Un gène contrôle le rapport os/graisse dans la moelle osseuse
Dans une découverte inattendue, des chercheurs de l’UCLA ont découvert qu’un gène précédemment connu pour contrôler le métabolisme humain contrôle également l’équilibre entre les os et les graisses dans la moelle osseuse, ainsi que la manière dont une cellule souche adulte exprime son type cellulaire final. Ces résultats pourraient permettre de mieux comprendre la perturbation du rapport os/graisse dans la moelle osseuse ainsi que ses conséquences sur la santé. Ils indiquent également que ce gène constitue une cible thérapeutique prometteuse dans le traitement de l’ostéoporose et du vieillissement du squelette.
Jusqu’à présent, le gène PGC-1α, un activateur génétique, était principalement connu pour réguler les réactions qui convertissent et entretiennent l’énergie des cellules humaines. L’étude — dirigée par le Dr Cun-Yu Wang, président et professeur de biologie et de médecine buccales, et le Dr Bo Yu, professeur adjoint de dentisterie restauratrice, tous deux de l’école de dentisterie de l’UCLA — a montré que le PGC-1α peut en fait avoir un impact sur le fait que les cellules souches se transforment en cellules adipeuses ou en cellules de moelle osseuse et qu’elles contrôlent à leur tour l’équilibre os/graisse dans la moelle osseuse.
Cette recherche est publiée en ligne dans la revue Cell Stem Cell.
Le tissu de la moelle osseuse est composé de cellules sanguines, de tissu adipeux de la moelle (ou graisse) et de cellules stromales de soutien (cellules du tissu conjonctif de tout organe). Depuis des années, les cliniciens ont noté une relation inverse entre la masse osseuse et les cellules adipeuses de la moelle osseuse dans diverses conditions médicales. Une augmentation de la graisse dans la moelle s’accompagne souvent d’une diminution de la masse osseuse dans les cas de vieillissement, d’ostéoporose et d’autres troubles métaboliques.
Les ostéoblastes, ou cellules formatrices d’os, et les adipocytes, ou cellules formatrices de graisse, dérivent d’un pool commun de cellules souches mésenchymateuses, qui sont des cellules stromales pouvant devenir plusieurs types de cellules différentes. Cette composition suggère un compromis entre les deux types de cellules et une anomalie dans la façon dont une cellule exprime son type final de cellule souche mésenchymateuse dans le vieillissement du squelette et l’ostéoporose. La base moléculaire de ce phénomène est mal comprise. Une étude plus approfondie et une meilleure compréhension de la relation inverse entre la perte osseuse et la formation de graisse pourraient conduire à de nouveaux traitements pour ces pathologies.
Wang et Yu ont remarqué dans la moelle osseuse humaine et de souris que l’expression du gène PGC-1α diminuait considérablement avec l’âge avancé. Les chercheurs ont d’abord voulu mieux comprendre le rôle de ce gène dans la perte osseuse induite par l’âge. Ils ont commencé leur étude en créant un modèle de souris dont les protéines PGC-1α avaient été retirées des cellules souches mésenchymateuses. Ils ont découvert quelque chose d’inattendu lorsque ces souris ont subi une procédure qui simulait l’ostéoporose – il y avait une augmentation significative de la graisse de la moelle en même temps que la diminution attendue de la masse osseuse.
“Ce que nous avons découvert était particulièrement intriguant, étant donné que le PGC-1α n’était auparavant lié qu’au métabolisme, mais pas aux cellules souches adultes”, a déclaré Wang, qui est également doyen associé de l’école dentaire pour les études supérieures. “Cette révélation suggère que PGC-1α pourrait influencer la façon dont les cellules souches se différencient en os et non en cellules graisseuses, et cela pourrait également conduire à de nouvelles thérapeutiques dans l’ostéoporose.”
Pour tester leurs résultats, ils ont créé un modèle de souris dans lequel l’expression du gène PGC-1α était augmentée. Ce qui s’est produit est l’inverse de ce qui s’est passé avec leur premier modèle — il y a eu un ralentissement de la perte osseuse et une diminution de la graisse dans la moelle osseuse, ce qui suggère que PGC-1α pourrait jouer un rôle protecteur dans le maintien de l’équilibre os/graisse.
L’équipe a découvert que PGC-1α activait directement l’expression de TAZ, un régulateur maître précédemment signalé comme favorisant la formation osseuse tout en inhibant la différenciation des cellules graisseuses des cellules souches mésenchymateuses.
“On pourrait comparer PGC-1α à une rivière qui nourrit ou maintient la masse osseuse en serpentant dans le paysage de la moelle”, a déclaré Yu. “La rivière se tarit à mesure que nous vieillissons, ce qui incite davantage de cellules graisseuses à se former au détriment de l’os.”
On a constaté que l’exercice physique induit l’expression de PGC-1α. Cette étude suggère également que l’exercice physique régulier pourrait contribuer à maintenir la santé osseuse et à prévenir le vieillissement du squelette, tout en offrant d’autres avantages pour la santé.
Source :
UCLA researchers discover gene that controls bone-to-fat ratio in bone marrow | UCLA