Indice d'ostéoporose trouvé dans la protéine de signalisation des cellules souches

Comprendre comment une protéine de signalisation bien connue influence la transformation des cellules souches de la moelle osseuse en os ou en graisse pourrait transformer le point de vue des scientifiques sur l'ostéoporose et conduire à de nouveaux traitements contre la maladie.
Telles sont les implications d’une nouvelle étude menée par la Harvard Medical School (HMS) et publiée en ligne dans The Journal of Clinical Investigation le 13 août.
L'auteur principal Bjorn Olsen, professeur de biologie cellulaire au HMS, a expliqué à la presse ce qu'ils avaient trouvé:
"Cela modifie la réflexion sur ce qui contrôle la différenciation des cellules souches en cellules osseuses plutôt que sur les cellules adipeuses, et comment s'assurer que ce mécanisme reste actif en vieillissant."
L'os n'est pas une matière morte: c'est un tissu vivant qui change tout le temps, car il se forme et se résorbe continuellement.

L'ostéoporose est une maladie osseuse courante où le tissu osseux devient progressivement plus fin, entraînant un risque plus élevé de fracture. Elle affecte environ 1 femme américaine sur 5 et serait causée par des cellules souches qui se différencient normalement en cellules formant des os pour devenir des cellules adipeuses au fil du temps.
Pour l’étude, Olsen, professeur de biologie du développement et doyen de la recherche à la faculté de médecine dentaire de Harvard, et ses collègues, a décidé d’étudier le rôle du facteur de croissance endothélial vasculaire ou VEGF, une protéine de signalisation le développement de vaisseaux sanguins importants pour la croissance osseuse précoce et le maintien du squelette chez les mammifères. La protéine agit en activant les récepteurs à la surface des cellules.

Souris génétiquement modifiées sans VEGF

Dans un premier temps, les chercheurs ont génétiquement modifié des souris de laboratoire incapables de produire du VEGF dans leurs cellules souches de moelle osseuse.
Peu après leur naissance, les squelettes des souris ont commencé à montrer des qualités semblables à celles de l'ostéoporose, telles que la réduction du tissu osseux et l'accumulation de graisse dans la moelle osseuse.
Lorsque les chercheurs ont isolé des cellules souches de souris et les ont cultivées en culture, elles ont constaté qu'elles étaient plus susceptibles de se différencier en cellules adipeuses que dans des cellules ou ostéoblastes formant des os.

Pour vérifier que c'était l'absence de VEGF qui produisait cet effet, les chercheurs ont désactivé le VEGF dans les cellules souches de souris de type sauvage. Ils ont utilisé une méthode appelée interférence ARN pour ce faire.
Le résultat était similaire à celui des souris génétiquement modifiées n'ayant pas la capacité de produire du VEGF, confirmant ainsi que la protéine était nécessaire pour que les cellules souches se différencient normalement en cellules formant des os.

Seul le VEGF produit à l'intérieur des cellules souches fonctionne

Cependant, il n'était pas clair de quelle manière le VEGF affectait le processus de différenciation des cellules souches. Se contenter de baigner les cellules du VEGF qu'elles ne sécrètent pas suffirait-il à stimuler la différenciation normale en cellules formant des os?
Mais lorsqu'ils ont ajouté la protéine VEGF aux cellules de la culture de cellules souches provenant des souris modifiées, les chercheurs ont constaté que cette protéine ne rétablissait pas la différenciation normale.
Donc, peut-être que ce n'est pas important d'avoir le VEGF, mais le fait qu'il soit fabriqué à l'intérieur des cellules souches.
Pour tester cela, les chercheurs ont réintroduit le code génétique manquant pour la production de la protéine dans les noyaux des cellules de la culture cellulaire (en insérant un virus portant le bit de code manquant).

Cela a fonctionné: une fois que les cellules souches cultivées ont reçu le code génétique manquant pour fabriquer le VEGF, elles ont commencé à fabriquer des protéines VEGF et à se différencier en cellules formant des os à des taux similaires à ceux des cellules normales.
Cela suggère que la capacité des cellules souches de la moelle osseuse à se différencier en cellules formant des os nécessite du VEGF fabriqué à l'intérieur des cellules.
Les chercheurs ont confirmé ces résultats plutôt inattendus avec d'autres expériences biochimiques et de contrôle.
À partir d'autres expériences, ils ont également établi que le VEGF contrôle des molécules importantes pour la formation osseuse et la différenciation des cellules adipeuses, et qu'il régule également une protéine dans les noyaux cellulaires qui jouerait un rôle dans le vieillissement prématuré.

Quelle suite

Olsen et son équipe veulent maintenant en savoir plus sur les voies de signalisation du VEGF dans les cellules souches de la moelle osseuse et identifier des cibles pour les médicaments.
Il a déclaré à la presse s’ils pouvaient mieux comprendre les mécanismes de signalisation et trouver les parties qu’ils devraient cibler pour augmenter la production de VEGF à l’intérieur des cellules, ce qui ouvrirait peut-être des voies potentielles à de nouvelles thérapies contre l’ostéoporose.
Les subventions du NIH et les fonds provenant d'une bourse d'études du doyen de la Harvard School of Dental Medicine ont permis de financer l'étude.
Écrit par Catharine Paddock PhD