Les scientifiques expliquent le rôle d'une certaine protéine dans la génération de cellules essentielles à l'entretien des os

Les maladies chroniques des os et des articulations, telles que l'ostéoporose et la polyarthrite rhumatoïde, affectent des millions de personnes dans le monde, en particulier les personnes âgées, dégradant leur qualité de vie. Un facteur important dans ces deux maladies est l'activité excessive des cellules dissolvant les os appelées ostéoclastes. Les ostéoclastes sont formés par différenciation d'un certain type de cellule immunitaire appelée macrophage, après quoi ils acquièrent leur nouveau rôle dans le maintien des os et des articulations: décomposer le tissu osseux pour permettre aux ostéoblastes – un autre type de cellule – de réparer et de remodeler le système squelettique .

En gros, deux processus intracellulaires sont impliqués dans cette différenciation: premièrement, la transcription – dans laquelle un ARN messager (ARNm) est créé à partir de l'information génétique dans l'ADN – puis, la traduction – dans laquelle l'information dans l'ARNm est décodée pour produire des protéines qui effectuer des fonctions spécifiques dans la cellule. Depuis la découverte du rôle d'une protéine particulière appelée RANKL dans la formation des ostéoclastes, les scientifiques ont résolu une partie considérable du casse-tête dont les voies de signalisation cellulaire et les réseaux de transcription régulent la génération des ostéoclastes. Pourtant, les processus cellulaires post-transcription impliqués restent à comprendre.

Maintenant, dans une nouvelle étude publiée dans Biochemical and Biophysical Research Communications, des scientifiques de l'Université des sciences de Tokyo, au Japon, ont dévoilé le rôle d'une protéine appelée Cpeb4 dans ce processus complexe. Cpeb4 fait partie de la famille de protéines «liaison d'élément de polyadénylation cytoplasmique (CPEB)», qui se lient à l'ARN et régulent l'activation et la répression traductionnelles, ainsi que les mécanismes «d'épissage alternatif» qui produisent des variantes protéiques. Le Dr Tadayoshi Hayata, qui a dirigé l'étude, explique: «Les protéines CPEB sont impliquées dans divers processus et maladies biologiques, tels que l'autisme, le cancer et la différenciation des globules rouges. Cependant, leurs fonctions dans la différenciation des ostéoclastes ne sont pas clairement connues. Par conséquent, nous avons mené une série d'expériences pour caractériser une protéine de cette famille, Cpeb4, en utilisant des cultures cellulaires de macrophages de souris. »

Dans les différentes expériences de culture cellulaire menées, les macrophages de souris ont été stimulés avec RANKL pour déclencher la différenciation des ostéoclastes et l'évolution de la culture a été surveillée. Tout d'abord, les scientifiques ont découvert que l'expression du gène Cpeb4, et par conséquent la quantité de protéine Cpeb4, augmentaient lors de la différenciation des ostéoclastes. Ensuite, grâce à la microscopie par immunofluorescence, ils ont visualisé les changements dans la localisation de Cpeb4 dans les cellules. Ils ont découvert que Cpeb4 se déplace du cytoplasme vers les noyaux, tout en présentant des formes spécifiques (les ostéoclastes ont tendance à fusionner et à former des cellules à noyaux multiples). Cela indique que la fonction de Cpeb4 associée à la différenciation des ostéoclastes est probablement réalisée à l'intérieur des noyaux.

Pour comprendre comment la stimulation RANKL provoque cette relocalisation de Cpeb4, les scientifiques ont sélectivement «inhibé» ou réprimé certaines des protéines qui interviennent «en aval» dans les voies de signalisation intracellulaires déclenchées par la stimulation. Ils ont identifié deux voies nécessaires au processus. Néanmoins, de nouvelles expériences seront nécessaires pour connaître pleinement la séquence des événements qui ont lieu et toutes les protéines impliquées.

Enfin, le Dr Hayata et son équipe ont démontré que le Cpeb4 est absolument nécessaire à la formation d'ostéoclastes à l'aide de cultures de macrophages dans lesquelles le Cpeb4 était activement épuisé. Les cellules de ces cultures n'ont pas subi de différenciation supplémentaire pour devenir des ostéoclastes.

Pris ensemble, les résultats sont un tremplin pour comprendre les mécanismes cellulaires impliqués dans la formation des ostéoclastes. Le Dr Hayata remarque: «Notre étude met en lumière le rôle important de la protéine de liaison à l'ARN Cpeb4 en tant qu '« influenceur »positif de la différenciation des ostéoclastes. Cela nous permet de mieux comprendre les conditions pathologiques des maladies osseuses et articulaires et peut contribuer au développement de stratégies thérapeutiques pour des maladies majeures comme l'ostéoporose et la polyarthrite rhumatoïde. » Espérons que le niveau de compréhension plus approfondi de la génération d'ostéoclastes facilité par cette étude se traduira finalement par une meilleure qualité de vie pour les personnes vivant avec des maladies douloureuses des os et des articulations.

À propos de l'Université des sciences de Tokyo
L'Université des sciences de Tokyo (TUS) est une université bien connue et respectée, et la plus grande université de recherche privée spécialisée dans les sciences au Japon, avec quatre campus dans le centre de Tokyo et sa banlieue et à Hokkaido. Créée en 1881, l’université a continuellement contribué au développement scientifique du Japon en inculquant l’amour de la science aux chercheurs, techniciens et éducateurs.
Avec une mission de «Créer la science et la technologie pour le développement harmonieux de la nature, des êtres humains et de la société», TUS a entrepris un large éventail de recherches, des sciences fondamentales aux sciences appliquées. TUS a adopté une approche multidisciplinaire de la recherche et entrepris des études intensives dans certains des domaines les plus vitaux d’aujourd’hui. TUS est une méritocratie où le meilleur de la science est reconnu et nourri. C'est la seule université privée au Japon qui a produit un prix Nobel et la seule université privée en Asie à produire des prix Nobel dans le domaine des sciences naturelles.

À propos du professeur agrégé Tadayoshi Hayata de l'Université des sciences de Tokyo
Depuis 2018, le Dr Tadayoshi Hayata est professeur agrégé et chercheur principal au Département de pharmacologie moléculaire, Faculté des sciences pharmaceutiques, à l'Université des sciences de Tokyo. Son laboratoire se concentre sur le métabolisme osseux, la différenciation cellulaire, la pharmacologie moléculaire et des domaines similaires pour comprendre la nature des maladies osseuses et articulaires et trouver des cibles thérapeutiques. Le Dr Hayata est affilié à plusieurs sociétés japonaises et à l'American Society for Bone and Mineral Research. Il a publié plus de 50 articles originaux et donné plus de 150 présentations lors de conférences universitaires. De plus, ses recherches sur l'ostéoporose ont fait plusieurs fois la une des journaux japonais.

Information sur le financement
Cette étude a été soutenue par JSPS KAKENHI (numéro de subvention 18K09053); Nanken-Kyoten, TMDU (2019); la Fondation Nakatomi; Soutien à la recherche Astellas; Contribution académique Pfizer; Contribution académique de Daiichi-Sankyo; Contribution académique Teijin Pharma; Eli Lilly Japan Academic Contribution; Otsuka Pharmaceutical Academic Contribution; Contribution académique Shionogi; Chugai Pharmaceutical Academic Contribution.

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