Autotaxine et Anabolisme Osseux – BoneTAX

L'ostéoporose est une affection courante liée à l'âge caractérisée par une chute de la masse osseuse entraînant une augmentation du risque de fracture. L’augmentation de l’espérance de vie conduit à une augmentation de la fréquence des fractures dues à l'ostéoporose, entraînant une charge économique et humaine considérable pour les systèmes de santé. Outre l'efficacité des médicaments antirésorptifs pour freiner la perte osseuse, la problématique actuelle est comment restaurer l'os perdu ? Pour cela, il y a un besoin crucial d'identifier de nouvelles cibles. Notre projet se concentrera sur l'enzyme Autotaxin (ATX) qui est responsable de la production de l’acide lysophosphatidique (LPA) car le LPA a une action anabolique sur l'os en activant les ostéoblastes. Cependant, le LPA stimule également les ostéoclastes et la dégradation osseuse. Ainsi, le blocage thérapeutique spécifique de l'action catabolique du LPA pourrait favoriser son action anabolique sur le tissu osseux. L’activité d’ATX est la principale source de LPA dans l'organisme. Malheureusement, la délétion globale du gène ATX (Enpp2) est létale au stade embryonnaire rendant impossible l'utilisation de souris pour l'étude du tissu osseux. Néanmoins, le choix d'ATX est soutenu par nos observations récentes montrant des niveaux élevés d’ATX dans la lignée ostéoblastique MC3T3 et dans des ostéoblastes primaires suggérant que les ostéoblastes puissent être une source importante de LPA dans le tissu osseux.
Le premier objectif du projet est d'élucider le rôle de l’axe ATX/LPA sur la fonction ostéoblastique, la formation/qualité osseuse, et la perte osseuse au cours du vieillissement. Nous analyserons les souris ATXdeltaOb déjà générées après croisement des souris Enpp2flox/flox avec des animaux Osx:GFP-Cre/+ permettant l'invalidation spécifique d’ATX dans les progéniteurs ostéoblastiques et les chondrocytes hypertrophiques. Ces animaux présentent une remarquable faible masse osseuse. Leur phénotype sera caractérisé par microCT, histologie, immunohistochimie et imagerie à fluorescence.
Le second objectif est de caractériser les connexions moléculaires qui s’établissent entre les voies de signalisation Wnt/ß-caténine et LPA dans le contrôle de son activité anabolique sur les ostéoblastes. Sur la base de cellules primaires humaines et de souris notre projet permettra d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles.
Le troisième objectif est de développer de nouveaux outils thérapeutiques d’acquisition de masse osseuse. Nous caractériserons au niveau moléculaire les domaines d’ATX qui se lient à la surface cellulaire des ostéoblastes et des ostéoclastes car ATX apparait comme une nouvelle molécule d'ancrage requise pour la présentation correcte du LPA à la surface cellulaire, conduisant à l'activation de ses récepteurs spécifiques. Nous ainsi que d’autres équipes ont démontré qu’ATX se fixe sur les intégrines beta1 et beta3 et des héparanes sulfate protéoglycanes. Nous avons récemment démontré qu’ATX contrôle la fonction des ostéoclastes et la résorption osseuse en condition inflammatoire. En raison du rôle prépondérant de l’intégrine beta3 sur la fonction ostéoclastique nous développerons une stratégie unique en réalisant des études in silico de bioinformatiques basées sur des approches d’intelligence artificielle suivies d’expériences de co-cristallographies et d'analyses biochimiques d’ATX en présence d’interactants potentiels sur l’intégrine beta3 identifiés qui seront validés dans des expériences de différenciation et d'activité ostéoclastique et de co-cultures ostéoblastes/ostéoclastes. Les peptides fonctionnels identifiés seront PEGylés afin d’améliorer leur stabilité in vivo, et seront utilisés dans nos modèles animaux précliniques d'ostéoporose.
En conclusion, notre projet déterminera le mode d'action d'ATX sur les cellules osseuses et permettra le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques permettant de promouvoir l’anabolisme osseux.