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Learning from BMPs and their biophysical extracellular matrix microenvironment for biomaterial design

Authors :
Corinne Albiges-Rizo
Elisa Migliorini
Amaris Guevara-Garcia
Catherine Picart
Biomimétisme et Médecine Régénératrice (BRM)
Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-BioSanté (UMR BioSanté)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)
Laboratoire des matériaux et du génie physique (LMGP )
Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )
Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Grenoble Alpes (UGA)
Institute for Advanced Biosciences / Institut pour l'Avancée des Biosciences (Grenoble) (IAB)
Centre Hospitalier Universitaire [Grenoble] (CHU)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Etablissement français du sang - Auvergne-Rhône-Alpes (EFS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)
ANR-17-CE13-0022,CODECIDE,Coincidence de detection dans l'identité cellulaire(2017)
ANR-19-CE13-0031,GlyCON,Décrypter la base biophysique par laquelle les glycosaminoglycanes contrôlent la signalisation des facteurs de croissance pendant le développement : une approche biomimétique(2019)
European Project: 259370,EC:FP7:ERC,ERC-2010-StG_20091028,BIOMIM(2011)
European Project: 334966,EC:FP7:ERC,ERC-2012-PoC,OSCODI(2013)
European Project: 692924,H2020,ERC-2015-PoC,BIOACTIVECOATINGS(2016)
Biomimetism and regenerative medicine (BRM)
Etablissement français du sang - Auvergne-Rhône-Alpes (EFS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre Hospitalier Universitaire [Grenoble] (CHU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)
Migliorini, Elisa
Coincidence de detection dans l'identité cellulaire - - CODECIDE2017 - ANR-17-CE13-0022 - AAPG2017 - VALID
Décrypter la base biophysique par laquelle les glycosaminoglycanes contrôlent la signalisation des facteurs de croissance pendant le développement : une approche biomimétique - Décrypter la base biophysique par laquelle les glycosaminoglycanes contrôlent la signalisation des facteurs de croissance pendant le développement : une approche biomimétique - - GlyCON2019 - ANR-19-CE13-0031 - AAPG2019 - VALID
Biomimetic films and membranes as advanced materials for studies on cellular processes - BIOMIM - - EC:FP7:ERC2011-06-01 - 2016-05-31 - 259370 - VALID
Osteo-inductive coating of orthopedic and dental implants - OSCODI - - EC:FP7:ERC2013-07-01 - 2014-12-31 - 334966 - VALID
BioActive Coatings in multi-well cell culture plates - BIOACTIVECOATINGS - - H20202016-04-01 - 2017-09-30 - 692924 - VALID
Source :
BONE, BONE, 2020, 141, ⟨10.1016/j.bone.2020.115540⟩, BONE, Elsevier, 2020, 141, ⟨10.1016/j.bone.2020.115540⟩, BONE, Elsevier, 2020, 141, pp.115540. ⟨10.1016/j.bone.2020.115540⟩, Bone
Publication Year :
2020
Publisher :
HAL CCSD, 2020.

Abstract

International audience; It is nowadays well-accepted that the extracellular matrix (ECM) is not a simple reservoir for growth factors but is an organization center of their biological activity. In this review, we focus on the ability of the ECM to regulate the biological activity of BMPs. In particular, we survey the role of the ECM components, notably the glycosaminoglycans and fibrillary ECM proteins, which can be promoters or repressors of the biological activities mediated by the BMPs. We examine how a process called mechano-transduction induced by the ECM can affect BMP signaling, including BMP internalization by the cells. We also focus on the spatio-temporal regulation of the BMPs, including their release from the ECM, which enables to modulate their spatial localization as well as their local concentration. We highlight how biomaterials can recapitulate some aspects of the BMPs/ECM interactions and help to answer fundamental questions to reveal previously unknown molecular mechanisms. Finally, the design of new biomaterials inspired by the ECM to better present BMPs is discussed, and their use for a more efficient bone regeneration in vivo is also highlighted.

Details

Language :
English
ISSN :
87563282
Database :
OpenAIRE
Journal :
BONE, BONE, 2020, 141, ⟨10.1016/j.bone.2020.115540⟩, BONE, Elsevier, 2020, 141, ⟨10.1016/j.bone.2020.115540⟩, BONE, Elsevier, 2020, 141, pp.115540. ⟨10.1016/j.bone.2020.115540⟩, Bone
Accession number :
edsair.doi.dedup.....9db7b29ee6c18268492ccbc1b90ad9fb
Full Text :
https://doi.org/10.1016/j.bone.2020.115540⟩