DANS LE TISSU OSSEUX : IMPLICATION DANS LE REMODELAGE DES OS

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1 DANS LE TISSU OSSEUX : IMPLICATION DANS LE REMODELAGE DES OS
SIGNALISATION DANS LE TISSU OSSEUX : IMPLICATION DANS LE REMODELAGE DES OS

2 1) mécanique & protectrice (adaptation aux contraintes mécaniques)
LE TISSU OSSEUX Tissu conjonctif solide et calcifié assurant 3 fonctions essentielles dans l’organisme: 1) mécanique & protectrice (adaptation aux contraintes mécaniques) 2) métabolique (équilibre phosphocalcique) 3) hématopoiétique (support structural et fonctionnel aux cellules hématopoiétiques) Le tissu osseux, comme tous les tissus conjonctifs, est formé de cellules dispersées au sein d’une matrice extracellulaire qui, dans le cas de l’os, est solide et calcifiée. Le tissu osseux assume 3 fonctions essentielles qui sont: 1) mécanique et protectrice, il supporte l'organisme, sert de site d'ancrage aux muscles, il s'adapte aux contraintes mécaniques et protège les organes vitaux et la moelle osseuse. 2) métabolique, en tant que réservoir d'ions, il maintient conjointement avec l’intestin et les reins l'homéostasie calcique. 3) hématopoïétique, les os renferment la moelle hématopoïétique donc les cellules souches à l’origine des lignées de globules du sang (cet environnement osseux va fournir un support fonctionnel aux cellules hématopoïétiques).

3 Répartition des différents types de tissus osseux (compact et spongieux) dans les trois variétés anatomiques d’os Os long Tissu osseux de l’adulte est lamellaire La plupart des os sont contitués d’une zone externe de tissu osseux compact et d’une zone interne de tissu spongieux Os compact résistant = 80-90% calcifié, activité cellulaire réduite (fonction mécanique et protectrice) Os spongieux = % calcifié, activité cellulaire plus importante (fonction métabolique) Os spongieux Os court Périoste Os compact Cavité médullaire Os plat On distingue des os plats, longs ou courts. L'organisation du tissu osseux des différents types d'os n'est ni uniforme ni identique. Néanmoins, on distingue en surface un tissu osseux compact (ou cortical, haversien) puis un peu plus en profondeur un tissu osseux spongieux (trabéculaire ou cancellous bone). Les 2 types de tissu osseux cortical et spongieux sont constitués par les mêmes cellules, les mêmes éléments dans la matrice mais ils présentent des différences structurales et fonctionnelles. 80 à 90% du volume de l'os compact sont calcifiés contre seulement 15 à 25 % pour l'os spongieux ( le reste étant occupé par la moelle osseuse, des vaisseaux sanguins et du tissus conjonctif). L'os compact très résistant présente une activité cellulaire et métabolique réduite et assume plutôt des fonctions mécaniques et protectrices. A l'inverse, l'os spongieux présente une activité cellulaire plus importante et il assume plutôt les fonctions métaboliques.

4 Les cellules du tissu osseux
Ostéocytes ostéoclaste Cellules bordantes ostéoblastes canalicule Schéma d’un tissu osseux Matrice osseuse calcifiée Au sein du tissu osseux, on distingue en surface principalement des OCL, des OB, des cellules bordantes et +/- profondément enchâssés dans la matrice, des ostéocytes. Cellules bordantes, ostéoblastes et ostéocytes sont les cellules ostéoformatrices autrement dit celles qui construisent l’os. Les ostéoclastes sont ostéorésorbants cad qu’ils détruisent l’os. Histologie Moléculaire, Poirier et al, 5ème édition, 1997, Masson

5 Matrice osseuse organique
REMODELAGE OSSEUX Propriété remarquable et caractéristique des os à se renouveler tout au long de la vie Résorption Formation Equilibre Protéases + H+ Ostéoclaste Matrice osseuse organique Ostéoblaste OC/OB: action coordonnée et séquentielle dans le temps et dans l’espace remodelage osseux = propriété remarquable et caractéristique des os à se renouveler tout au long de la vie. Ce processus va assurer le maintien d’une masse osseuse de qualité et participer notamment à l’homéostasie phospho-calcique. Si la puberté signe généralement un arrêt de la croissance osseuse, le tissu osseux de l'adulte n'est pas pour autant dormant, les os se renouvellent en permanence au travers de cycles répétés de destruction et de reconstruction. Le remodelage osseux est le fait d’un couplage très précis entre 2 activités antagonistes sollicitées en permanence qui sont : les activités de destruction ou résorption osseuse assurées par les OC et, les activités de formation osseuse assurées principalement par les OB. Le remodelage osseux n’intéressent pas la totalité de l’os en même temps. Ce sont en fait des unités fonctionnelles de remodelage qui sont mobiles et qui vont progresser dans le tissu osseux, les ostéoclastes étant sollicités en premier pour grignoter la matrice puis c’est au tour des OB d’agir pour reconstruire le tissu dégradé. Un cycle de remodelage dure environ 4 mois chez l’adulte et on estime que le squelette d'un adulte sain est renouvelé totalement en 10 ans Un cycle de remodelage = environ 4 mois chez l’adulte Squelette adulte sain renouvelé totalement en 10 ans

6 PRINCIPAUX FACTEURS AGISSANT SUR LE REMODELAGE OSSEUX
Résorption osseuse Formation Contraintes mécaniques + - Modulateurs systémiques 1,25(OH)D3 Thyroxine Calcitonine Oestrogènes Testostérone TGFb IFNg IL4,10,13,18 OPG PTH FGFs PGs Modulateurs locaux Cytokines d’après Fleisch, 2000 BMPs IGFs PDGF Corticostéroïdes IL1,6,11,17 PTH-rP RANKL TNFs M-CSF, GM-CSF SCF OCL OB OB Toute une kyrielle de facteurs tant physique, comme les contraintes mécaniques, que chimiques hormones, facteurs de croissance, interleukines, prostaglandines etc participent, interviennent dans cet équilibre. Ces facteurs sont soit produits localement et principalement par les ostéoblastes soit apportés par la circulation, le tissu osseux étant richement irrigué. Toutes les pathologies osseuses quelles que soient leur origine, génétique, inflammatoire, cancéreuse, microbienne entraînent des perturbations de cet équilibre et de fait une destruction osseuse qui contribue à la morbidité et la mortalité de ces pathologies. Donc pouvoir contrôler l’équilibre osseux représente un enjeu thérapeutique majeur Matrice osseuse

7 REMODELAGE OSSEUX Résorption Formation ostéopétrose ostéoporose
Bases du concept : dialogue ostéoblaste/ostéoclaste et couplage de leurs activités Résorption Formation couplage OCL OB dialogue Quantité d’os ancien résorbé doit être compensé par un dépôt équivalent de nouvelle matrice ostéoporose ostéopétrose défaut excès OC et les OB agissent de façon coordonnée et séquentielle dans le temps et dans l’espace. Ce couplage entre les activités de destruction et de formation osseuse est essentiel. La quantité d’os ancien résorbé doit être impérativement compensé par le dépôt d’une quantité équivalente de nouvelle matrice. Si tel n’est pas le cas on peut se retrouver en déficit de masse osseuse, situation d’ostéoporose, ou en excès de masse osseuse, situation d’ostéopétrose. Un dialogue permanent entre les ostéoblastes et les ostéoclastes est donc essentiel et il est à la base du concept du renouvellement du tissu osseux. Pour comprendre le langage autrement dit les signaux émis et intégrés par ces 2 partenaires cellulaires, il faut connaître leur physiologie et également leur terrain d'action à savoir la matrice osseuse.

8 Protéines osseuses non-collagéniques
La matrice osseuse matrice minérale : hydroxyapatite [Ca10(PO4)6(OH)2] et carbonate de calcium + matrice organique:-85 % collagène (type I, traces types X, III, V) organisé en triple hélice a -15 % protéines non-collagéniques (substance fondamentale) Protéines osseuses non-collagéniques Ostéocalcine % Protéine matricielle Gla % Glycoprotéines : Phosphatase alcaline % Thrombospondine, ostéonectine, fibronectine, vitronectine Tetranectine % Sialoprotéines: Ostéopontine, bone sialoprotéine 10% Protéoglycannes: versican, décorine, biglycan, fibromoduline, ostéoadhérine 4% Facteurs de croissance: (IGFs, TGFsb, PDGF) - de 1% Interleukines (IL-1, IL-6, IFNs-g, TNFs) - de 1% Chimiokines (MCP-1) de 1% Protéines plasmatiques Glycoprotéine a2HS % Albumine, immunoglobulines % hormones de 1% Composition substance fondamentale La matrice extracellulaire est particulièrement abondante dans l'os, la composition de la matrice évolue avec l'age, sa localisation, le régime alimentaire, l'état de santé etc. On distingue une phase minérale et une phase organique. Le minéral, un analogue du minéral géologique, hydroxy-apatite contient de nombreuses impuretés (carbonate, magnésium,phosphate acide). Ces cristaux osseux sont plus solubles que l'apatite géologique et font de l'os un excellent réservoir de calcium, magnésium et phosphate facilement mobilisables. La phase organique est constitué à 85 % par des fibres de collagène principalement de type I et des traces de type X, III et V organisés en triple hélice a. Le rôle du collagène est d’assurer la résistance et l’élasticité de l’os, Le reste est occupé par des protéines non-collagéniques qui forment la substance fondamentale. Les cristaux d'hydoxyapatite (Ca10(PO4)6-(OH)2) sont présents sur les fibres de collagène et dans la substance fondamentale. La substance fondamentale contient de très nombreuses protéines pour la plupart synthétisées par les cellules du tissus osseux, principalement les OB, mais pas toutes c’est le cas notamment de a2HS et de l’albumine, des protéines plasmatiques qui sont adsorbées dans le tissus osseux. Le rôle des protéines contenues dans la matrice osseuse n’est pas complètement connu. Néanmoins, des séquences peptidiques de type RGD (arginine, glycine, aspartate) dans la fibronectine, le collagène, l’ostéopontine, l’ostéocalcine, la sialoprotéine etc sont des motifs reconnus par les intégrines et favorisent l’adhérence des cellules osseuses à la matrice. On a pu montrer notamment l’invalidation du gène de l’ostéopontine chez la souris induit une augmentation de la masse osseuse en diminuant l’adhérence des OC à la matrice et donc de la résorption Par ailleurs, il a été montré que la phophatase alcaline,.Ostéonectine,Ostéocalcine, Thrombospondine participent par des mécanismes différents à la minéralisation de la matrice

9 Les ostéoblastes proviennent de la différenciation des cellules souches mésenchymateuses pluripotentes Cellule ostéoprogénitrice Myoblaste Adipocyte Chondroblaste Sox9 Cbfa1/Runx2 PPARg2 Myo D Les cellules qui construisent le tissu osseux cad produisent la matrice sont principalement les ostéoblastes et secondairement les ostéocytes et les cellules bordantes. Ces 3 types cellulaires ont une origine commune et dérivent des cellules souches mésenchymateuses médullaires (ou périvasculaires) donc présentes dans la moelle osseuse. On définit une cellule souche comme une cellule ayant des caractéristiques uniques d’auto-renouvellement, cad capables de proliférer pendant une période de temps infini, tout en gardant le potentiel de se différencier en multiples types cellulaires donc multipotente ou pluripotente . Les cellules souches mésenchymateuses peuvent se différencier en chondroblastes, ostéoblastes, myoblastes ou adipocytes. La différenciation vers l’une ou l’autre des voies est induite par des combinaisons spécifiques de plusieurs facteurs (facteurs de croissance, hormones) pas toujours bien définis qui eux-mêmes induisent l’expression temporelle de facteurs de transcription (fdt) spécifiques de ces différents programmes de différenciation cellulaire. Ainsi, l’expression du fdt Sox9 induit la voie chondroblastique, celle de MyoD induit la voie myoblastique. L’expression de PPAR-g2 induit la différenciation adipocytaire alors que celle de Cbfa1/runx2 est nécessaire pour la différenciation ostéoblastique. A la fin de la période de sécrétion active de matrice osseuse la plupart des OB vont mourir par apoptose. Une partie va cependant se différencier en cellule bordante qui resteront en S de l’os, les autres vont se différencier en ostéocytes tout en s’enfonçant dans la matrice qu’ils produisent. parenthèse sur les cellules souches adultes qui suscitent un engouement considérable en thérapie cellulaire, d’autant que leur utilisation ne pose pas les problèmes éthiques rencontrés avec les cellules souches embryonnaires (qui elles sont présentes chez l’embryon). La moelle osseuse est la source de cellules souches adultes le plus fréquemment utilisée (mais des cellules souches adultes ont été également caractérisées dans la muscle, la peau, les vaisseaux). Les cellules souches ne sont pas très nombreuses dans ces tissus, le prélèvement n’est pas toujours dépourvu de risque pour le donneur et de plus les cellules sont difficiles à isoler et pas toujours faciles à amplifier ex vivo, tout ceci constituant un obstacle majeur à l’étude et à l’utilisation des cellules souches adultes humaines. Récemment le tissu adipeux est apparu comme une nouvelle source de cellules souches. Contrairement aux autres organes, le tissu adipeux est abondant (10% du poids d’un individu sain) et facilement prélevable. Ostéoblaste Cellule pluripotente mésenchymateuse Cellule bordante Ostéocyte

10 Présence de cellules souches multipotentes
dans le tissu adipeux humain Plusieurs travaux ont montré, que le tissu adipeux peut être dissocié en 2 fractions : une fraction adipocytaire ne contenant que les adipocytes gorgés de gouttelettes lipidiques, et une fraction stromale contenant une population cellulaire hétérogène capable de se différencier ex vivo en divers types cellulaires : ostéoblastes, chondroblastes, cellules endothéliales et myocytes et de manière encore plus inattendue en cardiomyocytes. La réalité du potentiel thérapeutique de cette fraction stromale à été démontré par transplantation chez l’animal, la souris notamment, où il a été montré qu’elle était capable de reconstruire le réseau vasculaire d’un membre ischémié ou bien de produire de la substance ostéoide (matrice osseuse non calcifiée). Ces études suggéraient sans les identifier la présence dans la fraction stromale soit de cellules souches multipotentes soit la présence de plusieurs progéniteurs déjà engagés dans différentes voies de différenciation cad unipotents. Une équipe niçoise est allée plus loin et réalisé un clonage des populations cellulaires présentes dans la fraction stromale. A partir de déchets opératoires de tissu adipeux de jeunes enfants ils ont effectivement isolé des cellules présentant à l’état clonal des propriétés d’auto-renouvellement infini et de différenciation en plusieurs types cellulaires c'est-à-dire des cellules souches multipotentes. Ces cellules nommées hMADS pour human Multipotent Adipose Derived Stem sont capables d’effectuer plus de 200 doublements ex vivo tout en conservant le potentiel de se différencier en présence d’un mélange hormonal approprié en adipocytes, ostéoblastes, chondroblastes, cellules endothéliales et myocytes. L’efficacité thérapeutique de ces cellules hMADS a été testée par transplantation notamment chez des souris dystrophiques mdx (souris déficientes en dystrophine utilisées comme modèle animal de la myopathie de Duchenne) où elles compensent le défaut génétique de la souris en induisant à long terme l’expression de dystrophine humaine. La compensation de la dystrophine par les cellules hMADS est certes spectaculaire mais plus spectaculaire encore est le comportement immunologique des cellules hMADS puisqu’elles réparent le muscle de souris mdx immunocompétentes sans être rejetées. Cette tolérance immunologique des cellules hMADS, en partie expliqués par une faible expression des molécules HLA classe I et II, renforce l’intérêt thérapeutique des cellules souches du tissu adipeux en laissant entrevoir la possibilité d’allo-transplantation sans traitement immunosuppresseur (en vérifiant au préalable bien évidemment que les réponses immunitaire de l’hôte ne sont pas altérées notamment la réponse anti-tumorale). Pour revenir à l’os, la capacité ostéogénique cad la capacité à produire du tissus osseux de ces cellules est actuellement testées dans des modèles animaux d’ostéoporose. fraction adipocytaire tissu adipeux clonage hMADS cellule souche multipotente fraction stromale Population cellulaire hétérogène ex vivo différenciation en : ostéoblastes, chondroblastes, cellules endothéliales, myocytes et cardiomyocytes. transplantation chez l’animal Ex: Régénération musculaire : expression de dystrophine chez la souris mdx (modèle animal de la maladie de Duchenne) Potentiel thérapeutique démontré : -re-vascularisation de membre ischémié -production de substance ostéoïde transplantation chez l’animal Allotransplantation sans traitement immunosuppresseur ? Application à d’autres pathologies (ostéoporose)

11 Origine commune des cellules ostéogéniques
pluripotente mésenchymateuse Quelques mots sur les cellules bordantes: ce sont des OB au repos succeptibles s’ils sont sollicités de redevenir des OB actifs cad producteur de matrice. Ils revêtent les surfaces osseuses, ce sont des cellules aplaties et allongées présentant peu d’organites intracellulaires et qui sont réliées entre elles et avec les ostéocytes voisins par des jonctions communicantes de type Gap. Cellule ostéoprogénitrice Ostéoblaste Cellule bordante Ostéocyte

12 Matrice non-calcifiée (ostéoide) Matrice calcifiée (hydroxyapatite)
Ostéoblaste et tissu ostéoide N OB 1 N N OB 2 OB 3 Matrice non-calcifiée (ostéoide) Matrice calcifiée (hydroxyapatite) Les OB observés en microscopie électronique, donc au niveau ultrastructure présentent un REG et un golgi très développés et un noyau situé à la face basale (face opposée à la surface de l'os). En culture, ces cellules sont indifférentiables des fibroblastes. Le seul critère morphologique spécifique des ostéoblastes se situe à l'extérieur de la cellule et concerne la nature minéralisée de la matrice. Toutefois, il n'y a aucune évidence pour dire que la minéralisation de cette matrice est le fait de l'expression de gène spécifique de l'ostéoblaste. In situ, les ostéoblastes n'apparaissent jamais isolés mais toujours en cluster de 100 à 400 cellules (bone-forming site) et ils sont reliés entre eux par des jonctions communicantes de même qu’avec les ostéocytes. Les OB se situent toujours en bordure de la matrice qu'ils ont sécrétée avant qu'elle soit calcifiée (tissu ostéoide). Un delai d'une dizaine de jours a lieu entre la période de formation de matrice et sa calcification. Observation en microscopie électronique d’un groupe d’ostéoblastes recouvrant une couche de tissu ostéoide minéralisé contenant un ostéocyte (flèche).Noyau basal, Golgi proéminent et réticulum endoplasmique développé caractérisent un ostéoblaste actif. (Gr x 3000)

13 Observation d’un ostéocyte en microscopie électronique
Matrice calcifiée N G RE Extension cytoplasmique : Les ostéocytes, ostéoblastes differenciés incapables de se diviser, sont entièrement entourés par la MEC osseuse minéralisée et qui apparaît en noir en microscopie électronique, ils présentent moins d’organites que les ostéoblastes, leur capacité de synthèse de matrice extracellulaire est réduite par rapport aux ostéoblastes. De manière schématique on peut dire que les ostéocytes correspondent à des OB qui se sont laissés ensevelir par la matrice qu'ils ont sécrétée puis cette matrice s'est calcifiée en emmurant littéralement les cellules qu'elle contenait. La différenciation des OB en ostéocytes se traduit morphologiquement par la formation de très nombreux prolongements cytoplasmiques difficiles à visualiser sur le cliché car ils ne sont pas dans le plan de la coupe.  voir sur schéma Ostéocyte enchâssé dans une matrice calcifiée (noir=cristaux d’hydroxyapatite). Noyau basal, app. Golgi et RE développés. Présence d’extensions cytoplasmiques dans la matrice calcifiée (Gr x 5000). Baron R., 1999, p3-10, In primer on the metabolic bone diseases and disorders of mineral metabolism, Edited by Lippinscott and Wiliiams

14 Schéma de l’organisation des ostéocytes dans la matrice osseuse
Matrice récente non calcifiée (ostéoïde) Jonction Gap Espace péri-ostéocytique rempli de fluide extracellulaire Ostéoblaste Matrice ancienne calcifiée Ces extensions sont riches en microfilaments lesquels établissent des contacts avec les extensions d'autres ostéocytes ou bien encore avec les cellules bordantes de l'os. Les zones de contact sont riches en jonctions communicantes de type Gap. Ces prolongements cellulaires s'organisent au cours de la formation de la matrice osseuse et avant sa calcification. Ils forment un véritable réseau de fins canalicules drainant entièrement la matrice. L'espace peri-ostéocytique situé entre la membrane plasmique des ostéocytes et la matrice elle-même est rempli d'un fluide extracellulaire. La morphologie des ostéocytes varie avec l'age et suivant leur activité. Un ostéocyte jeune présente plus de caractéristiques morphologiques de l'ostéoblaste dont il dérive à l'exception du volume cellulaire et du nombre d'organelles impliqués dans la synthèse protéique (REG, Golgi) qui diminuent. Un ostéocyte plus âgé sera localisé plus profondément dans la matrice et la diminution du volume cellulaire et des organelles seront accentuées. Cellule bordante Ostéocyte d’après Duncan et Turner, 1995

15 REGULATION DE LA CROISSANCE ET DE LA DIFFERENCIATION DES OSTEOBLASTES
Facteurs contribuant au phénotype Cellule souche mésenchymateuse BMPs * TGFs b Auto- renouvellement Wnts * LIF FGFs * PDGF Ostéoprogéniteur la régulation de l’ostéogenèse Plusieurs facteurs locaux ou hormonaux contrôlent directement ou indirectement l’ostéogenèse en agissant à différentes étapes de la différenciation ostéoblastique. On retiendra principalement les FGFs (fibroblast growth facteur) et le TGF b1 (Transforming Growth facteur) qui sont les plus puissants mitogènes des cellules ostéoprogénitrices ainsi que les BMPs (bone morphogenetic proteins),et les ligands de la famille Wnt, 4 facteurs qui sont produits par les ostéoblastes et contenus dans la matrice. On retiendra également PTH (hormone parathyroidienne) ainsi que la PTHrP (PTH-related peptide; peptide apparenté) qui stimulent la croissance des populations ostéoprogénitrices. En clinique, les BMPs semblent les candidats les plus prometteurs pour stimuler formation osseuse parce qu’ils sont capables de stimuler à la fois la prolifération des précurseurs ostéoblastiques ainsi que la maturation des OB donc en clair d’augmenter le nombre d’OB et la quantité de matrice. Les ligands de la famille Wnt sont également des pistes en cours d’exploration par les firmes pharmaceutiques. Wnts * PTH/PTHrP * 1,25 Vit D3 PGE2 Cytokines IGF-1 et 2 * TGFs bBMPs * Prolifération/ différenciation Pré-ostéoblaste (engagé) Prolifération/ différenciation Ostéoblaste Production de matrice osseuse Olsen et al., 1999, p11-29, In primer on the metabolic bone diseases and disorders of mineral metabolism, Edited by Lippinscott & Wiliiams

16 Contrôle central de la formation osseuse : action anti-ostéogénique de la leptine
rôle inhibiteur de la leptine sur la formation osseuse Hypothalamus la question a longtemps été débattue, mais maintenant il est acquit que le système nerveux central exerce un contrôle sur la formation osseuse. Ceci a été clairement mis en evidence chez l’animal par l’équipe de Gérard Karsenty à Houston. Cette équipe travaillait sur la leptine, une hormone anorexigène qui est produite par le tissu adipeux blanc et qui fonctionne comme un signal d’arrêt de prise alimentaire via des récepteurs localisés dans l’hypothalamus. Au premier coup d’œil jeté sur des souris qui sont déficientes en leptine (souris ob/ob) ou bien déficientes en récepteur de la leptine (souris db/db) on devine que cette hormone joue un rôle dans la régulation de la masse graisseuse parce que les animaux dans les 2 cas présentent une obésité que l’on ne peut pas ignorer. Ce qui en revanche a longtemps échappé aux observateurs c’est l’augmentation tout aussi importante de leur masse osseuse. Cela était tout a fait inattendu parce que ces 2 types de souris sont hypo-gonadiques, situation qui favorise en principe une perte osseuse. C’est cette observation inattendue de masse osseuse élevée chez les souris ob/ob ou db/db qui a conduit l’équipe de Karsenty à rechercher un rôle inhibiteur de la leptine sur la formation osseuse. Il a montré que l’injection de leptine dans les ventricules cérébraux des souris déficientes en leptine mais aussi de souris sauvages induisait une diminution de la masse osseuse par inhibition de production de matrice osseuse par les ostéoblastes. Ces données établissait une fonction anti-ostéogénique de la leptine d’origine centrale. Par toute une série d’expériences très élégantes utilisant de nombreux modèles animaux il a démontré que les médiateurs centraux de la leptine sur la masse graisseuse et sur la masse osseuse sont différents. Concernant la voie anti-ostéogénique de la leptine : ils a montré que la leptine se lie à un récepteur au niveau des neurones hypothalamiques, le signal est véhiculé par le système nerveux sympathique jusqu’à l’os où les terminaisons nerveuses libèrent la norépinéphrine. Celle-ci se lie aux récepteurs adrénergiques des OB qui en retour diminuent leur synthèse de matrice osseuse. Il a montré de plus que le traitement de souris de type sauvage ayant subi une ménopause chirurgicale (par ablation des ovaires) par le propanolol (beta bloquant à large spectre) induit une augmentation de la masse osseuse. Toutes ces expériences ont été réalisées chez la souris et le grand enjeu maintenant est de savoir ce qu’il en est chez l’homme. Malgré leur utilisation ancienne et fréquente il n’existe pas de données cliniques démontrant un effet positif des bêta-bloquants sur la masse osseuse. Néanmoins il existe toute une série d’arguments suggérant que ces résultats sont transposables à l’homme : 1) il n’existe pas d’exemple où une protéine qui est présente chez la souris et l’homme assure une fonction physiologique majeure différente dans les 2 espèces. 2) De plus les autres fonctions de la leptine notamment en rapport avec la masse graisseuse sont conservées. 3) Enfin le traitement par les bêta-bloquants est connu depuis longtemps comme le traitement le plus efficace pour les algoneurodystrophies dont l’un des symptômes majeurs est une ostéoporose. ostéoblaste b2 R Norépinéphrine Neurones du système nerveux sympathique b bloquants Leptine (hormone anorexigène) Tissu adipeux souris déficientes en leptine (ob/ob) ou en récepteur (db/db) masse graisseuse (obésité) masse osseuse + Indépendance des réseaux de neurones impliqués + - D’après Elefteriou et al, 2003

17 Transmission du signal mécanique par les cellules osseuses:
Autre régulation non mentionné également sur le schéma, la régulation de la formation osseuse par les contraintes mécaniques c'est au milieu de 19ème siècle que Werteim, un français, a exposé pour la première fois des travaux décrivant la mécanique de l'os. On sait aujourd’hui que la diminution des contraintes mécaniques qui survient lors d'un alitement prolongé, une exposition à la microgravité (spationaute) ou chez le sujet âgé sédentaire entraîne une perte osseuse. Inversement, l'augmentation des contraintes mécaniques appliquée dans certaines conditions induit un gain osseux. Ainsi un exercice physique modéré pourrait constituer une thérapie non médicamenteuse de prévention de perte osseuse. Néanmoins malgré le développement de modèles animaux in vivo et de nombreuses études in vitro, la nature exacte des mécanismes impliqués dans ce processus est encore mal connu. Il est globalement admis que la perception de la contraintes mécanique in vivo se fait au niveau osseux principalement au niveau des ostéocytes et des cellules bordantes (néanmoins des OB en culture Iaire sont sensibles aux contraintes mécaniques). Et que L’organisation tissulaire des ostéocytes en réseau dans une sorte de caisson hydraulique est essentielle pour expliquer l'aptitude qu'a le tissu osseux à s'adapter aux contraintes mécaniques Comment cela se passe-t-il ? Les contraintes mécaniques causent des déformations au niveau de l'os ce qui entraîne des mouvements de liquides à l'intérieur des canalicules de l'os auxquels sont sensibles des méchano-récepteurs représentés principalement par des canaux ioniques méchanosensibles (dont l'activité peut être induite par les contraintes) et les intégrines. Les intégrines représentent une famille de récepteurs cellulaires pour les protéines de la matrice extracellulaire telles que la fibronectine, le collagène, la laminine, les sialoprotéines, la vitronectine, l'ostéopontine (bouton d'attache à la matrice). Ces mécanoR vont transmettre à la cellule les signaux extérieurs en induisant la réorganisation du cytosquelette (majoritairement le réseau d'actine) et en induisant l'activation de différentes voies de signalisation intracellulaire notamment la voie des L de la famille Wnt et impliquant notamment les kinases de la famille Src, Fak et qui aboutissent à l'activation de gènes. Par ailleurs la voie de signalisation wnt qui sollicitent LRP5 les récepteurs au LDL de type 5 intervient également dans ce processus. Il a été montré que des souris déficientes pour ces récepteurs répondent très mal voire pas au contraintes mécaniques en terme d’augmentation de masse osseuse. Les signaux déclenchés dans différentes voies de signalisation vont se propager de cellules à cellules grâce à la sécrétion de facteurs solubles telles des PG, l’ATP et aussi grâce aux jonctions communicantes de type GAP entre les cellules qui permettent le passage de petites molécules comme le calcium, IP3, les nucléotides cycliques. L'information arrive jusqu'au OB, les cellules effectrices, qui répondent à ces signaux en produisant des facteurs paracrines (TGF, IGF, etc) qui stimulent les ostéoprogéniteurs à se différencier et à s'attacher sur la surface de l'os et à produire de la matrice Transmission du signal mécanique par les cellules osseuses: les acteurs potentiels Mécano-récepteur (canaux ioniques mécanosensibles et intégrines) Matrice récente Jonction Gap Pré-OB Contraintes mécaniques Ostéo- progéniteur PGs, IGFs, etc OB Cellule bordante Ostéocyte moelle d’après Duncan et Turner, 1995

18 Principales étapes de l’ostéoclastogénèse
CS hématopoïétique Précurseur myéloïde Monocytes/ macrophages Moelle osseuse Les OC ont une origine hématopoïétique qui est maintenant fermenent établie. Les précurseurs de l’OC appartiennent aux lignées myéloïdes, précurseurs qui en fonction des facteurs présents dans leur environnement peuvent également se différencier en monocyte/macrophage ou en cellule dendritique. Néanmoins, Sous l’inflence de facteurs appropriés, les précurseurs myéloïdes vont donner naissance dans la moëlle osseuse aux précurseurs ostéoclastiques, les pré-ostéoclastes En réponse à un stimulus chimiotactique pas clairement défini, les pré-ostéoclastes vont quitter la moelle, rejoindre les vaisseaux et migrer vers la surface osseuse. Une fois dans l’os, les pré-ostéoclastes vont adhérer à la matrice et fusionner de manière asynchrone, entrainant la formation de cellules multinucléées et polarisées avec un pôle basal et un pôle apical pourvue d’une bordure en brosse qui définit l’ostéoclaste mature actif cad capable de résorber la matrice osseuse. Puis à la fin de la période de résorption l’OC finira par mourir suivant un processus apoptotique 3 facteurs clés contrôlent ce processus d’ostéoclastogenèse il s’agit : du M-CSF (macrophage colony stimulating facteur ou CSF1) du RANKL, le ligand de RANK (abréviation de Récepteur pour l’Activation du facteur nucléaire de transcription NFkB) et l’OPG, l’ostéoprotégérine. Pré-ostéoclaste Cellules dendritiques Ostéoclaste actif Facteurs clefs : M-CSF RANKL OPG Surface de l’os après Migration Ostéoclaste apoptotique d’près Aubin et al, 2000, Osteoporosis International, 11,

19 Contrôle in vitro des fonctions des ostéoclastes
par M-CSF, RANKL et OPG M-CSF + RANKL Précurseur myéloïde Prolifération/ différenciation - OPG + Pré-ostéoclaste Comme dans le cas de l’ostéoblastogenèse, au cours l’ostéoclastogenèse les cellules précurseurs des OC vont subir toute une série de transformations pour aboutir au stade ostéoclaste actif Il a été montré in vitro, que l’addition de M-CSF et de RANKL est suffisante pour induire la différenciation complète de précurseurs myéloides en ostéoclastes compensant ainsi le besoin en cellules stromales dans ces cultures cad l’environnement osseux naturel. Inversement, l’addition d’OPG dans le système est capable d’inhiber complètement la différenciation ostéoclastique. M-CSF agit dans cette cascade en stimulant la survie et la prolifération des précurseurs myéloides. RANKL interviennent à toutes les étapes de la cascade pour favoriser la formation d’ostéoclastes actifs cad résorbants. L’ostéoprotégérine intervient aussi à toutes les étapes mais pour inhiber la formation des OC. il faut souligner que les 3 facteurs essentiels pour l’ostéoclastogénèse : M-CSF, RANKL et OPG sont produits par les ostéoblastes et les cellules stromales. Autrement dit ce sont les cellules ostéoformatrices qui produisent les facteurs nécessaires à l’ostéoclastogénèse. + RANKL Fusion et activation + Activité de résorption RANKL Ostéoclaste mature Apoptose - RANKL Ostéoclaste apoptotique Hofbauer et al, 2000, Journal of Bone & Mineral Research,15, 2-12

20 Expression de RANK et FMS
Régulation de l’ostéoclastogénèse dans l’environnement osseux par M-CSF, RANKL et OPG M-CSF exerce des effets de facteur de croissance et de survie pour les cellules OC via son interaction avec FMS son récepteur spécifique qui appartient à la famille des R dotés d’une activité tyrosine kinase et qui est exprimé par les OC et ses précurseurs. RANKL, est un membre de la famille des TNF (tumor necrosis factor), il exerce ses effets via son interaction avec RANK (récepteur pour l’activation de NFkB). L’interaction entre RANKL et RANK déclanche plusieurs voies de signalisation dont NFKB (d’où son nom) ainsi que la voie des Jun kinases (JNK) via des intermédiaires telles les molécules TRAF (2 et 6) et Src. Quant à l’OPG, sa structure très proche de RANK lui permet de piéger RANKL et donc de jouer donc le rôle d’un récepteur leurre. OPG va jouer le trouble fête et antagoniser les effets de RANKL. Pour compliquer un peu la situation M-CSF et RANKL existent sous 2 formes, une forme soluble et une forme membranaire. A priori, les formes solubles et membranaires ont la même activité. Néanmoins il semblerait que ces formes membranaires facilitent la reconnaissance des récepteurs sur les cellules cibles La réalité fonctionnelle de ces 3 facteurs a été apportée par des études génétiques : En effet, donnent un phénotype ostéopétrotique cad excès de masse osseuse par défaut de résorption osseuse : une mutation naturelle qui inactive FMS l’invalidation chez l’animal des gènes RANK , TRAF6, NFkB ainsi la surexpression par transgenèse d’ostéoprotégérine. Au contraire donne un phénotype ostéoporotique cad perte de masse osseuse par résorption accrue: la surexpression par transgenèse de RANKL L’invalidation du gène de l’OPG Précurseur hématopoéïtique Expression de RANK et FMS + FMS M-CSF RANKL Précurseur ostéoclastique Etudes génétiques Phénotype ostéopétrotique : mutation inhibitrice de FMS,invalidation de RANK, TRAF6, NFkB, surexpression par transgenèse d’OPG. Phénotype ostéoporotique : surexpression par transgenèse de RANKLs, invalidation d’OPG + RANK Ostéoblaste OPG - RANKL Ostéoclaste mature TRAF6 c-SRC TRAF2 JNK NF-kB RANKL et M-CSF: Formes solubles Formes membranaires Matrice osseuse

21 Facteurs influençant l’ostéoclastogénèse
PTH (2,4) calcitonine (4) 1,25(OH)2 Vit D (2,4) Estrogènes & androgènes Glucocorticoïdes Hormones thyroïdiennes ILI a & b IL18 & IFN  IL6 TGF b TNFa & b PTHrP (2,4) PGE2 M-CSF  RANKL  OPG  Effet +/résorption effet négatif/résorption Hormones Facteurs locaux Outre M-CSF, RANKL, OPG, d’autres facteurs locaux ou hormonaux sont capables de moduler par des mécanismes variés le processus d’ostéoclastogénèse en agissant à différents niveaux de ce processus. Tout d’abord les hormones ; on citera PTH, 1,25 dihydroxyvitamine D et la calcitonine : PTH et vit D activent la résorption contrairement à la calcitonine qui est un puissant inhibiteur de la résorption. On citera également les oestrogènes dont la diminution lors de la ménopause est à l’origine d’ostéoporose. Parmi les autres facteurs locaux actifs on citera : IL1 et IL6 qui activent la résorption IL18, IFN g qui l’inhibent Ce qui est vraiment important de souligner c’est que la plupart des agents qui modulent la résorption osseuse n’agissent pas directement sur les OC, tout simplement parce que les OC n’expriment pas les récepteurs de ces agents. C’est le cas pour la PTH/PTH-rP, la vitamine D, le TNF, certaines IL etc. En fait la plupart de ces agents médient leurs effets sur les OC par l’intermédiaire des OB; Quand on observe l'ensemble des agents capables de moduler la résorption osseuse, on se rend compte que l'on peut les classer en 6 catégories: Prolifération Différenciation Survie Activation Apoptose /fusion 3

22 Hypothèse de convergence pour la régulation du processus d’ostéoclastogénèse et des fonctions des ostéoclastes Gp 130 Cat3 Jak --P STAT P LIF, IL-6 IL11 NK-kB NF-kB/IkB TNF-a Lymphostatin NF-kB AP-I Cat4 JNK-p38 TRAFs Cat5 Smads Co-Smad TGF b BMPs + G PKA --P CREB Cat2 AC ATP AMPc + PTH, PGE2, IL1 LRP5/6 Frizzled Cat6 Wnts b cat axin APC GSK3 P- -P Cat1 --P 1,25 (OH)2VitD Oestrogènes Stéroïdes La première, ce sont les agents qui de façon naturelle ou après métabolisme sont lipophiles donc passent aisément la membrane plasmique. Une fois à l'intérieur de la cellules ces agents se lient dans le cytoplasme à des récepteurs nucléaires spécifiques qui transloquent au niveau du noyau pour finalement se fixer des sur de zones spécifiques de gènes dont ils régulent l'activité (cela concerne 1,25 (OH)2Vit D3, les estrogènes, les H stéroides en général). La deuxième catégorie : ce sont les agents qui stimulent des R qui empruntent la voie de la PKA (PTH, PGE2, IL1). Par l'intermédiaire de R couplés à des protéines G trimériques, il active l'adénylate cyclase qui catalyse la formation AMPc. AMPc produit stimule la Protéine Kinase A qui est alors capable de phosphoryler de nombreux substrats dont le facteur de transcription CREB. La troisième catégorie : ce sont les agents qui se fixent sur des R contenant la sous-unité GP130 et activatent les de transcription STAT notamment STAT 1 et 3) (cela concerne IL6,IL11, LIF). La quatrième catégorie : concerne les TNF a et b ces molécules reconnaissent des R spécifiques qui activent au moins 2 voies de signalisation la voie P38 puis le fdt AP-1et la voie d'activation de NF-kB. La cinquième catégorie : elle concerne les TGF b et les protéines apparentées telles les BMPs, ces molécules se lient à des R spécifiques appartenant à la famille des R serine thréonine kinase. Dans cette voie, les protéines Smads sont recrutées sur le récepteur, activées par phosphorylation puis s’associent avec une protéine nommée Co-Smad. Le complexe ainsi formé transloque au niveau du noyau, s'associe à des fdt et il y a activation de gènes. La sixième catégorie : elle concerne les facteurs qui agissent sur la voie Wnt du nom des ligands qui reconnaissent les récepteurs membranaires initiateurs de cette voie. En absence de ligands de la famille Wnt, la bêta-caténine est engagée dans un large complexe protéique (axin, APC ‘adenomatous polyposis coli’, GSK3 ‘glycogen synthase kinase’) qui favorise son inactivation par phosphorylation et sa dégradation par le protéasome. La fixation des ligands Wnt sur les récepteurs membranaires entraîne une diminution de la phosphorylation de la bêta-caténine et sa dissociation du complexe protéique.libère la bêta-catenine de son complexe et une fois libre, la beta caténine va pouvoir migrer au niveau nucléaire s’associer à des fdt (Tcf (Tcell factor) et Lef lymphoid enhancing factor) et réguler l’expression des gènes cibles. En dépit de voies de signalisation singulièrement différentes, sur la base de dosages effectifs de RANKL et OPG et compte tenu du fait que la plupart des agents qui modulent l'ostéoclastogénèse n'agissent pas directement sur OCL mais via les OB, il existe une hypothèse dite de convergence qui propose que tous les effecteurs qui modulent l'ostéoclastogénèse agissent en fait sur la balance RANKL/OPG. RANKL OPG noyau OB Aubin et al, 2001, Osteoporosis International,11, , Moustaka et al J. Cell Science 2001, 114, Baud et al, 2001, TRENDS in cell Biology, 11, ,Hagemann et al, 2001, Cellular Signaling, 13, Heymann,2000, Cytokine,12,

23 Balance RANKL /OPG : nouvelles cibles thérapeutiques
Ainsi quand un effecteur ou un groupe d'effecteurs fait pencher la balance vers RANKL, le pool d'OCL mature augmente, et inversément lorsque la balance penche vers OPG, le pool d'OCL mature diminue.. La mise en évidence du système RANKL/OPG a révolutionné les connaissances concernant la biologie de l'os. Aujourd'hui 15 ans après, on considère que le système RANKL /OPG est une cible thérapeutique prometteuse notamment pour lutter contre l’ostéoporose et en cancérologie pour contrer le développement de certains cancer. Des essais cliniques utilisant un anticorps monoclonal anti-RANKL ou directement l’OPG sont en cours d’évaluation. RANKL OPG Effecteur(s) favorisant Diminution du pool d’ostéoclastes RANKL OPG Effecteur(s) favorisant Augmentation du pool d’ostéoclastes Validation du système RANKL/OPG chez l’animal OPG, RANKL et intermédiaires des voies de signalisation sont des cibles thérapeutiques prometteuses. (essai clinique en cours OPG, anticorps anti-RANKL)

24 Cycle de résorption-migration des ostéoclastes
Podosomes: actine Fimbrine,actinine,gelsoline,cortactine cortactine, vinculine, taline Sealing zone Matrice osseuse Sur un même site de résorption un OC assure plusieurs séquences de résorption avant de mourir par apoptose. Pendant cette période on distingue différents épisodes où l’OC va se déplacer, s’arrêter cad adhérer à la matrice et la résorber. Cette succession d’évènements est largement dépendante de l’ancrage des OC à la matrice osseuse non seulement pour la migration mais aussi pour la résorption proprement dite. En effet la formation de points d'ancrage à la matrice va génèrer un micro-espace extracellulaire compris entre les OCL et la matrice (sealing zone) dans lequel vont être sécrétés les agents de dégradation de la matrice. Ces points d'attachement à la membrane forment des protusions membranaires appelées podosomes qui s'organisent en couronne autour d'une membrane en bordure en brosse. Les podosomes sont riches en filament d'actine (F-actine) et contiennent des protéines comme la taline, la vinculine et a-actinine, protéines qui vont assurer le lien intracellulaire entre les intégrines exprimés par les OCL et leur ligands contenus dans la matrice osseuse. Les intégrines concernées sont principalement les a2b1 qui se lie au collagène de type 1 et aVb3 (R à la vitronectine) qui se lie à la thrombospontine, l'ostéopontine et la sialoprotéine osseuse. Enfin sont aussi présentes dans ces sites d’adhérence de nombreuses protéines de transduction c-Src, c-Cbl, FAK, PYK2, PI3-kinase. Ces protéines de transduction jouent un rôle déterminant dans l’assemblage et le desassemblage des structures d’adhérence, un processus nécessaire notamment à la migration cellulaire. Une fois encore la réalité fonctionnelle ces protéines a été démontrée chez l’animal (chez la souris) par invalidation de gènes notamment de Src et de la sous-unité aV des intégrines qui produisent un phénotype ostéopétrotique. c-Src, c-Cbl, Pyk2, FAK Intégrines:aVb3 aVb5 a2b1 (R collagène I) Thrombospondine Ostéopontine Sialoprotéines Collagène I 1 Migration 3 Résorption 2 Arrêt Ancrage des ostéoclastes à la matrice osseuse

25 Bipolarité morphologique et fonctionnelle des ostéoclastes
POMPES CANAUX IONIQUES TRANSPORTEURS R calcitonine RANK RECEPTEURS N Pôle basolatéral N N Lysosomes Cl- H+ Enzymes Sealing zone un ostéoclaste actif cad un OC qui résorbe est caractérisé par une bipolarité morphologique on l’a vu pôle basolatéral, pôle apical mais aussi par une bipolarité fonctionnelle. Le pôle apical, qui regarde la matrice, délivre l’essentiel des sécrétions cellulaires à travers une bordure en brosse ; Ce sont des sécrétions d’ions proton et chlore et des E (telles que protéase, phosphatase qui concourent à la dégradation de la matrice osseuse). Le pôle opposé, ou pôle basolatéral est en rapport avec le micro-environnement osseux, il a la charge de la majorité des fonctions régulatrices sont présents sur ce pôle, des récepteurs notamment RANK ou le récepteur de la calcitonine. Ainsi que des transporteurs, des canaux ioniques et des pompes. Voyons comment se déroule ce processus de résorption osseuse Pôle apical (bordure en brosse) Ostéopontine Sialoprotéines Thrombospondine Collagène Matrice osseuse

26 Mécanisme moléculaire de résorption osseuse Compartiment de résorption
HCO3 Cl- CIC7 Excréteur de base Canaux potassium Na/K ATPase d’acide K+ Na+ H+ La dégradation de la matrice osseuse calcifiée, débute par la dissolution des cristaux d'hydroxyapatite de la phase minérale grâce à l'acidification du compartiment de résorption. Pour ce faire, les OCL acidifient le compartiment extracellulaire en sécrétant des protons par l'intermédiaire d'une pompe à proton-ATP dépendante (H+-ATPase). Cette proton/ATPase est un complexe multimoléculaire et il a été montré (L’équipe de G Carle à montré) qu’une mutation inactivante d’une des sous-unités (116 kDa) est à l’origine du phénotype ostéopétrotique des souris oc/oc. Ces protons relargués au niveau de la bordure en brosse sont produits à partir du CO2 de l’air sous l'action de l'anhydrase carbonique dans le cytosol des OCL. Ce processus apparemment simple d’acidication des lacunes de résorption par les pompes à protons situées dans les membranes de la bordure en brosse impose en fait un ensemble de contraintes ioniques destinées à maintenir l’équilibre électrochimique de l’OC durant la résorption osseuse. Cet équilibre ionique ne peut être obtenu que par la coordination des pompes à ions, des canaux ioniques et des échangeurs ioniques neutres. La matrice protéique déminéralisée est ensuite dégradée sous l'action d'enzymes lysosomiaux (cathepsine K, phosphatase acide tartrate résistant (TRAP) activement synthétisés par les OCL et présents dans le réticulum endoplasmique, le golgi et les vesicules de transport vont être sécrétés au niveau de la bordure en brosse dans le compartiment extracellulaire) et de collagénases appartenant à la famille des métalloprotéases (MMPs). Les produits de dégradation sont éliminés dans le milieu extracellulaire par transcytose, un processus qui permet à des vésicules d'endocytose de passer directement d'une membrane à l'autre. En ce qui concerne le calcium, il est peu probable que le calcium dissout traverse la cellule par le biais de canaux ioniques, on suppose actuellement que le calcium n'est libéré dans le milieu extracellulaire que lorsque l'OCL relâche ses points d'ancrage. N Pôle basolatéral N N CO2 + H2O HCO3 + H+ Anhydrase Carbonique II Lysosomes H-ATPase H+ Sealing zone Enzymes: Cathepsine K MMP9 TRAP Ostéopontine Sialoprotéines Thrombospondine Collagène Pôle Apical Matrice osseuse Compartiment de résorption

27 (séquence ActivationRésorptionFormation)
Déroulement d’un remodelage osseux (séquence ActivationRésorptionFormation) Ostéoclaste Résorption (2 semaines) Rétraction des cellules bordantes Activation (différenciation des OC) matrice ostéocyte Cellule bordante Chez un adulte sain la formation d'os nouveau ne peut se produire qu'au niveau des zones où il y a déjà eu une résorption. Un cycle de remodelage débute toujours par une phase d’activation caractérisée par la différenciation des OC, suivie d’une phase de résorption de la matrice par les OC matures. A la suite de cette phase, les OC se détachent, les précurseurs des OB se différencient, produisent et déposent une nouvelle matrice qui comblent la lacune de résorption. Dans un deuxième temps, cette matrice se calcifiera. La période de résorption estimée pour durer une dizaine de jours est suivie par une période de réparation du tissu osseux par les OB qui elle dure 3 à 6 mois. Les différentes étapes du processus de remodelage osseux sont bien caractérisées en revanche les mécanismes cellulaires et/ou humoraux de ce couplage sont mal connus de même les mécanismes de déclenchement de ce processus cad l’étape initiale d'activation de OCL sont largement méconnus. Phase de renversement Formation (3-6 mois) Phase de repos Ostéoblaste

28 Découplage résorption/formation:
cas des métastases osseuses ostéolytiques Cellule métastatique PTH-rP,TNFa Ostéoblaste exemple de découplage entre les activités de résorption et de formation osseuse : Les métastases osseuses sont des complications fréquentes de nombreux cancers et en particulier cancer du sein, de la prostate, de la thyroïde, du rein et des bronches. Ces métastases sont le plus souvent ostéolytiques. Dans ce cas, un déséquilibre va s’établir en faveur de la résorption qui devient anormalement élevée. Cette hyperrésportion est responsable sur le plan clinique de douleurs, fractures et hypercalcémie qui contribuent à la morbidité et la mortalité de ces pathologies. Ces pathologies sont caractérisées par une activation des OC par les cellules métastatiques. Les cellules métastatiques et en particulier celles issues de cancer du sein ont la propriété de produire de la PTH-rP qui on l’a vu est capable de stimuler la résorption osseuse en régulant la balance RANKL/OPG. Par ailleurs ces cellules métastatiques peuvent agir directement sur le processus de dissolution de la matrice en raison de leur capacité à acidifier le milieu extracellulaire (de façon moins efficace que les OC), et à produire la cathepsine K et des MMPS notamment MMP9. De plus il semblerait que ces cellules sécrètent également des facteurs qui inhibent la prolifération des OB. L’ensemble de ces actions se traduit par une augmentation de l’ostéolyse. Des nombreux facteurs piégés dans la matrice vont alors se trouver libérés dans l’environnement osseux  et notamment le TGFb et l’IGF1 qui se trouvent être de puissants activateurs de la prolifération de ces cellules métastatiques. Par ailleurs, IGF stimulent les OB à produire du RANKL, renforçant ainsi la stimulation de la résorption. Enfin, IGF1, RANKL et les produits de dégradation du collagène attirent par chimiotactisme les cellules métastastiques augmentant ainsi le recrutement de nouvelles cellules métastatiques. Ainsi, une boucle de rétroaction positive se met en place, favorisant d’une part la destruction osseuse et, d’autre part le recrutement et la prolifération des cellules métastatiques. TGFb IGF Ca2+ Col Boucle de rétroaction positive favorisant la destruction osseuse ainsi que le recrutement et la prolifération des cellules métastatiques Acidification Cathepsine K MMP9 RANKL/OPG IGF Augmentation de l’ostéolyse OC