Différenciation, fonction et contrôle de l’ostéoblaste

Differenciation, function and regulation of osteoblast

Pierre Marie

Inserm U. 349 affiliée Cnrs, Hôpital Lariboisière, 2, rue Ambroise-Paré, 75475 Paris Cedex 10, France

Résumé

Les grandes étapes de l’ostéogenèse sont caractérisées par l’engagement, la prolifération et la différenciation de cellules souches pluripotentes, qui se différencient en ostéoblastes fonctionnels chargés de la synthèse et de la minéralisation de la matrice osseuse. Le développement de modèles cellulaires et génétiques a permis de mieux comprendre les mécanismes impliqués dans le recrutement, la différenciation, la fonction et l’apoptose de l’ostéoblaste. La différenciation des ostéoblastes nécessite l’expression coordonnée du facteur de transcription majeur Cbfa1/Runx2 et d’autres facteurs de transcription tels que msx-2, Dlx5 et Twist, qui contrôlent l’expression des gènes cibles au cours de l’ossification endochondrale et membranaire. L’ostéoblaste est contrôlé de façon complexe par des facteurs systémiques et locaux dont certains mécanismes d’action ont été identifiés. De nombreux dysfonctionnements du recrutement, de la différenciation, ou de la fonction de l’ostéoblaste sont à l’origine de maladies osseuses généralisées ou localisées. Le développement des recherches dans ce domaine pourrait permettre l’identification de gènes cibles régulateurs de l’ostéoblastogenèse et, à terme, de développer de nouvelles stratégies pour stimuler l’ostéoformation.

Abstract

Bone formation is a complex process involving the commitment and differentiation of osteoblasts, formation and mineralization of bone matrix. The recent development of gene manipulation in mice and studies of genetic mutations affecting the osteoblast in humans led to improve considerably our understanding of the processes controling the birth, life and death of osteoblasts. Several transcription factors are now known to control osteoblast recruitment and differentiation. Moreover, cell-cell and cell-matrix interactions mediated by transmembrane proteins have been shown to play an important role in osteogenesis. There is also now genetic evidence that bone matrix proteins themselves play a role in bone formation in vivo. Genetic studies also clarified the role of regulatory local and systemic factors in the control of bone formation, and allowed to identify several signaling pathways involved in osteoblast function. Finally, apoptosis was shown to be an important mechanism by which osteoblast lifespan and bone formation are controlled. It is expected that the rapid development of genetic studies will facilitate the identification of novel genes regulating osteoblasts, which may allow in the long term to develop strategies capable of increasing bone formation in the postnatal life.