Rôle de la Cavéoline-1 dans le disque intervertébral : du développement embryonnaire à la croissance post-natale

par Lily Paillat

Thèse de doctorat en Biologie, médecine et santé

Sous la direction de Anne Camus.

Soutenue le 09-07-2021

à Nantes , dans le cadre de École doctorale Biologie-Santé (Nantes) , en partenariat avec Regenerative Medicine and skeleton Research (Nantes) (laboratoire) .

Le président du jury était David Eglin.

Le jury était composé de Laurence Legeai-Mallet, Hang Korng Ea.

Les rapporteurs étaient David Eglin, Stéphane Vassilopoulos, Soazig Le Lay.

mots clés

• Microenvironnement hypoxique
• Cavéoline 1
• Disque intervertébral
• Développement embryonnaire
• Protéine Sonic hedgehog

Résumé

Le disque intervertébral (DIV) assure le maintien de la posture et de la mobilité du rachis, tout en permettant l’amortissement des contraintes mécaniques appliquées quotidiennement sur la colonne vertébrale. Ces sollicitations font du DIV une structure fragile et peuvent conduire à sa dégénérescence. En effet, il a été démontré que 40% des lombalgies chroniques trouvent leur origine dans la dégénérescence discale, résultant dans un dérèglement de l’homéostasie tissulaire accompagné de modifications structurelles, cellulaires et moléculaires. Les stratégies thérapeutiques actuelles ne permettent pas de soigner la cause de la dégénérescence, de par le manque de connaissance sur le développement embryonnaire et la croissance du DIV. Dans ce contexte, ce projet vise à décrypter les fonctions des cavéoles/Cavéoline1 (Cav1) du développement embryonnaire à la croissance post-natale du disque. Une étude in vivo du phénotype discal des souris invalidées pour le gène Cav1 montre une augmentation de la capacité proliférative des cellules du NP (Nucleus Pulposus, centre du DIV) qui perdure dans le temps, ainsi qu’une modulation de l’activité de la voie de signalisation Sonic Hedgehog (Shh). L’étude in vitro de la densité des cavéoles membranaires au sein d’explants de cellules de NP embryonnaires ou post-natal révèle que ces structures sont sensibles à l’hypoxie et à l’osmolarité du milieu environnant. L’ensemble de ces résultats augmente notre compréhension des mécanismes de régulation de la prolifération des cellules du disque en croissance et met en avant Cav1 comme un potentiel régulateur de l’homéostasie discale.

Titre traduit

Caveolin1 function in the intervertebral disc : from its embryonic development to post-natal growth

Résumé

The intervertebral disc (IVD) maintains posture and spine mobility and permits absorption of mechanical loads daily applied in the spine. IVD exposure to mechanical forces make it fragile and lead to its degeneration. Indeed, it has been shown that 40% of chronic low back pain cases are due to discal degeneration, resulting in tissue homeostasis disruption, structural, cellular and molecular alterations. Current therapies can’t target the cause of the pathology, due to the lack of knowledge about IVD embryonic development and post-natal growth. In this contexte, this project aims understand caveolae/Caveolin1 (Cav1) funtion from IVD embryonic developement to post-natal growth. An in vivo study of IVD phenotype in Cav1-/- mice showed an increase of NP cells proliferative capacity (Nucleus Pulposus, centre of the IVD), which persist with maturation, and a modulation of Sonic Hedgehog (Shh) pathway activity. The in vitro study of the caveolae density in embryonic and post-natal NP explanted cells revealed that caveolae are sensitive to hypoxia and osmolarity of the micro-environment. Altogether, our results improve our understanding of the mecanisms of disc cells proliferation modulation and highlight Cav1 as a potential regulator in IVD homeostasis.