Animal models of benign and malignant bone loss usable in biomaterial studies
Modèles animaux de perte osseuse bénigne et maligne utilisable pour l?évaluation de biomatériaux
Résumé
Several animal models of bone loss were designed: the orchidectomized (ORX) and paralysed with botulinum toxin (BTX) rat model, the rat model injected with Walker cells inducing osteolytic metastases, the rat model injected with MAT-Ly-Lu cells inducing osteoblastic metastases. The combination of ORX and BTX had cumulative effects; it induced microarchitectural changes; a fast and severe bone loss due to a transient increase of bone remodeling. The ORX-BTX model was used for the implantation of an injectable biomaterial. The biomaterial was transiently replaced by woven bone and then resorbed without substitution by lamellar bone. Densitometric, histomorphometric and microtomographic measurements in the ORX-BTX rat showed a protective effect of risedronate against the trabecular bone loss and the microarchitectural changes, but the effects were moderate on the cortical bone loss. Testosterone did not prevent the bone loss but preserved the body lean mass. Texture analysis and microtomography were used to detect and differentiate bone alterations due to osteolytic or osteoblastic metastases. We have also shown, by histological methods and immunohistochemistry, that interactions between cancer and stromal cells induced the production of cytokines leading to osteoclastogenesis only in bone microenvironment. The bone microenvironment appears to have an important role in the homing and proliferation of cancer cells.
Plusieurs modèles animaux de perte osseuse ont été développés : le modèle du rat orchidectomisé (ORX) et paralysé par la toxine botulique (BTX), le modèle du rat injecté avec des cellules Walker induisant des métastases ostéolytiques, le modèle du rat injecté avec des cellules MAT-Ly-Lu induisant des métastases ostéocondensantes. Nous avons montré que la combinaison ORX-BTX avait des effets cumulatifs ; elle induit des changements microarchitecturaux et une perte osseuse massive et rapide due à une hausse rapide et transitoire du remodelage osseux. Le modèle ORX-BTX a été utilisé pour l'implantation d'un biomatériau injectable qui a été transitoirement remplacé par de l'os non mature résorbé ensuite sans être substitué par de l'os lamellaire mature. Des mesures densitométrique, histomorphométrique et microtomographique chez le rat ORX-BTX ont montré que le risédronate a un effet protecteur contre la perte osseuse trabéculaire et la modification de la microarchitecture et un effet plus modéré sur la perte osseuse corticale. La testostérone ne prévient pas la perte osseuse mais préserve la masse maigre corporelle. L'analyse de texture et la microtomographie ont permis de détecter et de différencier les altérations osseuses induites par métastases ostéolytiques ou ostéocondensantes. Nous avons également montré par études histologique et immunohistochimique que les interactions cellules cancéreuses-cellules stromales provoquent une production stromale de cytokines aboutissant à l'ostéoclastogénèse uniquement dans le microenvironnement osseux. Le microenvironnement osseux peut donc avoir un rôle important dans l'établissement et la prolifération métastatique.