Souris fragilitas ossium : rôle des sphingolipides dans l'ostéochondrogenèse

Le phénotype Fragilitas ossium ("fro") chez la souris est caractérisé par un nanisme, une mortalité néonatale élevée, une malformation néonatale des os longs, et une hypominéralisation de type Osteogenesis Imperfecta. Ce phénotype est associé à une mutation du gène smpd3 qui code pour la sphingomyélinase neutre de type 2 (nSMase2) qui dégrade la sphingomyéline et génère du céramide impliqué dans l'apoptose, la différenciation cellulaire, l'inflammation et l'autophagie. Le rôle des sphingolipides dans le développement osseux est peu connu. Le phénotype de la souris fro suggère un rôle pour les sphingolipides dans le développement osseux dans la période fœtale et néonatale. L'objectif de cette thèse a été d'étudier les mécanismes par lesquels la voie des sphingolipides (nSMase2 et céramide) intervient dans l'ostéochondrogenèse. Dans un premier temps, nous avons étudié les mécanismes impliqués dans l'apoptose des chondrocytes hypertrophiques (CH) nécessaire à la maturation de l'os endochondral et déficiente chez la souris fro. Dans un second temps, nous avons caractérisé le fait que la mutation de la nSMase2 induit une chondrodysplasie de type campomélique chez les souris fro. Dans la première partie de ce travail, nous montrons que la mutation de la nSMase2 ne protège pas les fibroblastes contre l'apoptose induite par les agents de stress, mais les protège de l'apoptose induite par la privation en nutriments. Cette résistance fait intervenir une surexpression de la hyaluronan synthase 2 (HAS2) et l'acide hyaluronique qui a un effet antiapoptotique. L'absence d'activation de la phosphatase PP2A (qui est activée par le céramide) et l'activation consécutive d'AKT seraient impliquées dans la surexpression de HAS2 et la résistance à l'apoptose dans un milieu pauvre en nutriments. Dans la deuxième partie, nous avons étudié le rôle de la nSMase2 dans la maturation des CH au cours de l'ossification endochondrale, qui est retardée chez la souris fro. Nos résultats montrent que le déficit de maturation des CH s'accompagne d'un déficit d'expression du VEGF et de MMP13, de même qu'un défaut d'apoptose, de vascularisation et de minéralisation. De plus, on note un déficit d'autophagie qui permet aux CH d'atteindre normalement leur stade de différenciation terminale. L'addition de C2 céramide à des cellules souches issues de souris fro restaure partiellement l'expression du VEGF et des marqueurs d'autophagie, alors que l'utilisation d'un inhibiteur de sphingomyélinase neutre, le GW4869, induit une diminution d'expression du VEGF et de MMP13. Le mécanisme impliquerait l'activation d'AKT et la surexpression d'HAS2. Dans la troisième partie de ce travail, nous montrons que le déficit en nSMase2 induit une déformation de type campomélique dans les tibias des souris fro, avec une diminution de l'expression de COL2A1 et d'ACAN ainsi qu'un défaut d'expression de la protéine SOX9 dans les pattes des souris fro nouveaux-nés, chez l'embryon âgé de 12 à 17 jours, et dans les chondrocytes en culture issus de souris fro. L'addition de GW4869 à des cellules souches normales ou à des préchondrocytes de la lignée ATDC5, reproduit le déficit en COL2A1 et ACAN lors de leur différenciation. L'ensemble de ces résultats confirme que la mutation de la nSMase2 génère une chondrodystrophie de type campomélique chez la souris fro. Ces résultats mettent l'accent sur le rôle essentiel des sphingolipides dans le développement de l'os enchondral. Sur un plan médical, ce travail a permis de caractériser une nouvelle forme de chondrodysplasie par mutation de nSMase2, qui pourra être recherchée dans une perspective de diagnostic chez l'humain avec à moyen terme, le développement de nouveaux axes thérapeutique pour le traitement de pathologies osseuses néonatales.