Cellules souches mésenchymateuses de la moe͏̈lle osseuse : différenciation adipogénique et ostéogénique

par Virginie Sottile

Thèse de doctorat en Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie

Sous la direction de Raymond Négrel.

Soutenue en 2001

à Nice .

mots clés

• Ostéoporose
• Moelle osseuse

Résumé

L'ostéoporose est une maladie caractérisée par une baisse de la masse osseuse associée à une augmentation de l'adiposité médullaire. Les ostéoblastes et les adipocytes proviennent de la cellule souche mésenchymateuse présente dans la moelle osseuse, et l'élucidation des événements cellulaires conduisant l'engagement de ce précurseur commun dans chacune de ces voies de différenciation fait l'objet d'intenses recherches. Afin de déterminer l'effet de facteurs ostéogéniques sur l'adipogénèse, nous avons appliqué BMP2 (Bone Morphogenetic Protein-2), puissant inducteur d'ossification ectopique, sur la lignée mésenchymateuse 3T3-L1. Sans effet adipogénique par elle-même, la BMP2 stimule de façon synergique l'adipogénèse induite par BRL49653, un agoniste de PPARgamma. De même, BRL49653 n'inhibe pas la différenciation ostéogénique induite par un traitement ostéogénique. Nos résultats suggèrent qu'adipocytes et ostéoblastes ne se développent pas de façon antagoniste, mais plutôt selon un processus de différenciation commun positivement influencé à la fois par BMP2 et les activateurs de PPARgamma. Nous avons également identifié l'os trabéculaire humain comme une source de précurseurs mésenchymateux. Par un protocole d'expansion clonale suivie de tests de différenciation ostéogénique, adipogénique et chondrogénique, nous avons montré que les cultures de précurseurs isolés de fragments d'os trabéculaire ont des caractéristiques de cellule souche mésenchymateuse in vitro.

Titre traduit

Osteogenic and adipogenic differentiation of bone marrow mesenchymal stem cells

Résumé

Osteoporosis is characterized by decreased bone mass associated with increased marrow fat content. Osteoblasts and adipocytes arise from a common precursor cell present in the bone marrow stromal, the mesenchymal stem cell (MSC). The regulatory events governing the commitment of this precursor cell to either lineage are intensely investigated. To determine the effect of osteogenic factors on adipogenesis, we have treated the mesenchymal precursor cell line 3T3-L1 with BMP2 (Bone Morphogenetic Protein-2), a potent inducer of bone formation. Although BMP2 did not affect adipogenesis on its own, is strongly stimulated adipogenic differentiation in synergy with the PPARgamma agonist BRL49653. Likewise, when BRL49653 was combined with a classical osteogenic treatment, no inhibition of the osteogenic response could be detected. Our data suggest that osteoblasts and adipocytes do not systematically develop at the expense of each that osteoblasts and adipocytes do not systematically develop at the expense of each other, but follow a common differentiation pathway that can be positively modulated by both BMPs and PPARgamma activators. We also identified human trabecular bone as a new source of mesenchymal precursor cells. Based on clonal expansion experiments followed by osteogenic, chondrogenic and adipogenic differentiation assays, we could conclude that cultures prepared from trabecular bone fragments have mesenchymal stem cell characteristics in vitro.