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Remodelage osseux Aspects biologiques et moléculaires. Dr Anne Gomez-Brouchet Service d’Anatomie et Cytologie Pathologiques CHU Rangueil, Toulouse. Tissu osseux. Cellules. Matrice extra cellulaire calcifiée. Ostéoblastes Ostéocytes Synthèse + Minéralisation. Partie organique - PowerPoint PPT Presentation
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Remodelage osseux
Aspects biologiques et moléculaires
Dr Anne Gomez-Brouchet
Service d’Anatomie et Cytologie Pathologiques
CHU Rangueil, Toulouse
Tissu osseux
Matrice extra cellulaire calcifiée
Partie organique
Fibres collagène type I
Protéines non collagéniques
OstéocalcineOstéonectine
ThrombospondineFibronectineVitronectine
OstéopontineProtéoglycanes
Partie minérale
Hydroxyapatite
Ca10(PO4)6(OH)2
Cellules
OstéoblastesOstéocytes
Synthèse+
Minéralisation
Ostéoclastes
Résorption
Facteurs locaux
Cytokines
Facteurs de croissance
Corticale Osseuse
Os Spongieux
Os adulte normal
Corticale Osseuse
Os Spongieux
Os adulte normal
Ostéoclaste
Ostéoblaste
Les 3 principales fonctions du tissu osseux
Mécanique
Protection
Métabolique
Rôle du remodelageAdaptation à la croissance
Conservation des propriétés mécaniques
Capacité d’adaptation
Réparation fractures
Disponibilité du calcium
Unité multicellulaire de base ou BMU
Cycle du remodelage
Origine et plasticité de l’ostéoblaste
Ostéoblastes
Chondroblastes
Myoblastes
Cellule pluripotentemésenchymateuse
Adipocyte
Cellule ostéoprogénitrice
Sox 9
Cbfa1/Runx2
PPARγ2
MyoD
Différentiation de l’ostéoblaste
Différenciation
Cellule précurseur Pré-ostéoblaste Ostéoblaste différencié
Marqueurs ostéoblastiques
PTH-R
ALP
COLL 1
OP
BSP
OC
Fonctions de l’ostéoblaste
Synthétiser
la matrice organique osseuse
Volume de l’os
Minéraliser
la matrice organique osseuse
Densité de l’os
Production
Molécules régulatrices solubles+
Cytokines
Contrôle résorption osseuse/Ostéoclastes
Contrôle de l’ostéoblaste
Facteurs de transcription
Interactions cellulaires
Facteurs systémiques et locaux
Facteurs de transcription
Cbfa1/Runx2 +++
Engagement
Prolifération
Différenciation
Ostéoformation
Facteurs régulateurs
Dlx5 Régulateur positif de l’ostéoformation
Msx2 Régulateur positif de l’ostéoformation
Twist Régulateur négatif de l’ostéoformation
Interactions cellulaires
N-Cadhérine
Cbfa1/Runx2 +++
Connexines(Connexine 43)
Ostéoformation
Facteurs systémiques
Parathormone ou PTH
Vitamine D
Estrogènes
Glucocorticoides
Parathormone ou PTH
Adénomeparathyroïde
réabsorption du Ca ionisé
Excrétion du phosphore
- Active Hydroxylase 1a (Vitamine D Active)
Résorption osseuseDifférenciation des ostéoclastes
Prolifération des ostéoclastes
- Effets anaboliques OstéoformationConversion des cellules bordantes en ostéoblastes
Stimulation de l’expression par les ostéoblastes defacteurs de croissance (IGF 1, TGF …)
Inhibition de la mort par apoptose des ostéoblastes
Vitamine D
réabsorption du Ca ionisé
Réabsorption du phosphore
- Effets anaboliques à doses physiologiques Ostéoformation
- Action par VDR
- Expression de gènes ostéoblastiques (OP, OC)
- Effets anti-anaboliques à fortes doses
- Différentiation et prolifération des ostéoclastes
- Destruction du tissu osseux et mobilisation du calcium
-Régulation de l’homéostasie calcique
prolifération des cellules parathyroïdiennes ( PTH)
Estrogènes
- Inhibition de la résorption ossseuse
- Effets anaboliques- différentiation et prolifération des ostéoblastes et des
précurseurs ostéoblastiques via facteurs locaux (TGF , IGF)
- Effets anti-apoptotiques sur les ostéoblastes
- Ostéoporose « Maladie diffuse du squelette caractérisée par
une faible densité osseuse et des altérations du tissu osseux entraînant
une augmentation de la fragilité des os et la susceptibilité aux fractures ».
Post ménopause
Défaut de la balance Formation/Perte osseuse
Glucocorticoides
- Inhibition de la formation osseuse
- Effets anti-anaboliques
- différentiation et prolifération des précurseurs ostéoblastiques
apoptose des ostéoblastes
expression de RANKL et expression de l’OPG
des cellules stromales et des ostéoblastes
différenciation des ostéoclastes
Facteurs locaux
Favorisent
Ostéoformationrecrutement, différenciation
Prolifération précurseurs ostéoblastiques et ostéoblastes
Production de collagène de type I
Anti-apoptose des ostéoblastes
BMPs
BMP-2 ++ Expression gènes
Ostéoblastiques
Cbfa1/Runx2 ++
IGFsTGF-
Production OPG
Activité de la collagénase FGF
Contrôle de l’ostéoblaste
Cellule souchemésenchymateuse
Pré-ostéoblaste
Ostéoblaste différencié
Prolifération cellulaire
Apoptose
BMPsGlucocorticoides
FGF, TGF-PTH
BMPs, TGF-, IGFGlucocorticoides, VIT D
BMPs, FGF, PTHGlucocorticoides
Facteursde contrôle
Facteursde transcription
Cbaf1
Msx2, Twist
Cbaf1, Msx2Dlx5, Twist
Msx2
Cytokines
IL6 Résorption osseuse Action directe sur les précurseurs ostéoclastiques
Stimule l’expression par les ostéoblastes des facteurs
qui déclenchent différenciation et prolifération ostéoclastique
Ménopause: Corrélation taux IL6/Résorption osseuse
IL11 Formation osseuse Action directe sur les précurseurs ostéoblastiques
Augmente l’action de BMP-2
différenciation et prolifération ostéoblastique
IL1 et TNF la résorption par les ostéoclastes
la formation osseuse par les ostéoblastes
Ostéocytes
Cellules de la matrice osseuse
Forment un réseau de communication
Cellules « signal d’alarme »
détectent les « besoins osseux »
Signalisation Wnt/β Caténine
Liaison à un complexe récepteur membranaire (RCPG et R LPR)
Rôle important dans la biologie du remodelage osseux
Masse osseuse
ostéoblastogénèse
Inhibition de l’apoptose des ostéoblastes
Cible thérapeutique dans l’ostéoporose et le myélome
+
Origine et différenciation des ostéoclastes
RANKL
Système RANKL/RANK/OPG
OPG (Ostéoprotégérine)
Récepteur leurre se liant à RANKLFamille des récepteur du TNF
Synthétisée par les ostéoblastes
Inactivation de la
Différentiation, Maturation, survie ostéoclastes
RANKRécepteur transmembranaire de RANKL
Famille des récepteurs du TNF
Expression uniquedans les ostéoclastes
Différenciation
Survieostéoclastes
RANKLProtéine liée à la membrane cellulaire
Synthétisée parles cellules du stroma médullaire,les ostéoblastes, les ostéoclastes
Différenciation
Maturation ostéoclastes
Système RANKL/RANK/OPG
OPG(ostéoprotégérine)
RANKL
RANK
MCS-Fpréostéoclastes
OstéoclastesMacrophages
Monocytes
Précurseurshématopoiétiques
Système RANKL/RANK/OPG
Ostéoformation/Résorption
OPG/RANKL
PTH/Vitamine D
TGF-β
Estrogènes
BMPs
IL6, IL1
TNF α
Glucocorticoides
Régulation des ostéoclastes
Différenciation, Fusion, Activation, Survie, Apoptose
Enzymes lysosomales
Métalloprotéases
Pompe à protons ATP
R Facteurs de Croissance
Intégrines
Excréteurs Acide et Base
NA+/H+ et HCO3-/CL-
Mécanisme de la résorption osseuse
Motilité des ostéoclastes
Podosomes
Contenant les plaques d’adhésion focale
Réorganisation du cytosquelette d’actine
Dans les plaques d’adhésion focale Intégrine α5 β3 (Récepteur Vitronectine)
c-Src, PyK2 ou FAK
Contrôle des ostéoclastes
Après un nombre déterminé de cycles de Migration/Résorption
Apoptose de l’ostéoclaste
Rôle Anti-ostéoclastique
Estrogènes via TGF-β
Calcitonine
Biphosphonates en thérapeutique
En pathologie
quelques exemples
Hyperparathyroidie
Maladie de Paget
Tumeurs osseuses primitives
Métastases osseuses
Importante résorption
dans
Imagerie Ostéolyse
Hyperparathyroïdie primaire sur adénome hyperparathyroïdien
Hyperparathyroidie
Ostéoclastes
Stroma fibreux
Remaniements hémorragiques
Aspect dit « en timbre de poste »
Lacune excentrée bien limitée de l’épiphyse inférieure du radius
Tumeur Brune de Recklingausen
Maladie de Paget
Tumeur osseuse maligne primitive
Ostéosarcome
Tumeur osseuse maligne primitive
Ostéosarcome
OS de type ostéoblastome
Métastases osseuses
Remodelage osseux
en pathologie expérimentale
Os vert
Fragment gris = ciment
Sang + Tissu fibreux + cellules inflammatoires
ROUGE
Os vert
Fragment gris = ciment
Sang + Tissu fibreux + cellules inflammatoires
ROUGE
Os vert
BORDURE Ostéoblastique
Fragment gris = ciment
OSTEOBLASTE = cellules noires
Vaisseaux et tissu fibreux ROSE OU ROUGE
BORDURE Ostéoblastique
Os vert
vx
CIMENT