Une molécule clé explique pourquoi les os s'affaiblissent avec l'âge
Une étude unique en son genre révèle que, à mesure que nous vieillissons, les niveaux d'une certaine molécule augmentent, ce qui fait taire une autre molécule qui crée des os sains. Il suggère également que la correction de ce déséquilibre peut améliorer la santé des os, offrant éventuellement de nouvelles voies pour traiter l'ostéoporose.
L'ostéoporose touche environ 200 millions de femmes dans le monde.
Une femme sur trois et un homme sur cinq âgés de 50 ans et plus souffriraient d'une fracture osseuse au cours de leur vie en raison de l'ostéoporose.
Aux États-Unis, les estimations indiquent que 44 millions de personnes de plus de 50 ans vivent avec la maladie, ce qui en fait un problème de santé publique majeur.
De nouvelles recherches nous rapprochent de la compréhension du processus qui conduit à la dégradation osseuse dans l'ostéoporose et des nouvelles façons potentielles de lutter contre la maladie.
Les résultats expliquent une dynamique moléculaire clé qui explique la fragilité progressive de nos os à mesure que nous vieillissons.
Le Dr Sadanand Fulzele, biologiste osseux qui travaille au Département de chirurgie orthopédique de l'Université Augusta en Géorgie, est un co-correspondant chercheur et le dernier auteur du nouvel article, qui a été publié dans le Journal de gérontologie: sciences biologiques.
Zoom sur un petit coupable moléculaire
Le Dr Fulzele et ses collègues expliquent le processus de formation osseuse - qui commence par les cellules souches mésenchymateuses. Ce sont des cellules souches que l'on trouve dans notre moelle osseuse et qui peuvent ensuite se former sous forme de cartilage, d'os ou de graisse dans la moelle osseuse.
L'un des facteurs qui influencent la forme que prendront ces cellules est une molécule de signalisation appelée facteur dérivé des cellules stromales (SDF-1).
Des recherches antérieures de la même équipe avaient montré à quel point le SDF-1 est important pour la différenciation des cellules souches mésenchymateuses en différentes cellules essentielles à la santé osseuse.
Des études in vitro et in vivo menées par les chercheurs ont montré le rôle clé de cette molécule de signalisation pour la formation osseuse. Le SDF-1 est également important pour la réparation osseuse et protège les cellules osseuses du stress oxydatif, qui est le déséquilibre entre les radicaux libres et les antioxydants dans le corps qui conduit finalement à des dommages à l'ADN et à des maladies.
En outre, des études antérieures avaient démontré que les niveaux de SDF-1 diminuent chez les souris vieillissantes; Ainsi, dans cette étude, le Dr Fulzele et son équipe ont voulu comprendre précisément comment les niveaux de cette molécule sont régulés.
Dans certaines de ses recherches antérieures, le Dr Fulzele avait montré qu'une petite molécule appelée microARN-141-3p empêche la vitamine C, un antioxydant clé, d'atteindre nos cellules osseuses.
L'équipe savait déjà que la molécule pouvait empêcher les cellules souches mésenchymateuses de se différencier en d'autres cellules, ainsi que le fait que le microARN-141-3p augmente avec l'âge. Ainsi, le Dr Fulzele et son équipe ont émis l'hypothèse que le microARN-141-3p abaisse la SDF-1 et que c'est l'un des principaux moyens par lesquels cette petite molécule arrête la formation osseuse saine.
Rétablissement d'une fonction osseuse normale malgré l'âge
Pour tester cela, le Dr Fulzele et ses collègues ont analysé les cellules mésenchymateuses des humains et des souris. Dans les cellules jeunes, ils ont constaté que les niveaux de microARN-141-3p étaient faibles. Cependant, dans les cellules anciennes, les niveaux de cette molécule avaient triplé. Le contraire était vrai pour les niveaux de SDF-1.
Ensuite, les chercheurs ont injecté du microARN-141-3p dans des cellules souches mésenchymateuses obtenues d'adultes âgés de 18 à 40 ans, ainsi que de personnes âgées de 60 à 85 ans ayant subi une chirurgie orthopédique.
L'injection de microARN-141-3p a fait chuter les niveaux de SDF-1 et a amené les cellules souches à produire plus de graisse au lieu de cellules osseuses. Avec l'âge, expliquent les chercheurs, fabriquer des cellules graisseuses plutôt que des cellules osseuses devient plus facile.
En outre, l'équipe a ajouté du microARN-141-3p aux cellules osseuses, ce qui a aggravé la fonction osseuse. Cependant, l'application d'un inhibiteur de microARN-141-3p a amélioré la fonction osseuse.
Les résultats, explique le Dr Fulzele, suggèrent qu'un jour, l'utilisation d'un inhibiteur de microARN-141-3p pourrait aider les cellules souches à continuer à se différencier en cellules osseuses malgré l'âge et des conditions telles que l'ostéoporose.
L'inhibiteur, déclare le Dr Fulzele, «normalise la fonction osseuse. Nous pensons qu'un inhibiteur de qualité clinique peut nous aider à faire de même chez les humains. »
«Si vous avez 20 ans et que vous fabriquez de bons os», ajoute-t-il, «vous auriez toujours du microARN-141-3p dans vos cellules souches mésenchymateuses. Mais quand vous avez 81 ans et que vous faites des os plus faibles, vous en avez beaucoup plus.
«Vous le voulez en quelque sorte dans cet endroit idéal», explique l'auteur de l'étude co-correspondante, le Dr William D. Hill, chercheur sur les cellules souches de l'Université d'Augusta. Les chercheurs disent qu'ils prévoient de déplacer leurs découvertes dans des modèles précliniques, où ils veulent trouver des moyens de restaurer des niveaux sains de microARN-141-3p et de SDF-1.
«Ce que nous essayons de faire, c'est de le ramener à l'endroit où [le microARN-141-3p est] surexprimé en raison de facteurs tels que le vieillissement et le stress oxydatif et la suppression des œstrogènes, et de le ramener dans une plage qui permettrait effectivement plus normal formation osseuse. »
Dr William D. Hill
«Nous avons identifié un certain nombre de microARN qui changent dans les cellules souches de la moelle osseuse avec le vieillissement et nous examinons chacun d'entre eux pour comprendre comment ils fonctionnent», ajoute le Dr Hill.
«Nous commençons à adopter une approche davantage axée sur les systèmes biologiques, [dans laquelle nous sommes] non seulement en train de changer une molécule cible, mais en regardant comment ce réseau de molécules est modifié avec l'âge ou la maladie et comment nous pouvons atteindre et […] réinitialiser ces différentes voies. »
