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International audience; The use of allograft bone is becoming increasingly common. The intrinsic mechanical and structural properties of the graft are of major importance for osseointegration. Current cleaning treatments using chemical or physical products increase biosafety but may disturb these bone characteristics. A new cleaning treatment for cancellous and cortical bone by simple mechanical washing (sonication and centrifugation) and supercritical carbon dioxide (scCO2) treatment was developed. The mechanical and structural properties of allografts cleaned with this treatment were compared with those obtained after preservation by freezing at −80°C. Three-point bending, compression and hardness tests were performed for biomechanical analysis. The structural characteristics of the allografts were evaluated by microscanner (histomorphometry) and scanning electron microscopy (surface analysis). All the data showed that the cleaned bone was generally stiffer owing to delipidation but its structure remained similar to that of the frozen bone. Bone cleaned by this new treatment thus displayed mechanical and structural properties close to those of frozen bone.

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Session III: Mobilité et motricité (Modérateurs : A. Pinel et E. Rock) Session III: Mobilité et motricité (Modérateurs : A. Pinel et E. Rock)Session III: Mobilité et motricité (Modérateurs : A. Pinel et E. Rock); Osteogenic effect of fisetin doping in bioactive glass / polycaprolactone hybrid with dual cortical / trabecular structure.. 4. Assises Régionales Auvergne Rhône-Alpes de Nutrition et Santé

International audience; Inorganic-organic hybrids appear as promising bone substitutes since they associate the bone mineral forming ability of bioactive glasses (BG) with the toughness of polymers. In such hybrids, the main challenge concerns the incorporation of calcium into the BG silicate network, which plays a major role in biomineralisation. Hybrids comprised of polycaprolactone (PCL, M n = 80,000 g/mol) and SiO 2-CaO BG were produced by a sol-gel process and built into porous scaffolds with controlled pore and interconnection sizes. PCL was chosen as the polymer because its slow degradation in vivo makes it a suitable candidate for bone filling. The calcium incorporation, apatite-forming ability, mechanical properties and degradation rate of the hybrid scaffolds were evaluated.

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National audience; Introduction et but de l’étude : L’ostéoporose est une pathologie osseuse chronique dont la prévalence augmente avec l’âge. Elle résulte d’une altération de la quantité et de la qualité du squelette (micro-architecture et densité minérale osseuse) avec pour conséquence un risque accru de fracture et de comorbidités. Matériel et méthodes : Selon des études épidémiologiques récentes, on estime en Europe que cette pathologie touche environ 30% des personnes de plus de 50 ans, entraine une surmortalité de près de 30%, pour un cout socio-économique annuel proche de 30Mds d’euros. La prise en charge actuelle est limitée par une prophylaxie non systématique et les effets secondaires des traitements curatifs dont la compliance ne dépasse à 20% à 1 an. C’est pour répondre à ces challenges que de nouvelles alternatives innovantes de prévention nutritionnelles reposant sur l'utilisation combinée d’actifs alimentaires est plus que jamais nécessaire. Résultats et Analyse statistique : La fisétine est un polyphénol de la classe des flavonoïdes décrit pour son activité antiinflammatoire. On la trouve principalement dans les fruits rouges comme la fraise. Nous avons précedemment démontré comment et dans quelle mesure la fisétine inhibe la différenciation des ostéoclastes, stimule l’activité des ostéoblastes, et prévient la perte osseuse sur des modèles ostéoporotiques murins. De façon à optimiser cet effet bénéfique nous avons recherché des partenaires nutritionnels susceptibles d’agir en synergie avec la fisétine. Nous avons ainsi montré que le DHA, un acide gras polyinsaturé de type oméga 3, pouvait potentialiser les effets biologiques de la fisétine au niveau osseux. Nos travaux ont permis de mettre en évidence la forme de DHA et les ratios de combinaisons les plus pertinents. Une collaboration avec un partenaire industriel (3iNature) nous a permis de mettre en place une formulation pilote à partir d’extraits végétaux et d’ovoproduits. Cette formulation a été testée in vivo sur des modèles d’ostéoporose. Conclusion : Les résultats permettant de valider le potentiel ostéoprotecteur de cette association sont en cours d’analyse et seront présentés de façon intégrative (composition corporelle, densité minérale osseuse, paramètres microarchitecturaux, biomarqueurs sériques…)

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National audience; Collagen I is the main component of organic bone matrix. Its correct synthesis, folding and degradation are crucial for bone homeostasis. According to this pivotal role in bone structure, we investigated the potential health benefits of hydrolyzed collagen (HC) from different origin on bone using translational approaches. Regarding the influence of HC on bone forming cells in vitro, we first insured the absence of cytotoxicity of HC addition in culture media. Consistently, as compared to BSA control conditions, HC even promoted pre- osteoblast proliferation independently of collagen origin. Then, cells were tested for differentiation parameters in the presence of HC. Only HC from bovin origin exhibited significant higher alkaline phosphase activity after 7 days of incubation when compared to its BSA control condition. This observation was supported by mineralization assays demonstrating that bovin HC enhanced Ca/P nodule formation in MC3T3- E1 cultures. To confirm these encouraging results, C3H/HeN mice were ovariectomized (OVX) to induce bone loss and were given, in parallel, HC enriched diets to determine whether HC intake may contribute to bone health by preventing decrease in bone mineral density upon OVX. Diets were designed to contain 15% casein, 17.5% casein or 15% casein plus 2.5% HC from porcin, fish or bovin origin. As expected, OVX induced a dramatic loss of bone mineral density. However, although modest, HC from both bovin and fish origin exhibited a significant higher BMD than OVX control mice suggesting a nutritional protective role for HC and further supporting its potential benefits on bone health.

National audience; Purpose: GPR40, a free fatty acid receptor, has been shown both in vivo and in vitro to prevent from bone loss by mainly targeting osteoclast resorption activity with a synthetic agonist GW9508. Here, we questioned whether stimulation of the GPR40 receptor by high-fat diet enriched with long chain fatty acids, natural ligands of GPR40, may parallel with its described beneficial effects on bone. Methods: In this study, 9 week-old sham-operated and ovariectomized C57/BL6 wild-type and GPR40-/- mice were fed with control or ANC high-fat diets for 5 weeks. Bone mineral density, body composition, weigh, inflammation and serum circulating bone remodeling parameters were monitored. Results: Although ANC high-fat diet induced a decrease of BMD in sham-operated wild-type, under ovariectomy conditions, mice fed with ANC high-fat diet have a significant higher BMD than GPR40-/- mice. This effect seems to be due to a modulation of the osteoblast/osteoclast coupling by stimulation of GPR40 by fatty acids. Conclusions: In this study, wedemonstrated for the first time that GPR40 limits bone loss induced by ovariectomy upon high fat diet. Taken together; our results demonstrate that GPR40 could mediate beneficial effects of fatty acids mainly by targeting the bone cell coupling and subsequent osteoclastic bone resorption

International audience; Osteoarthritis (OA) is an age-related degenerative joint disease. To date, its management is focused on symptoms (pain and inflammation). Studies suggest that fatty acids can reduce the expression of inflammatory and catalytic mediators, and improve in vivo joint function. Free fatty acid receptors (FFARs) such as G-protein coupled receptor 40 (GPR40) are proposed as attractive therapeutic targets to counteract inflammation and cartilage degradation observed in OA. This study aims to elucidate the involvement of GPR40 in OA. In this study, we used an in vitro model of OA, and surgically induced OA by ligament transection and partial meniscectomy in wild-type and GPR40 deficient mice. OA phenotype was investigated in vivo by histology and genes expression. We demonstrate that IL-1 beta-treated GPR40(-/-) chondrocytes secret more inflammatory mediators (nitric oxide, interleukin-6, prostaglandin E2) and active catabolic enzymes (metalloproteinase-2, -9 [MMP-2, MMP-9]), and show decreased anabolism (glycoaminoglycan) compared to GPR40(+/+) cells. In accordance with these results, we show that GPR40(-/-) mice exhibit an aggravated OA-induced phenotype characterized by higher tidemark exposure, frequency of osteophyte formation and subchondral bone sclerosis. Altogether our results demonstrate that GPR40 deficiency leads to an extended OA phenotype, providing evidence that increasing GPR40 activity, by natural or synthetic ligands, could be a new strategy in the management of OA.

National audience; L’ostéoporose est un problème majeur de santé publique car elle est associée à une augmentation de la morbi-mortalité générant une charge financière importante. L’objectif de cette étude préclinique a été d'identifier in vivo de biomarqueurs robustes, précoces et prédictifs de dérives des processus de calcification dans l’ostéoporose. Des prélèvements sanguins (afin d’isoler par tri magnétique les précurseurs d’ostéoclastes, les monocytes Ly-6C) et de la moelle osseuse ont été effectués chez des souris ovariectomisées (modèle classique d'étude de l'ostéoporose) et pseudo-opérées à 3, 17 et 39 jours après la chirurgie. Une analyse transcriptomique, par TLDA et real-time PCR, a été réalisée, en vue d’une identification des biomarqueurs pertinents de l’ostéoporose. Les résultats ont mis en évidence une sous-expression des récepteurs aux acides gras (GPR40, GPR120, TLR2, TLR4) chez les souris ovariectomisées, dès les stades très précoces et donc pré-cliniques de l’ostéoporose (J3). Ces marqueurs sont associés à l’initiation du processus de perte osseuse et ils pourraient également servir en tant qu’indicateurs précoces du déclenchement du mécanisme pathologique de l’ostéoporose. D’autres travaux complémentaires devraient maintenant être menés chez la souris, afin d’éclaircir toute la cascade de signalisation impliquée, mais également chez l’homme en vue de validation de ces composants en tant que de « nouveaux » biomarqueurs de l’ostéoporose

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Présentation poster: Philippe. C; National audience; GPR40 is a free fatty acid receptor that has been recently shown to be involved in bone remodeling. In fact, this receptor protects skeleton by inhibiting differentiation of resorbing cells, osteoclasts. In this study, due to its expression on osteoblast, we hypothesis that GPR40 could also modulate the activity of bone forming cells. GW9508, a synthetic agonist was used to characterize GPR40 influence on osteoblast differentiation, including alkaline phosphatase activity, mineralized nodule formation in MC3T3-E1 osteoblastic cells and bone marrow cultures isolated from wild-type and GPR40 knock-out mice. Both models showed a dual role of GPR40 on osteoblast behavior. Indeed, receptor stimulation induces early stimulation of differentiation marker expression while inhibiting mineralization process. Finally, in vivo data obtained from ovariectomized mice given GPR40 agonist indicated that osteoblasts were weakly impacted and barely contributed to the preventive effect of GPR40 on bone loss.

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article présenté lors du colloque 'Phytomicronutriments' qui s’est tenu à Avignon le 16 décembre 2014.; National audience; Phytomicronutrients are heterogeneous and ubiquitous substances from plants that are found in our food. Although these compounds are not considered essential because of the lack of conditions associated with their deficiencies, they have always attracted the interest of scientists because of their ability to regulate many cellular and molecular processes, which gives them anti-atherogenic, antithrombotic, anti-carcinogenic, and bone and neuro-protective properties, relevant for the prevention of chronic degenerative diseases. That is why they are considered for the development of preventive strategies against the major chronic age-related diseases whose etiology is based on the inflammaging process. It is therefore essential before any recommendation to set type risk / benefit programs in order to secure their consumption. This approach involves a holistic consideration of the issue and thus integrates both the possible interactions with food and physiology.; Les phytomicronutriments constituent un ensemble hétérogène de substances ubiquitaires dans le règne végétal que l'on retrouve dans nos aliments. Même si ces composés ne sont pas considérés indispensables en raison de l’absence de pathologies associées à des carences, ils ont toujours suscité l'intérêt des scientifiques car ils ont la capacité de réguler de nombreux processus cellulaires et moléculaires, ce qui leur confère des propriétés anti-athérogéniques, anti-thrombotiques, anticarcinogéniques, et ostéo-et neuro-protectrices, pertinentes pour la prévention des pathologies chroniques dégénératives. C'est la raison pour laquelle ils sont pressentis pour le développement de stratégies de prévention des principales maladies chroniques liées au vieillissement dont l'étiologie repose sur le processus "d'inflammaging". Il est donc fondamental, avant toute recommandation, d'engager des programmes d'étude de type risques/bénéfices, afin de sécuriser leur consommation. Une telle démarche implique une considération holistique de la problématique et donc d'intégrer aussi bien les interactions possibles au niveau alimentaire que sur le plan physiologique.

article présentaté lors du colloque 'Phytomicronutriments' qui s’est tenu à Avignon le 16 décembre 2014.; National audience; Osteoporosis is a bone pathology leading to increased fracture risk and challenging quality of life. Since current treatments could exhibit deleterious side effects, the use of food compounds derived from plants represents a promising innovative alternative due to their potential therapeutic and preventive activities against human diseases. We demonstrated the ability of the polyphenol fisetin to counter osteoporosis and deciphered the cellular and molecular mechanisms involved. In vivo, fisetin consumption prevented bone loss in two common mice models for osteroporosis, namely estrogen deficiency and inflammation. Indeed, bone mineral density, micro-architecture parameters and bone markers were positively modulated by fisetin. Consistent with in vivo results, fisetin promoted primary preosteoblasts differentiation and activity by stimulating Runx2 transcriptional activity. Moreover, we showed that fisetin represses RANKL-induced osteoclast differentiation and activity as demonstrated by an inhibition of multinucleated cell formation, TRAP activity and expression of differentiation genes.; L'ostéoporose est la principale pathologie osseuse. Elle se traduit par un risque accru de fracture et impacte considérablement la qualité de vie. La prise en charge actuelle est limitée par une prophylaxie non systématique et les effets secondaires des traitements curatifs. Dans ce contexte d'abstention thérapeutique fréquente, l'utilisation de composés alimentaires végétaux représente une alternative innovante et prometteuse en raison de leurs propriétés biologiques spécifiques. Nous avons ainsi démontré le potentiel ostéoprotecteur de la fisétine (un polyphénol) et décrypté les mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués. In vivo, la consommation de fisétine limite effectivement le processus d'ostéopénie consécutif à une carence œstrogénique ou une inflammation (deux modèles murins classiques pour l'étude de l'ostéoporose). De fait, la densité minérale osseuse, les paramètres micro-architecturaux et les biomarqueurs du métabolisme osseux sont positivement modulés par la fisétine. Ces données sont corroborées par l'induction in vitro de la différenciation de cellules souches en ostéoblastes et de leur activité, via la stimulation transcriptionnelle de Runx2. De plus, la fisétine réprime la différenciation et l'activité des ostéoclastes induite par RANKL (Receptor Acitvator of NfkB Ligand), comme démontré par une inhibition de la formation de cellules multinucléées, de l'activité de la Tartrate Resistant Acid Phosphatase (TRAP) et de l'expression des gènes de différenciation.

article présentaté lors du colloque 'Phytomicronutriments' qui s’est tenu à Avignon le 16 décembre 2014.; National audience; Osteoporosis is a bone pathology leading to increased fracture risk and challenging quality of life. Since current treatments could exhibit deleterious side effects, the use of food compounds derived from plants represents a promising innovative alternative due to their potential therapeutic and preventive activities against human diseases. We demonstrated the ability of the polyphenol fisetin to counter osteoporosis and deciphered the cellular and molecular mechanisms involved. In vivo, fisetin consumption prevented bone loss in two common mice models for osteroporosis, namely estrogen deficiency and inflammation. Indeed, bone mineral density, micro-architecture parameters and bone markers were positively modulated by fisetin. Consistent with in vivo results, fisetin promoted primary preosteoblasts differentiation and activity by stimulating Runx2 transcriptional activity. Moreover, we showed that fisetin represses RANKL-induced osteoclast differentiation and activity as demonstrated by an inhibition of multinucleated cell formation, TRAP activity and expression of differentiation genes.; L'ostéoporose est la principale pathologie osseuse. Elle se traduit par un risque accru de fracture et impacte considérablement la qualité de vie. La prise en charge actuelle est limitée par une prophylaxie non systématique et les effets secondaires des traitements curatifs. Dans ce contexte d'abstention thérapeutique fréquente, l'utilisation de composés alimentaires végétaux représente une alternative innovante et prometteuse en raison de leurs propriétés biologiques spécifiques. Nous avons ainsi démontré le potentiel ostéoprotecteur de la fisétine (un polyphénol) et décrypté les mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués. In vivo, la consommation de fisétine limite effectivement le processus d'ostéopénie consécutif à une carence œstrogénique ou une inflammation (deux modèles murins classiques pour l'étude de l'ostéoporose). De fait, la densité minérale osseuse, les paramètres micro-architecturaux et les biomarqueurs du métabolisme osseux sont positivement modulés par la fisétine. Ces données sont corroborées par l'induction in vitro de la différenciation de cellules souches en ostéoblastes et de leur activité, via la stimulation transcriptionnelle de Runx2. De plus, la fisétine réprime la différenciation et l'activité des ostéoclastes induite par RANKL (Receptor Acitvator of NfkB Ligand), comme démontré par une inhibition de la formation de cellules multinucléées, de l'activité de la Tartrate Resistant Acid Phosphatase (TRAP) et de l'expression des gènes de différenciation.

Communication orale : Philippe C.; National audience; We formerly demonstrated that GPR40 prevents from osteoporosis establishment using synthetic agonist. Here, we questioned whether stimulation of GPR40 by fatty acids, the natural ligands for GPR40, may parallel with its described beneficial effects on bone. In this study we demonstrated for the first time that GPR40 limits bone loss induced by ovariectomy upon high fat diet. Taken together, our results demonstrate that GPR40 mediates beneficial effects of high fat diets mainly by targeting the bone cell coupling and subsequent osteoclastic bone resorption.

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Présentation Claire PHILIPPE The Second International Congress of Translational Research in Human Nutrition is organised by the Research Centre in Human Nutrition (CRNH) of Auvergne, of which INRA is a member, in collaboration with NuGO, European Association of universities and research institutes in the field of nutrigenomics; National audience

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Organisateurs : Laboratoire de recherche en Cardiovasculaire, Mét abolisme, Diabétologie et Nutrition ( CarMeN) ; Unité de Nutrition Humaine ( UNH ) ; Laboratoire de Bioénergétique Fondamentale et Appliquée ( LBFA); National audience; L’augmentation de la prévalence de l’obésité nécessite une prise en charge des complications qui lui sont associées dont l’augmentation de la fréquence des maladies cardio-vasculaires, des cancers, de la sarcopénie, mais également des troubles osseux. Cette obésité concerne surtout la tranche d’âge 50 /65 ans avec un doublement des dépenses de santé publique. Or, c’est précisément une période critique pour le squelette avec l’établissement de tableaux ostéoporotiques liés à l’âge qui s’additionnent aux atteintes osseuses associées au statut métabolique. Compte tenu des rôles fonctionnels (élément central de l’appareil locomoteur, mastication…) et métaboliques (hématopoïèse, homéostasie minérale et hormonale…), tout un chacun peut aisément comprendre que dans un contexte général de vieillissement de la population, les complications osseuses liées à l’obésité constituent un enjeu socio-économique majeur. Certes, des prises en charge existent, visant soit directement le tissu osseux soit plus global le statut métabolique du patient, mais d’une manière générale cette thérapeutique est soit d’une efficacité limitée soit présente des effets secondaires importants. A ce titre la prévention nutritionnelle représente une alternative d’envergure. Dans le contexte d’une alimentation lipidique en partie responsable du développement de l’obésité (puisque trop importante et surtout de pauvre qualité), serait-il opportun de se servir ce levier alimentaire et d’utiliser les lipides comme médiateurs de la protection contre les complications osseuses liées à l’obésité chez l’adulte vieillissant. En d’autres termes, peut-on soigner le mal (ou ses conséquences) par le mal ? La question scientifique est donc la suivante: Peut-on utiliser les acides gras pour stimuler des voies favorables à la préservation du capital osseux? Quels sont les acteurs cellulaires et les pivots moléculaires déterminants pour permettre la mise en place de stratégies nutritionnelles efficaces ?

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L'obésité, le diabète de type Il et les pathologies ostéoarticulaires partagent des facteurs de risque communs. Bien qu'une surcharge pondérale semble protectrice pour l'os, après correction de la charge mécanique exercée par le surpoids, la corrélation entre les masses grasse et squelettique devient négative. La complexité des interactions entre les tissus adipeux et osseux est accentuée par la problématique de la répartition des graisses. La connexion entre les tissus adipeux et osseux est d'une part systémique, via des relais endocriniens ou nerveux, et, d'autre part, locale, grâce à la situation privilégiée de la graisse médullaire au contact de la matrice osseuse. Les cellules adipocytaires et osseuses partagent une origine commune.

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Gallium (Ga) has been shown to be effective in the treatment of disorders associated with accelerated bone loss, including cancer-related hypercalcemia and Paget's disease. These clinical applications suggest that Ga could reduce bone resorption. However, few studies have studied the effects of Ga on osteoclastic resorption. Here, we have explored the effects of Ga on bone cells in vitro.In different osteoclastic models [osteoclasts isolated from long bones of neonatal rabbits (RBC), murine RAW 264.7 cells and human CD14-positive cells], we have performed resorption activity tests, staining for tartrate resistant acid phosphatase (TRAP), real-time polymerase chain reaction analysis, viability and apoptotic assays. We also evaluated the effect of Ga on osteoblasts in terms of proliferation, viability and activity by using an osteoblastic cell line (MC3T3-E1) and primary mouse osteoblasts.Gallium dose-dependently (0-100 microM) inhibited the in vitro resorption activity of RBC and induced a significant decrease in the expression level of transcripts coding for osteoclastic markers in RAW 264.7 cells. Ga also dramatically reduced the formation of TRAP-positive multinucleated cells. Ga down-regulated in a dose-dependant manner the expression of the transcription factor NFATc1. However, Ga did not affect the viability or activity of primary and MC3T3-E1 osteoblasts.Gallium exhibits a dose-dependent anti-osteoclastic effect by reducing in vitro osteoclastic resorption, differentiation and formation without negatively affecting osteoblasts. We provide evidence that this inhibitory mechanism involves down-regulation of NFATc1 expression, a master regulator of RANK-induced osteoclastic differentiation.