Thèse soutenue

Modifications de la matrice extracellulaire osseuse dans des conditions pathologiques ou environnementales : caractérisation et conséquences sur les cellules osseuses
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Auteur / Autrice : Tatiana Gritsaenko
Direction : Georges Carle
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
Date : Soutenance le 13/12/2019
Etablissement(s) : Université Côte d'Azur (ComUE)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)
Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Nice (1965-2019)
Laboratoire : Transporteurs en Imagerie et Radiothérapie en Oncologie - Mécanismes biologiques des Altérations du Tissu Osseux - UMR E4320 / TIRO-MATOs
Jury : Président / Présidente : Sylvie Tambutté
Examinateurs / Examinatrices : Sylvie Tambutté, Tim Arnett, Frédéric Marin, Luc Malaval, Sabine Santucci-Darmanin
Rapporteurs / Rapporteuses : Tim Arnett, Frédéric Marin

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Le tissu osseux est soumis à un remodelage constant au cours duquel les ostéocytes font office de mécanorécepteurs et coordonnent l’activité des ostéoclastes (OCL) qui résorbent le tissu osseux, et des ostéoblastes (OB) qui synthétisent la matrice extracellulaire (MEC) minéralisée. L’objectif de mon projet de thèse était d’étudier les altérations des matrices osseuses induites par certaines conditions physiopathologiques ou environnementales et d’explorer leurs effets sur le comportement des cellules osseuses et sur le tissu osseux. Dans la première partie du projet, j’ai étudié en tant que modèle de pathologie osseuse, des souris dont le gène Recql4, une ADN hélicase, a été inactivé. Chez l’homme, les mutations du gène RECQL4 sont responsables du syndrome Rothmund Thomson de type II associé à différentes anomalies squelettiques dont une perte osseuse prématurée. Dans un premier temps, j’ai caractérisé le phénotype osseux des souris Recql4 / et constaté un vieillissement osseux prématuré chez ces animaux. Ensuite, j’ai analysé ex vivo le comportement des OB et OCL primaires isolés de souris Recql4 / . Nous avons observé que la MEC produite par les OB Recql4 / tend à être moins minéralisée et est significativement plus rigide que la MEC synthétisée par les OB témoins. La perte d’élasticité de la MEC dans le cas du tissu osseux serait associée à une stimulation de la résorption. Ceci corrobore nos analyses histologiques qui révèlent une augmentation de la surface osseuse couverte par les OCL chez les souris mutantes. L’analyse protéomique de matrices synthétisées ex vivo par des OB Recql4 / ou des OB contrôles, a permis l’identification de 204 protéines différentiellement exprimées. Ces résultats étayent l’hypothèse selon laquelle les OB Recql4 / synthétisent une matrice osseuse modifiée. Parmi ces protéines, je me suis focalisée sur celles connues pour être impliquées dans l’organisation de la matrice et/ou la communication cellule matrice. Ces travaux serviront de point de départ à des études à venir visant à explorer l’implication de ces protéines candidates dans la perte osseuse provoquée par la perte de RECQL4 et à examiner le comportement des cellules osseuses sur la MEC modifiée Recql4 / .La deuxième partie de ma thèse concerne l’effet de l’uranium naturel (U) piégé dans la matrice sur les cellules osseuses. L’U est un métal lourd naturellement présent dans l’environnement, qui possède un faible niveau de radioactivité mais une toxicité chimique importante. La matrice osseuse est le principal site de rétention de l’U à long terme dans l’organisme. Cet actinide perturbe le métabolisme de l’os, mais son mode d’action et ses effets sur les cellules osseuses, notamment les OCL, n’est pas connu. J’ai d’abord montré que la présence d’U dans le milieu de culture des OCL stimule ou inhibe la fonction de ces cellules, selon la concentration. J’ai ensuite examiné l’effet de l’U incorporé à la matrice sur les OCL. À cette fin, nous avons développé deux systèmes modèles : une surface osseuse synthétique biomimétique sur laquelle l’U a été adsorbé, et des matrices « biologiques » synthétisées par des OB cultivés en présence d’U. A l’aide de ces modèles, nous démontrons pour la première fois que l’U intégré à la matrice peut être remobilisé par la résorption ostéoclastique. De plus, nos données suggèrent que l’U libéré par résorption pourrait stimuler l'ostéoclastogenèse.En conclusion, mes travaux ont conduit à la caractérisation d’un nouveau modèle murin de vieillissement prématuré des os et à la première démonstration de l’effet de l'uranium sur le comportement des ostéoclastes. Ce travail illustre l’importance que peuvent avoir les altérations de la MEC osseuse sur la fonction des cellules osseuses. En outre, la mise au point de systèmes de culture 3D de cellules osseuses qui miment les microenvironnements osseux normaux ou défectueux sera utile pour identifier de nouveaux mécanismes de la physiopathologie osseuse.