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Les cellules ostéoclastes offrent des indices sur la fragilisation osseuse et autres troubles

Comprendre une super-cellule qui dégrade les os aidera à élaborer des traitements contre les maladies osseuses fréquentes chez les populations vieillissantes.
Les cellules ostéoclastes offrent des indices sur la fragilisation osseuse et autres troubles
Les maladies liées aux os sont la première cause de douleur grave sur le long terme et de la réduction de la qualité de vie pour des millions de personnes. Parmi ces maladies, l’ostéoporose, la périodontite et l’arthrite rhumatoïde – il est prévu que le nombre de personnes souffrant de ces maladies augmente considérablement avec le vieillissement de la population en Europe.

Le projet EUROCLAST, financé par l’UE, a réuni plus de 30 spécialistes, y compris une douzaine de doctorants provenant de 7 institutions et 2 entreprises, afin d’étudier les cellules connues sous le nom d’ostéoclastes. Ces cellules sont responsables de la dégradation osseuse, un processus important dans la rénovation et la réparation des os.

La plupart des cellules de l’organisme présentent seulement un noyau, mais certaines cellules mononucléaires fusionnent pour former des cellules ostéoclastes super-grandes qui attaquent ensuite les tissus minéralisés, comme l’os, et les digèrent. «Tous les tissus minéralisés peuvent être digérés par cette cellule», explique le coordinateur du projet, Vincent Everts, un professeur qui a pris récemment sa retraite de la Vrije Universiteit Amsterdam aux Pays-Bas.

En étudiant les cellules précurseurs appelées monocytes, qui fusionnent pour former des ostéoclastes, «nous avons découvert que ces cellules diffèrent en fonction de l’os qu’elles digèrent ou dégradent. Par exemple, il existe un ostéoclaste associé à l’os du crâne et un autre, fonctionnellement différent, associé aux longs os du bras ou de la jambe», explique le professeur Everts. Il s’agit d’une précision importante pour comprendre les effets des ostéoclastes sur les différents états pathologiques se produisant à différents endroits dans l’organisme.

Activité ostéoclastique

Les ostéoclastes diminuent leur pH (acidité) extérieur lorsqu’ils sont attachés au tissu osseux, provoquant la dissolution du minéral (phosphate de calcium). Ce processus est suivi par la sécrétion d’un nombre d’enzymes qui digèrent les protéines de l’os. Une activité ostéoclastique excessive peut provoquer la diminution de la densité osseuse et la fragilisation des os comme, par exemple, dans le cas des patients atteints d’ostéoporose.

En revanche, la réduction de l’activité ostéoclastique provoque une densité osseuse élevée, constatée dans l’ostéopétrose, où l’os se densifie et se durcit. «Même si cette maladie est très peu fréquente, de nombreux régulateurs clés de l’activité ostéoclastique ont été identifiés en étudiant cette terrible maladie», explique le professeur Everts.

Les chercheurs ont pu observer ce type de cellule grâce à de nouveaux types de microscopes électroniques à balayage, utilisés dans d’autres champs, et qui, en effet, découpent la cellule en grandes sections offrant une série de micrographies. «Auparavant, nous ne pouvions jamais observer l’intérieur de la cellule de manière si détaillée, mais maintenant nous pouvons voir ce qui se passe à différents endroits de la cellule», explique-t-il.

Les chercheurs ont développé un système de marquage métabolique afin de suivre les mouvements et les fonctions des molécules et des structures intracellulaires à l’intérieur de la cellule géante, offrant des informations sur la façon dont se produit la dégradation osseuse et quelles parties de la cellule sont activement impliquées dans la digestion.

Tests et découverte cellulaire

Des tests spéciaux ont été mis en place pour analyser l’activité ostéoclastique dans le sérum humain (sang prélevé de patients), afin d’étudier les enzymes exprimées uniquement par ces ostéoclastes. Cette technique d’analyse enzymatique spécifique est maintenant commercialisée à des fins de diagnostic.

La recherche du groupe a également contribué à la découverte de cellules qui ressemblent à des ostéoclastes. «L’ostéoclaste est très difficile à mettre en culture et ne peut être maintenu en vie pendant très longtemps», explique le professeur Everts, «mais si vous avez une cellule qui ressemble à l’ostéoclaste, vous pouvez étudier une activité similaire à celle de l’ostéoclaste et l’effet des inhibiteurs sur ces cellules ou bien l’effet de la stimulation de composés, offrant ainsi des outils pour étudier en détail comment fonctionnent ces cellules dans des conditions normales et pathologiques».

Ces perspectives pourraient ouvrir la voie à de nouveaux outils et traitements diagnostiques.

Thèmes

Life Sciences

Mots-clés

EUROCLAST, ostéoclaste, santé, ostéoporose, arthrite, périodontite, biologie cellulaire