie (Beyrouth)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Interdisciplinaire Sciences-Santé (Villeurbanne ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Chimie et Biochimie Moléculaires et Supramoléculaires (Villeurbanne, Rhône)
• Jury : Président / Présidente : Caroline Fonta
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurence Bessueille
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Laurent Beck, Asad Zeidan, Aida Habib

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chondrocytes

Reprogrammation cellulaire

Phosphatase alcaline

Myocytes

Mots clés libres

Cellules musculaires lisses

Phosphatase alcaline

Trans-differentiation

Calcification vasculaire

Chondrocytes

MicroRNA

Vascular smooth muscle cells

Tissue nonspecific alkaline phosphatase

Trans-differentiation

Vascular calcification

Chondrocytes

MicroRNA

Résumé

Chez les patients souffrant d'insuffisance rénale chronique, les calcifications vasculaires représentent la première cause de mortalité. Elles résultent de la trans-différenciation des cellules musculaires lisses (CMLs) en cellules de type ostéoblastique et/ou chondrocytaire, en réponse à des cytokines inflammatoires ou à une hyperphosphatémie. Les CMLs forment alors des cristaux par l'activité de la phosphatase alcaline non-spécifique du tissu (TNAP). A la lumière de résultats récents, nous avons émis l'hypothèse que la TNAP module la trans différenciation des CMLs. Nos objectifs étaient donc de déterminer l'effet de la TNAP dans la trans-différenciation des CMLs, et d'étudier les mécanismes impliqués dans son induction, avec un intérêt particulier pour les microRNAs. Nous avons observé que l'ajout de phosphatase alcaline purifiée ou la surexpression de TNAP stimule l'expression de marqueurs chondrocytaires en culture de CMLs et de cellules souches mésenchymateuses. De plus, l'inhibition de la TNAP bloque la maturation de chondrocytes primaires. Nous excluons un rôle des cristaux formés par la TNAP, puisque l'ajout de cristaux seuls ou associés à une matrice collagénique n'a pas reproduit les effets de la TNAP. Nous suspectons que la TNAP agit en hydrolysant le pyrophosphate inorganique (PPi). En effet, c'est la TNAP qui hydrolyse le PPi en culture de CMLs et de chondrocytes, et le PPi mime les effets de l'inhibition de TNAP en culture de chondrocytes. Enfin, nous rapportons le profil de microRNA des artères cultivées en conditions hyperphosphatémiques. Ces résultats pourraient être particulièrement importants dans le développement de nouvelles approches thérapeutiques

In patients with chronic kidney disease (CKD), vascular calcification represents the main cause of mortality. Vascular calcification results from the trans-differentiation of vascular smooth muscle cells (VSMCs) into cells similar to osteoblasts and/or chondrocytes, in response to inflammatory cytokines or hyperphosphatemia. Calcifying VSMCs form calcium phosphate crystals through the activity of tissue nonspecific alkaline phosphatase (TNAP). In light of recent findings, we hypothesized that TNAP also modulates VSMC trans-differentiation. Our objectives were therefore to determine the effect of TNAP activity on VSMC trans-differentiation, and secondly to investigate the molecular mechanisms involved in TNAP expression in aortas, with a particular interest in microRNAs. We first observed that addition of purified alkaline phosphatase or TNAP over-expression stimulates the expression of chondrocyte markers in culture of the mouse and rat VSMC lines, and of mesenchymal stem cells. Moreover, TNAP inhibition blocks the maturation of mouse primary chondrocytes and reduces mineralization. We exclude a role for crystals in TNAP effects, since addition of crystals alone or associated to a collagenous matrix fails to mimic TNAP effects. We rather suspect that TNAP acts through the hydrolysis of inorganic pyrophosphate (PPi). Indeed, PPi is hydrolyzed by TNAP in VSMCs and chondrocytes and addition of PPi mimics the effects of TNAP inhibition on chondrocyte maturation. Finally, we report microRNA signature of aortic explants treated under hyperphosphatemic conditions that induce vascular calcification. These results could be of particular importance in patients with CKD