Caractérisation du rôle des ostéocytes dans le maintien de l'homéostasie de l'os et du cartilage en réponse aux contraintes mécaniques

Characterization of the role of microcracks and osteocytes in maintaining bone and cartilage homeostasis in response to mechanical loading

• Auteur / Autrice : Mylène Zarka-Prost-Dumont
• Direction : Martine Cohen-Solal
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie. Biothérapies
• Date : Soutenance le 04/02/2019
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Hématologie, oncogenèse et biothérapies (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biologie de l'os et du cartilage : régulations et ciblage thérapeutique (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Paris Diderot - Paris 7 (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Pascal Richette
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Martine Cohen-Solal, Pascal Richette, Irma Machuca-Gayet, Daniel Bouvard, Christophe Melary
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Irma Machuca-Gayet, Daniel Bouvard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cartilage

Bêta-caténine

Arthrose

Ostéocytes

Os -- Maladies

Homéostasie

Mots clés libres

Microcracks

Résumé

L’ostéocyte est un régulateur majeur de l’homéostasie osseuse capable de contrôler le remodelage osseux en réponse aux contraintes mécaniques. Bien qu’il soit un acteur majeur de la mécano-transduction, son implication au cours de l’arthrose n’a jamais été mise en lumière dans la littérature. Ce travail avait pour objectif : 1) de caractériser le lien entre les microcracks et les lésions du cartilage pouvant procurer un mode de diffusion de molécules de communication entre l’os sous-chondral et le cartilage et 2) d’améliorer la compréhension des mécanismes de mécano-sensibilité des ostéocytes en réponse aux contraintes mécaniques. Nous avons démontré que la présence de microcracks au niveau de la plaque sous-chondrale était associée à une dégradation moins sévère du cartilage, probablement via la diffusion de molécules permettant de réguler l’homéostasie chondrocytaire. D’autre part, nous avons mis en évidence que des forces de compression physiologique permettaient à l’ostéocyte, par l’intermédiaire de la signalisation YAP/TAZ, d’induire la sécrétion de M-CSF qui pourrait être nécessaire au recrutement des précurseurs ostéoclastiques. L’ostéocyte pourrait ainsi réguler le remodelage osseux en réponse aux contraintes mécaniques, et de ce fait, l’homéostasie du cartilage grâce à la diffusion de molécules de signalisation de l’os sous-chondral vers le cartilage via les microcracks.

The osteocyte is a major regulator of bone homeostasis able to control bone remodeling in response to mechanical loading. Although osteocytes are the main effectors in mechano-transduction, their involvement in osteoarthritis has never been highlighted in the literature. The purpose of this work was: 1) to characterize the link between microcracks and cartilage lesions that may provide diffusion of communication molecules between subchondral bone and cartilage, and 2) to improve understanding of the mechanisms involved in osteocytes’ mechanosensitivity in response to mechanical loading. We have demonstrated that the presence of microcracks at the subchondral plate allowed less severe cartilage damage, probably through the diffusion of molecules to regulate chondrocyte homeostasis. On the other hand, we have shown that physiological compression forces allow the osteocyte, via YAP/TAZ signaling, to induce the secretion of M-CSF that could be necessary for the recruitment of osteoclastic precursors. The osteocyte could thus regulate bone remodeling in response to mechanical loading and, as a result, cartilage homeostasis through the diffusion of signaling molecules from subchondral bone to cartilage via microcracks.