Thèse soutenue

La matrice extracellulaire des adipocytes médullaires : caractérisation et impact sur l'ostéoblastogénèse et la minéralisation dans le contexte de l'ostéoporose

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Auteur / Autrice : Laura Entz
Direction : Gilles PasquierStéphanie Lucas
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Biologie, Médecine et santé. Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie.
Date : Soutenance le 14/06/2022
Etablissement(s) : Littoral
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, technologie et santé (Amiens)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Marrow Adiposity & Bone Lab (Boulogne-sur-mer, Pas-de-Calais) - Marrow Adiposity & Bone Lab - Adiposité Médullaire et Os - ULR 4490 / MABLab (ex-pmoi)
Financeur : MSDAvenir
Jury : Président / Présidente : Delphine Logeart
Examinateurs / Examinatrices : Valérie Geoffroy, Alain Guignandon, Arnaud Scherberich
Rapporteur / Rapporteuse : Valérie Geoffroy, Alain Guignandon

Résumé

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L'adiposité médullaire constitue un nouveau tissu adipeux d'intérêt dans les physiopathologies osseuses. Une augmentation du nombre d'adipocytes médullaires (AM) est associée à la fragilité et à la perte osseuse retrouvée dans différentes formes d'ostéoporose dont celles de la ménopause et du diabète de type 2. L'adipogénèse peut entrer en compétition avec l'ostéoblastogénèse, puisque les AM et les ostéoblastes sont issus du même progéniteur, les cellules souches mésenchymateuses (CSM). Les AM sécrètent des facteurs pouvant stimuler l'ostéoclastogénèse, la résorption osseuse, et inhiber l'ostéoblastogénèse, la formation osseuse, induisant un déséquilibre de l'homéostasie osseuse. De plus, une augmentation de l'adiposité médullaire est observée dans la fragilité osseuse associée au diabète de type 2 et est corrélée au taux d'hémoglobine glyquée, un marqueur plasmatique d'une hyperglycémie chronique non contrôlée. La matrice extra-cellulaire (MEC) des AM est peu caractérisée et son impact sur les ostéoblastes n'a jamais été évalué dans ce contexte. Nous avons donc testé si la MEC des AM est altérée par l'exposition à une forte concentration en glucose in vitro par l'emploi de CSM humaines médullaires et si, une fois dévitalisée, elle impacte la prolifération des CSM, la différenciation ostéoblastique et la minéralisation à une concentration physiologique et physiopathologique de glucose. Nos résultats démontrent que les MEC dévitalisées améliorent l'adhésion et la prolifération des CSM sans modifier l'ostéoblastogénèse, quelle que soit la concentration de glucose employée au cours de la génération des MEC adipocytaires ou de la différenciation ostéoblastique. En revanche la quantité et la qualité du minéral produit est altérée par les matrices adipocytaires ainsi que par la concentration en glucose. Ce premier travail est poursuivi par la caractérisation des MEC adipocytaires par plusieurs approches complémentaires. Une première caractérisation génique des AM obtenus par différenciation de CSM humaines in vitro met en évidence la production d'une MEC spécifique qui diffère de celle produite par les cellules à proximité : les CSM et les ostéoblastes, sans impact de la concentration en glucose. La qualité et la composition moléculaires des MEC sont évaluées par spectroscopie RAMAN, révélant des modifications liées à la forte concentration en glucose, avec notamment davantage de protéoglycanes à motifs chondroïtine sulfate. Ces résultats sont confirmés par l'analyse des AM isolés des os de deux modèles : le modèle d'ovariectomie murin, un modèle classique mimant la ménopause avec le développement d'une obésité et d'un état pré-diabétique ; et un modèle clinique de femmes post-ménopausées souffrant de gonarthrose nécessitant la pose d'une prothèse totale de genou et caractérisées sur le plan métabolique. Enfin, l'impact de la modulation de la glycémie dans le modèle d'ovariectomie sur le tissu osseux et le micro-environnement médullaire, dont les AM, a également commencé à être étudié avec le suivi de l'évolution de l'adiposité médullaire et de la quantité/qualité osseuse au cours d'un traitement avec une molécule hypoglycémiante (inhibiteur de SGLT2). En conclusion, les MEC adipocytaires induisent des altérations au niveau de la minéralisation des ostéoblastes, participant donc au développement d'une fragilité osseuse dans l'ostéoporose et le diabète de type 2.