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Etude du rôle des macrophages dans les différenciations physiologiques et pathologiques des cellules souches mésenchymateuses en ostéoblastes

par Bonesso, Billy
Président du jury Vanhamme, Luc
Promoteur Robaye, Bernard
Publication Non publié, 2022-04-27

Thèse de doctorat

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Résumé :

In vivo, dans les conditions physiologiques, la capacité de minéralisation est exclusivement portée par les ostéoblastes et les ondotoblastes. La grande majorité des cellules composant un vertébré ne peut induire la formation de cristaux d’hydroxyapatite. Toutefois, certaines cellules non osseuses comme les cellules stromales mésenchymateuses (MSCs) et les cellules musculaires lisses vasculaires (VSMCs) ont la capacité d’adopter un phénotype ostéoblastogénique dans certains contextes pathologiques et font exception à cette règle. Le processus de minéralisation résulte d’une balance entre des facteurs pro et anti-ostéoblastogéniques. Il existe donc des mécanismes permettant de réguler négativement l’ostéoblastogenèse/la minéralisation dans les tissus « mous ». Ce projet de thèse est porté sur la compréhension de ces mécanismes et plus particulièrement sur le rôle des macrophages dans cette régulation. En effet, il a été précédemment démontré au niveau de la moelle osseuse qu’une population de macrophages, appelés OsteoMacs, facilite la différenciation des cellules stromales mésenchymateuses médulaires. De façon étonnante, au laboratoire, des résultats préliminaires nous ont menés à penser que les macrophages non médullaires participeraient à la régulation négative de la différenciation ostéoblastogénique des MSCs issues d’autres tissus représentés ici par les MSCs du tissu adipeux (ATMSCs) et les VSMCs.La première partie de ce travail de recherche a consisté en la caractérisation de l’effet inhibiteur des macrophages sur la différenciation ostéoblastogénique des ATMSCs et des VSMCs, ainsi qu’à l’identification des mécanismes moléculaires gouvernant cet effet inhibiteur des macrophages. Les résultats obtenus suggèrent que les macrophages exercent cet effet sur la différenciation de façon tardive. En effet, les macrophages produisent du TGFß stocké dans le milieu extracellulaire sous forme latente. Dans les étapes tardives de la différenciation ostéoblastogénique, les ATMSCs se mettent à sécréter les activateurs du TGFß (MMP2, MMP9 et Itgb8), ce qui permet son activation. Le TGFß exerce alors son inhibition sur la différenciation ostéoblastogénique par, entre autres, la voie de signalisation ALK5/SMAD3, ayant notamment pour cible transcriptionnelle SOX9, et voie de signalisation ALK5/TRAF6/NFkB-P38. Certaines cellules échappent tout de même à cette régulation négative de la différenciation et se mettent à produire des précipités de calcium- phosphate. Également, les macrophages en présence des ATMSCs libèrent la MGP, une protéine capable de lier les ions calciques et les précipités de calcium-phosphate. Par cette propriété, la MGP joue alors un rôle anticalcifiant en chélatant les précipités produits par les ostéoblastes ayant échappé à la régulation, afin d’empêcher la déposition et l’élongation de cristaux d’hydroxyapatite. De plus, nous nous sommes intéressés aux foam cells, des macrophages pathologiques favorisant le développement des plaques d’athérosclérose. Les résultats obtenus montrent qu’in vitro, les foam cells favorisent la différenciation ostéoblastogénique et pourraient ainsi être impliqués dans l’apparition de calcification au sein des plaques. Notamment, ces derniers ne répondent plus aux signaux anti-inflammatoires libérés par les ATMSCs, ce qui ne permet pas l’acquisition du phénotype anticalcifiant. Au contraire, les foam cells acquièrent un phénotype proinflammatoire qui est caractérisé par l’expression de nombreux facteurs proostéogéniques tels que le BMP2, l’Oncostatine M et les cathepsines K, L et S.