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International audience; Our preliminary findings have lead us to propose bone marrow adipocyte secretions as new contributors to bone loss. Indeed, using a coculture model based on human bone marrow stromal cells, we previously showed that soluble factors secreted by adipocytes induced the conversion of osteoblasts towards an adipocyte-like phenotype. In this study, microarray gene expression profiling showed profound transcriptomic changes in osteoblasts following coculture and confirmed the enrichment of the adipocyte gene signature. Double immunofluorescence microscopic analyses demonstrated the coexpression of adipogenic and osteoblastic specific markers in individual cells, providing evidence for a transdifferentiation event. At the molecular level, this conversion was associated with upregulated expression levels of reprogramming genes and a decrease in the DNA methylation level. In line with these in vitro results, preliminary immunohistochemical analysis of bone sections revealed adipogenic marker expression in osteoblasts from elderly subjects. Altogether, these data suggest that osteoblast transdifferentiation could contribute to decreased bone mass upon ageing.

Bacterial cell wall biosynthesis is an essential process that requires the coordinated activity of peptidoglycan biosynthesis enzymes within multi-protein complexes involved in cell division (the “divisome”) and lateral wall growth (the “elongasome”). MreC is a structural protein that serves as a platform during wall elongation, scaffolding other essential peptidoglycan biosynthesis macromolecules, such as penicillin-binding proteins. Despite the importance of these multi-partite complexes, details of their architecture have remained elusive due to the transitory nature of their interactions. Here, we present the crystal structures of the soluble PBP2:MreC core elongasome complex from Helicobacter pylori, and of uncomplexed PBP2. PBP2 recognizes the two-winged MreC molecule upon opening of its N-terminal region, revealing a hydrophobic zipper that serves as binding platform. The PBP2:MreC interface is essential both for protein recognition in vitro and maintenance of bacterial shape and growth. This work allows visualization as to how peptidoglycan machinery proteins are scaffolded, revealing interaction regions that could be targeted by tailored inhibitors., Bacterial wall biosynthesis is a complex process that requires the coordination of multiple enzymes. Here, the authors structurally characterize the PBP2:MreC complex involved in peptidoglycan elongation and cross-linking, and demonstrate that its disruption leads to loss of H. pylori shape and inability to sustain growth.

Elevated bone marrow adiposity (BMA) is defined as an increase in the proportion of the bone marrow (BM) cavity volume occupied by adipocytes. This can be caused by an increase in the size and/or number of adipocytes. BMA increases with age in a bone-site-specific manner. This increase may be linked to certain pathophysiological situations. Osteoporosis or compromised bone quality is frequently associated with high BMA. The involvement of BM adipocytes in bone loss may be due to commitment of mesenchymal stem cells to the adipogenic pathway rather than the osteogenic pathway. However, adipocytes may also act on their microenvironment by secreting factors with harmful effects for the bone health. Here, we review evidence that in a context of energy deficit (such as anorexia nervosa (AN) and restriction rodent models) bone alterations can occur in the absence of an increase in BMA. In severe cases, bone alterations are even associated with gelatinous BM transformation. The relationship between BMA and energy deficit and the potential regulators of this adiposity in this context are also discussed. On the basis of clinical studies and preliminary results on animal model, we propose that competition between differentiation into osteoblasts and differentiation into adipocytes might trigger bone loss at least in moderate-to-severe AN and in some calorie restriction models. Finally, some of the main questions resulting from this hypothesis are discussed.

To investigate the feasibility of using perfusion culture bioreactor for bone mesenchymal stem cell proliferation in large scale beta-tricalcium phosphate (beta-TCP) scaffold.In the dynamic perfusion culture group, the porous beta-TCP cylindrical scaffolds combined with the sheep mesenchymal stem cells were continuously perfused with the complete alpha-MEM medium by a peristaltic pump for 1, 2 and 4 weeks. While in the static culture group, the hybrid constructs were immersed in the medium without perfusion for 2 and 4 weeks. The cell proliferation and distribution were examined by the daily glucose consumption, the cell viability and undecalcified histological study.The daily glucose consumption increased with time. The increase was much more evident in the first 2 weeks than in the last 2 weeks. The daily glucose consumption was higher in the dynamic culture group than in the static culture group. The cell viability also increased with time. It was higher in the dynamic culture group. In comparison to 2-week culture, the cell viability was significantly higher after 4-week culture in the dynamic culture group (P0.05), while it was not significantly different after 4-week culture in the static culture group (P0.05). Under dynamic perfusion culture, the mesenchymal stem cells survived and proliferated through the scaffolds. However, the mesenchymal stem cells survived and proliferated only in the peripheral pores of the scaffolds under static culture. Histomorphometrical study indicated that there were much more cells in dynamic culture group than in the static group. The cell/pore rate was not significantly different between 2-week static culture and 4-week static culture (P0.05). However, the cell/pore rate was significantly higher after 4-week dynamic culture than after 2-week dynamic culture (P0.05).Perfusion culture permitted the persistent nutrition supply and gas exchange into the centre of large scaffold. This perfusion bioreactor makes the mesenchymal stem cells survive and proliferate through a large three-dimensional scaffold.

A large body of evidence supports an important role of bone morphogenic proteins (BMPs) pathways in skeletal development in the embryo. BMPs are also involved in skeletal homeostasis and diseases in the adult. They were first identified as major bone anabolic agents and recent advances indicate that they also regulate osteoclastogenesis and joint components via multiple cross talks with other signaling pathways. This review attempts to integrate these data in the pathogenesis of bone and joints diseases such as osteoporosis fracture healing osteoarthritis inflammatory arthritis or bone metastasis. The use of recombinant BMPs in bone tissue engineering and in the treatment of skeletal diseases or future therapeutic strategies targeting BMPs signal and its regulators will be discussed based on these considerations.

L’os est un tissu dynamique, en remodelage constant grâce à un processus finement régulé impliquant des facteurs locaux et systémiques. Un déséquilibre entre la formation et la résorption osseuses, assurées respectivement par les ostéoblastes et les ostéoclastes, conduit à une altération de la microarchitecture de l’os, une augmentation du risque de fracture, et à l’apparition de pathologies telles que l’ostéonécrose et l’ostéoporose. Ces deux maladies ont pour caractéristiques communes une diminution du nombre de cellules stromales mésenchymateuses (MSC), les progéniteurs des ostéoblastes, et des anomalies fonctionnelles des MSC et des cellules ostéoblastiques (Ob). De surcroit, elles présentent toutes deux une accumulation d’adipocytes au sein de la moelle osseuse. De récentes publications suggèrent que cette accumulation d’adipocytes médullaires pourrait avoir des conséquences délétères sur la physiologie des cellules ostéoformatrices et de leurs progéniteurs, partageant ce même microenvironnement osseux. Une relation inverse entre l’excès d’adiposité médullaire et la masse osseuse est en effet aujourd’hui clairement établie. Par son importante activité sécrétrice de cytokines et d’adipokines ainsi que sa capacité à stocker et libérer des acides gras libres (AGL), l’adipocyte médullaire est capable de modifier la composition du microenvironnement osseux, et ainsi d’influencer le métabolisme et la fonction des cellules avoisinantes, et notamment des cellules osseuses. Afin d’étudier l’influence des AGL sur la survie et la fonction des cellules ostéogéniques, nous avons utilisé un AGL saturé, le palmitate (Palm ;C16 :0) et un AGL monoinsaturé, l’oléate (Ole ;C18 :1), tous deux étant particulièrement abondants dans l’organisme et l’alimentation de l’homme et couramment utilisés dans les études de lipotoxicité. Dans un premier temps, nous avons travaillé sur des MSC isolées de la moelle osseuse de sujets sains (HV-MSC), qui ont éventuellement été différenciées en Ob. Nous avons démontré que l’exposition de ces cellules à des concentrations physiologiques de Palm entraîne une cytotoxicité dose-et temps-dépendante, via l’initiation d’un stress du réticulum endoplasmique (RE) et l’activation des voies ERK et NFκB. En outre, l’AGL saturé induit un état pro-inflammatoire en augmentant l’expression du toll-like receptor 4 et la production des interleukines (IL) 6 et 8. Nous avons montré que les Ob présentent une sensibilité accrue au Palm, associée à une exacerbation du stress du RE et de la réponse pro-inflammatoire. L’Ole n’a pas d’effet délétère sur les MSC et les Ob, et de surcroit, il bloque les différentes voies activées par le Palm, neutralisant ainsi totalement la lipotoxicité induite par l’AGL saturé. Nous avons démontré par ailleurs que l’AGL monoinsaturé favorise l’estérification et le stockage du Palm dans des gouttelettes lipidiques, contrant ainsi ses effets délétères. Nous avons ensuite étudié les effets de ces deux AGL, sur des MSC isolées de patients atteints d’ostéonécrose de la tête fémorale (ON-MSC), comparativement aux HV-MSC. Lors de la procédure d’isolation des MSC, nous avons conservé le surnageant obtenu après la première centrifugation (bone marrow supernatant fluid, BMSF) pour une analyse de sa composition lipidique, celle du sérum étant réalisée en parallèle. Nous avons démontré que l’exposition au Palm favorise la différenciation des MSC vers la lignée adipogénique, au détriment du phénotype ostéoblastique. De plus, nous avons observé que les ON-MSC possèdent une capacité de différenciation adipogénique supérieure à celles des HV-MSC.D’autre part, nos résultats ont montré que les ON-MSC sont plus sensibles à la lipotoxicité que les HV-MSC, cette hypersensibilité étant associée à un dérèglement de plusieurs mécanismes cellulaires impliqués dans la survie ou les processus de protection cellulaire :le niveau d’activation basal de la voie ERK est supérieur à celui des HV-MSC et la régulation de l’expression génique des enzymes stearoyl-CoA desaturase 1 (SCD1) et carnitine palmitoyl transferase 1 (CPT1), favorisant respectivement la désaturation des AGL saturés et leur β-oxydation mitochondriale, est altérée dans les ON-MSC. Par ailleurs, dans ces cellules, la production des cytokines IL-6 et IL-8 est triplée par rapport à celle des HV-MSC.La caractérisation du profil lipidique du sérum n’a pas mis en évidence de différence significative entre les sujets sains et ostéonécrotiques. Cependant, de profondes modifications du contenu en AGL du BMSF ont été observées, montrant un enrichissement important en acide palmitique, palmitoléique, oléique, vaccénique et linoléique chez les sujets ostéonécrotiques. Ces modifications reflètent un changement du microenvironnement osseux chez ces patients qui pourrait être lié à l’activité sécrétrice des adipocytes médullaires et altérer le fonctionnement des cellules voisines.L’ensemble de nos travaux suggère qu’au sein du microenvironnement osseux, l’accumulation d’adipocytes médullaires pourrait avoir un effet délétère sur les cellules responsables de la formation osseuse, notamment via la libération d’AGL. Ces AGL étant cytotoxiques pour les cellules ostéoformatrices mais bénéfiques pour les cellules responsables de la résorption osseuse, ils pourraient favoriser un déséquilibre du remodelage osseux. En lien avec ces observations, nos résultats obtenus avec les ON-MSC suggèrent également que la lipotoxicité pourrait participer aux mécanismes pathogéniques qui initient et/ou entretiennent l’ostéonécrose., Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Médecine), info:eu-repo/semantics/nonPublished