L’ostéoporose, une maladie qui fragilise le squelette, touche des dizaines de millions de personnes. De nouvelles pistes thérapeutiques, très attendues, pourraient émerger après l’identification par des chercheurs d’un mécanisme central expliquant de quelle manière l’activité physique consolide les os.
Comprendre ce processus, jusque-là invisible, pourrait permettre aux scientifiques d’en reproduire les effets pour lutter contre la fragilité osseuse liée à l’ostéoporose. On sait depuis longtemps que l’exercice améliore la santé des os, mais les étapes biologiques précises n’étaient pas totalement élucidées.
Un « capteur d’exercice » des os : Piezo1 et l’ostéoporose
Une équipe dirigée par des chercheurs de l’Université de Hong Kong a mis en évidence une protéine particulière, qui se comporte comme un « capteur d’exercice » au niveau osseux. Une fois activée, elle stimule la formation d’os et limite l’accumulation de graisse.
"Nous devons comprendre comment nos os deviennent plus solides lorsque nous bougeons ou faisons de l’exercice avant de pouvoir trouver un moyen de reproduire les bénéfices de l’exercice au niveau moléculaire", explique Xu Aimin, scientifique biomédical à l’Université de Hong Kong. "Cette étude constitue une étape cruciale vers cet objectif."
Le rôle des cellules souches mésenchymateuses de la moelle osseuse (BMMSC)
Les travaux se sont concentrés sur les cellules souches mésenchymateuses de la moelle osseuse (BMMSC). Dans leur état initial, ces cellules peuvent emprunter deux voies : se différencier en cellules formatrices d’os, appelées ostéoblastes, ou devenir des cellules graisseuses, les adipocytes.
L’orientation prise par les BMMSC dépend de nombreux paramètres, notamment des signaux de croissance, des hormones, le niveau d’inflammation et - point essentiel ici - les forces physiques générées par l’exercice.
Des forces mécaniques aux signaux biologiques : pourquoi l’os se forme davantage
Des expériences antérieures sur des cellules cultivées en laboratoire avaient déjà montré que les contraintes mécaniques font pencher l’équilibre vers la production d’os plutôt que vers la formation de graisse. Restait à comprendre le « pourquoi ».
Les chercheurs ont alors étudié une protéine appelée Piezo1, déjà associée dans de précédentes études à la production de signaux biologiques en réponse à la pression et à d’autres forces, telles que la contrainte mécanique et le stress.
Ce qui se passe quand Piezo1 disparaît : densité osseuse plus faible et plus de graisse
Lorsque Piezo1 a été supprimée dans des cellules chez la souris, les animaux ont présenté une densité osseuse plus basse et une diminution de la formation osseuse. En parallèle, le nombre d’adipocytes dans la moelle osseuse des souris a augmenté. D’autres analyses ont également montré que les souris dépourvues de Piezo1 ne profitaient pas des mêmes effets de renforcement osseux liés à l’exercice.
Les scientifiques ont en outre identifié les voies de signalisation exactes utilisées par Piezo1, ce qui a permis de préciser comment son absence favorise l’inflammation et la croissance de la graisse. Fait important, ces modifications pouvaient être annulées si Piezo1 était activée, ou si ses effets en aval étaient rétablis. Si de futurs médicaments cherchaient à mimer Piezo1, ces informations seraient déterminantes.
"Nous avons, en substance, décodé la manière dont le corps transforme le mouvement en os plus solides", affirme Aimin. "Nous avons identifié le capteur moléculaire de l’exercice, Piezo1, ainsi que les voies de signalisation qu’il contrôle.
"Nous disposons ainsi d’une cible claire pour une intervention. En activant la voie Piezo1, nous pouvons imiter les bénéfices de l’exercice, en trompant en quelque sorte le corps pour qu’il « pense » qu’il s’entraîne, même en l’absence de mouvement."
Des bénéfices potentiels, mais une application encore lointaine
Avec l’âge, les os ont tendance à s’affaiblir et le risque d’ostéoporose augmente. Or, pour beaucoup de personnes - notamment les personnes âgées ou fragiles - pratiquer régulièrement une activité physique peut être difficile, voire impossible. Un traitement capable de reproduire une partie des effets biologiques de l’exercice pourrait donc aider à protéger ces populations contre la perte osseuse.
Cependant, une telle approche reste éloignée d’une utilisation clinique. L’étude a été menée sur des modèles murins et non chez l’être humain, et viser une cible comme Piezo1 impose une extrême prudence : cette protéine remplit de nombreuses fonctions dans l’ensemble de l’organisme. Chercher à en moduler les effets pourrait provoquer des dommages supplémentaires.
Malgré ces limites, ces résultats - et d’autres travaux du même type - renforcent considérablement la compréhension des mécanismes de développement de l’ostéoporose. Alors que la population âgée continue d’augmenter, le besoin de solutions permettant de rester en meilleure santé plus longtemps est bien réel.
"Cette approche offre une stratégie prometteuse au-delà de la kinésithérapie traditionnelle", souligne le mécanobiologiste et auteur principal Eric Honoré, de l’Institut de pharmacologie moléculaire et cellulaire en France.
"À l’avenir, nous pourrions potentiellement fournir les bénéfices biologiques de l’exercice via des traitements ciblés, ralentissant ainsi la perte osseuse chez des groupes vulnérables comme les patients alités ou ceux dont la mobilité est limitée, et réduisant nettement leur risque de fractures."
L’étude a été publiée dans Transduction du signal et thérapie ciblée.
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