Évaluation de l'effet du tofacitinib sur les tissus osseux et adipeux dans la polyarthrite rhumatoïde

Effect of tofacitinib on adipose and bone tissues in rheumatoid arthritis

• Auteur / Autrice : Jean-Guillaume Letarouilly
• Direction : Julien Paccou, Aline Clabaut
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 01/03/2023
• Etablissement(s) : Université de Lille (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Lille ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Marrow Adiposity & Bone Lab - Adiposité Médullaire et Os - ULR 4490
• Jury : Président / Présidente : Anne Tournadre
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bernard Cortet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Béatrice Bouvard, Alain Guignandon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Composition corporelle

Adiposité

Ostéoblastes

Adipocytes

Os et tissu osseux

Tissu adipeux

Densité osseuse

Inhibiteurs des Janus kinases

Polyarthrite rhumatoïde

Corps -- Composition chimique

Ostéoblastes

Adipocytes

Tissu osseux

Tissu adipeux

Densitométrie osseuse

Inhibiteurs des janus kinases

Tofacitinib

Polyarthrite rhumatoïde

Mots clés libres

Polyarthrite rhumatoïde

Tofacitinib

Inhibiteur des janus kinases

Densitométrie osseuse

Tissus adipeux

Adipocytes

Adiposité

Composition corporelle

Rheumatoid arthritis

Tofacitinib

Janus kinases inhibitors

Bone mineral density

Adipose tissue

Adipocytes

Adiposity

Body composition

Résumé

Contexte : L'inflammation systémique est le principal facteur responsable de l'ostéoporose secondaire et du surrisque cardiovasculaire chez les patients atteints de polyarthrite rhumatoïde (PR). Les inhibiteurs de la Janus kinase (JAKi), tels que le tofacitinib (Tofa), peuvent contrôler l'inflammation systémique et semblent avoir des effets bénéfiques sur le tissu osseux dans différents modèles précliniques. Cela pourrait être dû à des effets directs sur le microenvironnement osseux et ne pas reposer exclusivement sur le contrôle de l'inflammation systémique. Les adipocytes médullaires (BMAds) sont abondants dans le microenvironnement osseux mais l'effet des JAKi sur les BMAds reste méconnu tout en sachant qu'il existe une compétition entre les voies de différenciation des cellules stromales dérivées de la moelle osseuse humaine (hBMSCs) vers les BMAds et les ostéoblastes (Ob) dans l'ostéoporose. Par ailleurs, les JAKi pourraient également avoir un effet sur l'adiposité viscérale, tissu associé au risque cardiovasculaire.Objectifs: Les objectifs de la première partie de la thèse étaient de déterminer si le Tofa influence les BMAds et les Ob dérivés des hBMSCs et d'étudier les effets potentiels du Tofa sur la composition corporelle, l'adiposité médullaire et la densité minérale osseuse chez des patients atteints de PR. Les objectifs de la seconde partie de la thèse étaient de déterminer l'effet de la PR sur la composition corporelle, la densité minérale osseuse et l'adiposité médullaire.Méthodes : Pour déterminer l'effet du Tofa sur l'engagement cellulaire, des hBMSCs ont été différenciées en BMAds ou Ob pendant 3 jours avec des concentrations de Tofa à 200, 400 ou 800 nM et du TNFα pour simuler l'inflammation systémique. Cette étude a également été menée en utilisant des BMAds différenciés. L'effet du Tofa a été déterminé par l'analyse de l'expression des gènes et des protéines et le suivi de la densité cellulaire. En parallèle, dans une étude pilote portant sur 9 patients atteints de PR traités par Tofa 5 mg deux fois par jour (NCT04175886), l'adiposité médullaire a été mesurée par IRM au niveau de la colonne lombaire (PDFF, proton density fat fraction) initialement et après 6 mois de traitement par Tofa. L'étude RAFAT en cours (NCT05269069) est une étude cas-témoins avec des volontaires sains appariés pour le sexe, l'âge, l'indice de masse corporelle et le statut ménopausique à des patients PR.Résultats: Dans des conditions non inflammatoires, l'expression génétique de Runx2 et Dlx5 a diminué chez les Ob traitées par Tofa (p<0,05). L'expression génétique de PPARγ2, C/EBPα et Périlipine 1 était augmentée par rapport aux contrôles (p<0,05) chez les BMAds traités par Tofa. Dans des conditions inflammatoires, Tofa n'a pas modifié les profils d'expression des Ob par rapport aux contrôles TNFα. En revanche, Tofa a limité l'effet négatif du TNFα sur la différenciation des BMAds (p<0,05). Une augmentation de la densité des BMAds différenciées traitées par Tofa sous TNFα a été observée (p<0,001). Ces résultats ont été consolidés par une augmentation du PDFF à 6 mois de traitement par Tofa chez les patients atteints de PR (46,3 ± 7,0% versus 53,2 ± 9,2% p<0,01). Il n'y avait pas de modification de la composition corporelle à 6 mois, notamment de l'adiposité viscérale chez les 9 patients atteints de PR sous Tofa.Conclusion: L'ensemble de ces résultats suggère un effet stimulant du Tofa sur l'engagement et la différenciation des BMAds, ce qui ne soutient pas un effet positif du Tofa sur le tissu osseux. L'étude RAFAT est en cours.

Background: Systemic inflammation is the main factor underlying secondary osteoporosis and cardiovascular risk in patients with rheumatoid arthritis (RA). Janus kinase inhibitors (JAKi), such as tofacitinib (Tofa), can control systemic inflammation and may have beneficial effects on bone in various models. This might be due to direct effects on the bone microenvironment and not exclusively based on their anti-inflammatory function. Bone marrow adipocytes (BMAds) are abundant in the bone microenvironment. The effect of JAKi on BMAds is unknown, but evidence suggests that there is competition between human bone marrow-derived stromal cell (hBMSCs) differentiation routes towards BMAds and osteoblasts (Ob) in osteoporosis. JAKi could also have an impact on the visceral adiposity which is associated with the cardiovascular risk.Objectives: The aims of the first part of the PhD were to determine whether Tofa influences BMAds, and Ob derived from hBMSCs and to investigate the potential effects of Tofa on body composition, on bone marrow adipose tissue (BMAT) and bone mineral density (BMD) in RA patients. The aims of the second part of the PhD were to determine the impact of RA on body composition, BMD and BMAT.Methods: To determine the effect of Tofa on cellular commitment, hBMSCs were differentiated to BMAds or Ob for 3 days together with Tofa at 200, 400, or 800 nM and TNFα. This study was also conducted using differentiated BMAds. The impact of Tofa was determined by gene and protein expression analysis and cell density monitoring. In parallel, in a pilot study of 9 RA patients treated with Tofa 5 mg twice a day (NCT04175886), the proton density fat fraction (PDFF) was measured using MRI at the lumbar spine at baseline and at 6 months. The ongoing RAFAT study (NCT05269069) is a case-control study including healthy volunteers matched for sex, age, body mass index, and menopausal status with RA patients.Results: In non-inflammatory conditions, the gene expression of Runx2 and Dlx5 decreased in Ob treated with Tofa (p<0.05). The gene expression of PPARγ2, C/EBPα, and Perilipin 1 were increased compared to controls (p<0.05) in BMAds treated with Tofa. Under inflammatory conditions, Tofa did not change the expression profiles of Ob compared to TNFα controls. In contrast, Tofa limited the negative effect of TNFα on BMAds differentiation (p<0.05). An increase in the density of differentiated BMAds treated with Tofa under TNFα was noted (p<0.001). These findings were consolidated by an increase in PDFF at 6 months of treatment with Tofa in RA patients (46.3 ± 7.0% versus 53.2 ± 9.2% p<0.01).Conclusion: Together, these results suggest a stimulatory effect of Tofa on BMAds commitment and differentiation, which does not support a positive effect of Tofa on bone. The RAFAT study is still ongoing.