Des scientifiques de l'Université de Fribourg et de l'Université de Bâle ont identifié un régulateur principal pour la régénération osseuse. Prasad Shastri, Professeur de chimie macromoléculaire biofonctionnelle à l'Institut de chimie macromoléculaire et professeur d'environnements de signalisation cellulaire dans le pôle d'excellence ESBIO Centre d'études sur la signalisation biologique à l'Université de Fribourg a dirigé l'étude. L'équipe a publié les résultats dans la prestigieuse revue Actes de l'Académie nationale des sciences .

Le tissu osseux est un nano-composite :La phase minérale inorganique dite hydroxyapatite confère la stabilité osseuse, et ces nanocristaux contenant du calcium sont dispersés dans une structure organique constituée de la protéine collagène. Bien que le tissu osseux se rajeunisse tout au long de la vie, induire la réparation de l'os endommagé s'est avéré difficile. La destruction de l'os malsain est une étape nécessaire dans la saga de la formation d'os nouveau.

Au cours de cette destruction osseuse, de nombreuses biomolécules stockées dans la matrice organique sont libérées et jouent un rôle dans le processus de restauration osseuse en cajolant les cellules souches mésenchymateuses (CSM) qui résident dans la moelle osseuse - pour former activement l'os. Cette étape présente une sorte de carrefour dans le processus de régénération osseuse en ce sens que, Les CSM peuvent devenir des cellules osseuses et déposer de l'os ou devenir des cellules cartilagineuses et déposer une matrice cartilagineuse (le cal) qui se transforme ensuite en os. Comment la dégradation qui l'accompagne de la matrice d'hydroxyapatite affecte ce carrefour est resté en quelque sorte un mystère.

A l'aide d'une phase minérale osseuse biomimétique développée au laboratoire de Shastri, l'équipe de scientifiques a découvert que la phase minérale osseuse est un "décideur" clé dans la formation osseuse. Dans l'étude post-doctorale associée Dr. Melika Sarem du groupe de Shastri, en collaboration avec le groupe de recherche du Prof. Ivan Martin au Département de biomédecine (Hôpital universitaire de Bâle, Université de Bâle), ont découvert que la phase minérale de l'os peut stimuler un récepteur appelé récepteur extracellulaire de détection de calcium (CaSR), une protéine qui détecte le calcium à l'extérieur des cellules et est exprimée par les CSM. La sur-stimulation de CaSR force les CSM à former directement de l'os par opposition à une étape cartilagineuse. Ils rapportent en outre qu'interférer avec la signalisation via CaSR peut complètement arrêter la formation d'os in vivo.

Cependant, dans une torsion à cette danse moléculaire, ils ont découvert que la stimulation du récepteur de l'hormone parathyroïdienne-1 (PTH1R), le régulateur clé de l'homéostasie des ions calcium, peut sauver les CSM des griffes de CaSR et favoriser la formation d'os via un intermédiaire cartilagineux. "Notre découverte offre de nouvelles perspectives sur la façon dont la phase minérale osseuse peut dicter la formation d'un nouvel os", déclare le professeur Shastri. Les résultats de notre étude ont d'énormes implications pour la conception d'une nouvelle surface d'implant pour la régénération osseuse, " ajoute le Dr Sarem.

Dans des maladies telles que l'ostéoporose, l'os est dégradé avec très peu de renouvellement de l'os perdu. "Notre étude place le CaSR carrément au milieu du paradigme de la régénération osseuse et nous pouvons maintenant dire qu'il s'agit d'un régulateur principal de la formation osseuse et cela pourrait expliquer pourquoi les patients ostéoporotiques ont du mal à guérir leurs fractures, " dit Shastri.