Des scientifiques expliquent le rôle d'une certaine protéine dans la génération de cellules essentielles au maintien 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 à partir d'un certain type de cellule immunitaire appelée macrophage, après quoi ils acquièrent leur nouveau rôle dans le maintien des os et des articulations: décomposant 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: d'abord, la transcription - dans laquelle un ARN messager (ARNm) est créé à partir de l'information génétique de l'ADN - et ensuite, la traduction - dans laquelle l'information dans l'ARNm est décodée pour produire des protéines qui exécuter 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 puzzle 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 de la traduction, 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 biologiques et maladies, comme 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 diverses 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. Premièrement, les scientifiques ont découvert que l'expression du gène Cpeb4, et par conséquent la quantité de protéine Cpeb4, augmentait au cours de la différenciation des ostéoclastes. Ensuite, grâce à la microscopie par immunofluorescence, ils ont visualisé les changements de localisation de Cpeb4 dans les cellules. Ils ont constaté 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 avec plusieurs noyaux). 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 s'impliquent «en aval» dans les voies de signalisation intracellulaires déclenchées par la stimulation. Ils ont identifié deux voies nécessaires pour le processus. Néanmoins, d'autres 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 Cpeb4 est absolument nécessaire pour la formation d'ostéoclastes en utilisant des cultures de macrophages dans lesquelles 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 que« influenceur »positif de la différenciation des ostéoclastes. Cela nous permet de mieux comprendre les conditions pathologiques des maladies des os et des articulations 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 approfondie de la génération d'ostéoclastes facilité par cette étude se traduira finalement par une amélioration de la qualité de vie des personnes souffrant de douleurs osseuses et articulaires.
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 en 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 allant de la science fondamentale à la science appliquée. 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 à avoir produit un lauréat du prix Nobel et la seule université privée d'Asie à produire des lauréats du prix Nobel dans le domaine des sciences naturelles.
À propos du professeur associé 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 de la Faculté des sciences pharmaceutiques de 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 été publiées à plusieurs reprises dans les journaux japonais.
Informations sur le financement
Cette étude a été soutenue par JSPS KAKENHI [numéro de subvention 18K09053]; Nanken-Kyoten, TMDU (2019); la Fondation Nakatomi; Aide à la recherche Astellas; Contribution académique Pfizer; Contribution académique de Daiichi-Sankyo; Contribution académique de Teijin Pharma; Contribution académique d'Eli Lilly Japon; Contribution académique pharmaceutique d'Otsuka; Contribution académique de Shionogi; Contribution académique de Chugai Pharmaceutical.
