Des chercheurs de l'UCLA découvrent un gène qui contrôle le rapport os-graisse dans la moelle osseuse

Dans une découverte inattendue, les chercheurs de l'UCLA ont découvert qu'un gène auparavant connu pour contrôler le métabolisme humain contrôle également l'équilibre des os et des graisses dans la moelle osseuse ainsi que la façon dont une cellule souche adulte exprime son type cellulaire final. Les résultats pourraient conduire à une meilleure compréhension de la perturbation du rapport os-à-graisse dans la moelle osseuse ainsi que ses conséquences sur la santé, et aussi pointer vers le gène comme une cible thérapeutique prometteuse dans le traitement de l'ostéoporose et le vieillissement squelettique.

Jusqu'à présent, le gène PGC-1α, un activateur de gène, était principalement connu pour réguler les réactions qui convertissent et entretiennent l'énergie pour les cellules humaines. L'étude – dirigée par le Dr Cun-Yu Wang, président et professeur de biologie orale et de médecine, et le Dr Bo Yu, professeur adjoint de dentisterie restauratrice, tous deux de l'école de médecine UCLA – a montré que La PGC-1α peut avoir un impact sur le fait que les cellules souches se transforment en cellules graisseuses ou en cellules de la moelle osseuse et qu'elles contrôlent à leur tour l'équilibre os-graisses dans la moelle osseuse.

La 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 (ou de graisse) de la moelle osseuse et de cellules stromales de soutien (cellules du tissu conjonctif de n'importe quel organe). Pendant 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 masse graisseuse médullaire s'accompagne souvent d'une diminution de la masse osseuse au cours du vieillissement, ainsi que d'une ostéoporose et d'autres troubles métaboliques.

Les ostéoblastes, ou cellules formant des os, et les adipocytes, ou cellules formant des graisses, dérivent d'un pool commun de cellules souches mésenchymateuses, qui sont des cellules stromales qui peuvent 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 cellules souches mésenchymateuses dans le vieillissement squelettique et l'ostéoporose. La base moléculaire de ce phénomène est mal comprise. Une étude plus poussée et une meilleure compréhension de la relation inverse entre la perte osseuse et la formation de graisse peuvent conduire à de nouveaux traitements pour ces affections.

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Wang et Yu ont remarqué dans la moelle osseuse humaine et de souris que l'expression du gène PGC-1α diminuait de façon spectaculaire 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. La paire a commencé son étude en créant un modèle de souris qui avait retiré les protéines PGC-1α des cellules souches mésenchymateuses. Ils ont trouvé 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 avec la diminution attendue de la masse osseuse.

"Ce que nous avons trouvé était particulièrement intriguant, étant donné que la PGC-1α était auparavant uniquement liée au métabolisme mais pas aux cellules souches adultes", a déclaré Wang, qui est également vice-doyen de l'école dentaire. "Cette révélation suggère que PGC-1α pourrait influencer la différenciation des cellules souches en cellules osseuses et non en cellules adipeuses, et pourrait également conduire à de nouvelles thérapeutiques dans l'ostéoporose."

Pour tester leurs découvertes, ils ont créé un modèle de souris dans lequel l'expression du gène PGC-1α a été augmentée. Ce qui s'est passé était le contraire de ce qui est arrivé avec leur premier modèle – il y avait un ralentissement de la perte osseuse et une diminution de la masse graisseuse, ce qui suggère que PGC-1α pourrait jouer un rôle protecteur dans le maintien de l'équilibre os-graisse.

L'équipe a découvert que la PGC-1α activait directement l'expression de TAZ, un régulateur principal précédemment rapporté pour favoriser la formation osseuse tout en inhibant la différenciation des cellules graisseuses des cellules souches mésenchymateuses.

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"Vous pourriez comparer PGC-1α à une rivière qui nourrit ou maintient la masse osseuse en serpentant à travers le paysage de la moelle osseuse", a déclaré Yu. "La rivière s'assèche à mesure que nous vieillissons, ce qui entraîne la formation de plus de cellules graisseuses au détriment de l'os."

L'exercice physique a été trouvé pour induire l'expression de PGC-1α. Cette étude suggère également que l'exercice physique régulier pourrait aider à maintenir la santé des os et prévenir le vieillissement du squelette, ainsi que d'autres avantages pour la santé.

Wang est titulaire de la chaire Dr. No-Hee Park en dentisterie, financée par la Shapiro Family Charitable Foundation, et est membre du Centre de cancérologie Jonsson de l'UCLA et du Centre de recherche sur les cellules souches de l'UCLA.

D'autres auteurs sont Lihong Huo, Peng Deng, John Szymanski, Jiong Li et Christine Hong, tous de l'école de médecine dentaire de l'UCLA; Yunsong Liu de l'école de stomatologie de l'Université de Pékin; Xianghang Luo du deuxième hôpital Xiangya de l'Université Central South; et Jiandie Lin de l'Université du Michigan.

L'étude a été rendue possible en partie grâce au financement de la Fondation de la famille Ming Hsieh; l'Institut national de recherche dentaire et craniofaciale; l'Institut national de l'arthrite et des maladies musculo-squelettiques et de la peau; et le Centre national pour l'avancement des sciences translationnelles. Les auteurs signalent qu'ils n'ont aucun conflit d'intérêts commercial.

UCLA

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