Contenu des vésicules extracellulaires ostéocytaires: une nouvelle approche pour la médecine régénératrice du tissu osseux – OVERbone

De nombreuses situations cliniques nécessitent la reconstruction de défauts en sites osseux. Une approche consiste à restaurer la masse osseuse en stimulant l’ostéogenèse. OVERbone vise à étudier un nouveau mécanisme de formation osseuse basé sur la sécrétion par les cellules osseuses de vésicules extracellulaires (EVs) utilisables pour la régénération tissulaire osseuse.
Les ostéocytes, des cellules hautement spécialisées qui sont incluses dans la matrice osseuse minéralisée, jouent un rôle important dans le maintien de l'homéostasie et de l'intégrité osseuse (réparation du tissu osseux) et sont intimement liés au processus de vieillissement osseux. De nombreuses EVs sont présentes dans la matrice osseuse et sont produites tout au long de la vie en réponse à de nombreux stimuli. Les EVs contiennent des molécules (protéines…) qui sont caractéristiques de leur cellule d'origine et garantissent leur fonctionnalité. Il a été montré in vitro que les ostéocytes produisent des EVs qui pourraient constituer un mécanisme sophistiqué de communication intercellulaire dans l'os. Ainsi, la diminution du renouvellement et de l’intégrité du tissu osseux (apparition de micro-fractures) au cours du vieillissement pourrait non seulement compromettre les propriétés mécaniques de l'os, mais également altérer cette voie de communication entre cellules osseuses.
Nos hypothèses sont que des EVs sont libérées par les ostéocytes in vivo, que cette libération constitue un événement clé dans le dialogue entre les ostéocytes et les autres cellules osseuses et que ces EVs sont indispensables à la fonction des ostéocytes dans l’os. De plus, nous pensons que ces EVs sont altérées au cours du vieillissement soit en quantité soit en qualité et que cette altération participe au vieillissement osseux.
L’objectif principal du projet OVERbone sera donc d’établir que ces EVs: 1) sont présentes dans le tissu osseux grâce à une approche d’imagerie nanométrique, 2) contrôlent l'ostéoformation et participent à la réparation osseuse, 3) renferment des molécules responsables de leurs propriétés régénératrices et que nous allons tenter d’identifier, et 4) que ces EVs (ou des molécules qu’elles contiennent) peuvent être utilisées pour stimuler la formation osseuse et améliorer in vivo la régénération osseuse.
Les principales nouveautés d’OVERbone reposent sur le fait que ces EVs ostéocytaires n’ont jamais été identifiées comme des acteurs de la réparation osseuse physiologique qui est altérée chez le patient âgé. De plus des informations sur la localisation/l'environnement des EVs dans le tissu osseux ainsi que sur leur ultrastructure observée in situ, permettront de mieux comprendre la communication entre cellules osseuses.
Au cours du projet OVERbone, des EVs seront produites in vivo à partir d'os de souris jeunes, adultes ou âgées. Deux sous-populations d’EVs (exosomes (< 100 nm) et microvésicules (jusqu’à 1 micron)) seront extraites et caractérisées. Cette caractérisation consistera en des mesures biophysiques, des analyses biochimiques pour confirmer la nature de ces EVs, leur origine cellulaire ainsi que leur contenu, et enfin une analyse fonctionnelle réalisée in vitro pour évaluer leurs effets sur la différenciation et l’activité des cellules ostéoformatrices. Les modifications quantitative et qualitative des EVs isolées de souris de différents âges seront également recherchées. Le défi de visualiser les EVs dans le tissu osseux sera relevé grâce à l’utilisation de nouvelles techniques d’imageries électroniques à haute résolution. Enfin l’activité ostéogénique et les propriétés régénératrices de ces EVs seront démontrée in vivo en association avec des biomatériaux grâce à des approches d’ingénierie tissulaire.
La réussite du projet OVERbone repose sur l’expertise complémentaire de ses partenaires dans les domaines de la physiopathologie du tissu osseux, l’imagerie à haute résolution, la purification et la caractérisation d’EVs et la régénération osseuse.