Régulation transcriptionnelle du tissu osseux lors de vols spatiaux : focus sur les cellules souches squelettiques et les ostéocytes
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Abstract EN:
Exposure to space conditions (absence of gravity and convection, confinement and radiation) represents an extreme and hostile environment for bone tissue. In vivo, space accelerates tissue aging, but in vitro embryonic or stem cells appear to preserve the stem character during their multiplication. In this context of duality, the objectives have been to understand in vivo in the mouse model the origin of bone loss during space flights but also why bone loss worsens on return to Earth. The increase in connectivity and dendricity of osteocytes as well as the opening of canaliculi could be the cause (deconditioning of osteocyte mechanosensors). The markers of adipogenesis and osteoblastogenesis, indicative of bone marrow stromal cell differentiation, are sensitive to flight conditions and could be the cause of spatial bone loss, which is a real danger for long-duration flights. During the SpaceX CRS-14 space mission, the differentiation balance of skeletal stem cells was studied during 18 days of exposure to microgravity by next-generation sequencing (Illumina) based on their mechanical memory. Indeed, amplification on standard culture media instils a mechanical memory, which is different depending on the passage (P3 vs P6). Cultured stromal cells in flight see all of their mechanomiRs fall, thus resetting the mechanical memory retained by the mechanomiRs to zero. In microgravity, the skeletal stem cell differentiation scale favours adipocyte differentiation, but the modulation of mechanical memory limits this phenomenon.
Abstract FR:
L’exposition aux conditions spatiales (absences de gravité et de convection, le confinement et les radiations) représente un environnement extrême et hostile pour les tissus osseux. In vivo, l’espace accélère le vieillissement tissulaire mais in vitro des cellules embryonnaires ou souches semblent préserver le caractère souche lors de leur multiplication. Dans ce contexte de dualité, les objectifs ont été de comprendre in vivo dans le modèle murin l’origine de la perte osseuse lors des vols spatiaux mais aussi pourquoi lors du retour sur Terre la perte osseuse s’aggrave. L’augmentation de la connectivité et de la dendricité des ostéocytes ainsi que l’élargissement des canaliculi pourraient en être la cause (déconditionnement des mécanosenseurs ostéocytaires). Les marqueurs de l’adipogenèse et de l’ostéoblastogenèse, témoin de la différenciation des cellules stromales de moelle osseuse sont sensibles aux conditions de vol et pourrait être à l’origine de la perte osseuse spatiale constituant un véritable danger pour des vols longues durées. Lors de la mission spatiale SpaceX CRS-14, la balance de différenciation des cellules souches squelettiques a été étudié durant 18 jours d’exposition à la microgravité par séquençage nouvelle génération (Illumina) en fonction de leur mémoire mécanique. En effet, l’amplification sur des supports de culture standard instille une mémoire mécanique, qui est différente en fonction du passage (P3 vs P6). Les cellules stromales cultivées en vol voient l’ensemble de leur mécanomiRs chuter remettant ainsi la mémoire mécanique conservée par les mécanomiRs à zéro. En microgravité, la balance de différenciation des cellules souches squelettiques est en faveur de la différenciation adipocytaire, mais la modulation de la mémoire mécanique permet de limiter ce phénomène.