Study of the role of LPA1 receptor in osteogenesis process during the squeletal growth : implication in bone mass acquisition
Etude du rôle du récepteur LPA1 dans l'ostéogénèse au cours de la croissance du squelette : implication dans l'acquisition de masse osseuse
Résumé
Bone is a complex and dynamic organ that is constantly renewing by the coordinated activity of osteoblasts and osteocytes which form the new bone matrix, and osteoclasts responsible for bone resorption. During normal childhood and adolescence, the skeleton undergoes rapid growth, mediated by intense bone-forming activity, also called bone modeling. This acquisition of bone mass requires the proper interaction of numerous systemic and local factors. Lysophosphatidic acid (LPA) is a natural lipid mediator whose biological functions affect multiple organs and multiple cell types, including bone cells. The action of LPA on bone tissue was demonstrated for the first time in our laboratory, in a global Lpar1-knockout mice. These animals present a growth defect as well as severe bone abnormalities. However, due to the large expression of LPA1 in the cells, including bone cells, the Lpar1-/- mice are not suitable to understand the specific effect of LPA in osteoblastic cells, that have the predominant action during growth. The objective of my thesis work was to study the specific role of LPA and its receptor LPA1 in the osteoblastic lineage, in order to determine its importance during bone modeling. Thus, I studied the osteoblast-specific Lpar1 knockout mice (Lpar1-ΔOb) that we generated in the laboratory. These mice revealed reduced bone mineralization and decreased cortical thickness, as well as increased bone cortical porosity. In vitro, primary Lpar1-ΔOb and immortalized cl1-Ob-Lpar1-/- osteoblasts revealed a reduced cell proliferation associated with alterations in differentiation markers, and reduced mineralization activity. Furthermore, I highlighted in Lpar1-ΔOb mice a markedly impaired osteocyte specification. Finally, I was able to show in vitro, both in primary Lpar1-ΔOb and immortalized cl1-Ob-Lpar1-/- osteoblasts that the absence of LPA1 receptor leads to a significant alteration in the dendrites formation, an early and decisive process in their differentiation into osteocytes (Osteocytogenesis). These results suggest a new role for LPA in the control of bone mass via bone mineralization and osteocyte function. They will certainly be helpful in pathophysiology to solve mineralization problems. They could also open perspectives in the exploration of certain abnormalities in bone mass acquisition such as adolescent's idiopathic scoliosis, which is a rare pathology in which defects in osteocyte function similar to those in Lpar1-ΔOb mice have been reported.
L'os est un organe dynamique qui se renouvelle constamment grâce à une activité coordonnée des ostéoblastes et des ostéocytes qui forment la matrice osseuse nouvelle, et des ostéoclastes qui la dégradent. De la naissance à la fin de l'adolescence, le squelette subit une croissance rapide, médiée par une activité de formation osseuse intense, encore appelée modelage osseux. Cette acquisition de masse osseuse est finement régulée grâce à l'action de nombreux facteurs systémiques et locaux. L'acide lysophosphatidique (LPA) est un médiateur lipidique naturel dont les fonctions biologiques affectent de nombreux organes et de nombreux types cellulaires, y compris les cellules osseuses, ostéoblastes, ostéocytes ostéoclastes. L'action du LPA sur le tissu osseux a été mise en évidence pour la première fois dans notre laboratoire, dans un modèle murin dans lequel l'expression de son récepteur LPA1 a été désactivée de façon globale (Lpar1-/-). Ces animaux présentent un défaut de croissance ainsi que des anomalies osseuses sévères. Cependant, en raison de l'expression ubiquitaire du récepteur LPA1, ce modèle ne permet pas de déterminer l'effet spécifique du LPA dans cellules ostéoblastiques dont l'action est majoritaire au cours de la croissance. L'objectif de mon travail de thèse a été d'étudier le rôle spécifique du LPA et de son récepteur LPA1 dans la lignée ostéoblastique, afin de déterminer son importance pendant le modelage de l'os. Pour ce faire, j'ai étudié des souris Lpar1-ΔOb, générées au laboratoire, et dont l'expression du récepteur LPA1 a été spécifiquement supprimée dans la lignée ostéoblastique. Ces souris ont présenté une baisse de la minéralisation osseuse et une réduction de l'épaisseur de l'os corticale, ainsi qu'une augmentation de la porosité osseuse. In vitro, les ostéoblastes primaires Lpar1-ΔOb et cl1-Ob-Lpar1-/- immortalisés ont révélé une prolifération cellulaire réduite, une altération de la différentiation et une activité de minéralisation réduite. De plus, j'ai mis en évidence chez les souris Lpar1-ΔOb une nette altération de la fonction des ostéocytes. Enfin, j'ai pu montrer in vitro, à la fois dans les ostéoblastes primaires Lpar1-ΔOb et immortalisés cl1-Ob-Lpar1-/-, que l'absence du récepteur LPA1 induit une altération importante de la formation des dendrites, processus précoce et déterminant dans leur différenciation en ostéocyte (ostéocytogenèse). Ces résultats suggèrent un nouveau rôle pour le LPA dans le contrôle de la masse osseuse via la minéralisation osseuse et la fonction des ostéocytes. Ils représentent une piste intéressante à explorer en physiopathologies pour résoudre des problématiques de minéralisation. Ils pourraient également ouvrir des perspectives dans l'exploration de certaines anomalies d'acquisition de masse osseuse comme la scoliose idiopathique de l'adolescent, qui est une pathologie rare dans laquelle des défauts de fonction ostéocytaire similaires à ceux des souris Lpar1-ΔOb ont été rapportés.
Domaines
Physiologie [q-bio.TO]| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
|---|