Des chercheurs du département de médecine de l’École de médecine clinique de la Faculté de médecine LKS de l’Université de Hong Kong (HKUMed) ont identifié un processus biologique qui explique comment l’activité physique contribue à maintenir des os solides. Cette découverte pourrait conduire à de nouveaux traitements contre l’ostéoporose et la perte osseuse, en particulier chez les personnes incapables de faire de l’exercice.
L’équipe a découvert qu’une protéine spécifique agit comme un « capteur d’exercice » interne du corps, permettant aux os de répondre aux mouvements physiques. Cette découverte ouvre la possibilité de développer des médicaments qui reproduisent les bienfaits de l’exercice, offrant ainsi un nouvel espoir aux personnes âgées, aux patients alités et aux personnes atteintes de maladies chroniques qui sont confrontées à un risque plus élevé de fractures. Les résultats ont été publiés dans la revue Transduction du signal et thérapie ciblée.
« L’ostéoporose et la perte osseuse liée à l’âge affectent des millions de personnes dans le monde, laissant souvent les patients âgés et alités vulnérables aux fractures et à la perte d’indépendance », a déclaré le professeur Xu Aimin, directeur du laboratoire clé d’État de biotechnologie pharmaceutique et professeur titulaire du département de médecine de l’école de médecine clinique de HKUMed, qui a dirigé l’étude. “Les traitements actuels reposent en grande partie sur l’activité physique, que de nombreux patients ne peuvent tout simplement pas pratiquer. Nous devons comprendre comment nos os se renforcent lorsque nous bougeons ou faisons de l’exercice avant de pouvoir trouver un moyen de reproduire les bienfaits de l’exercice au niveau moléculaire. Cette étude est une étape cruciale vers cet objectif.”
Pourquoi la perte osseuse devient plus grave avec l’âge
Les fractures osseuses causées par l’ostéoporose constituent un problème de santé mondial largement répandu. Selon l’Organisation mondiale de la santé, environ une femme sur trois et un homme sur cinq de plus de 50 ans subiront une fracture due à une fragilisation des os. À Hong Kong, l’impact est particulièrement important à mesure que la population vieillit, l’ostéoporose touchant 45 % des femmes et 13 % des hommes âgés de 65 ans et plus. Ces fractures entraînent souvent des douleurs à long terme, une mobilité réduite et une perte d’indépendance, tout en mettant également à rude épreuve les systèmes de santé.
À mesure que les gens vieillissent, les os perdent naturellement de leur densité et deviennent plus poreux. À l’intérieur de la moelle osseuse se trouvent des cellules souches mésenchymateuses, qui peuvent se développer soit en tissu osseux, soit en cellules adipeuses. Ces cellules réagissent fortement aux forces physiques telles que le mouvement et la pression. Cependant, au fil du temps, le vieillissement modifie cet équilibre, entraînant la transformation d’un plus grand nombre de ces cellules souches en cellules adipeuses plutôt qu’en os.
Lorsque la graisse s’accumule dans la moelle osseuse, elle évince le tissu osseux sain. Ce processus affaiblit davantage les os et crée un cycle de détérioration difficile à inverser avec les thérapies actuelles.
Piezo1 agit comme capteur d’exercice de l’os
Grâce à des expériences utilisant des modèles murins et des cellules souches humaines, les chercheurs ont identifié une protéine appelée Piezo1 située à la surface des cellules souches mésenchymateuses de la moelle osseuse. Cette protéine fonctionne comme un capteur mécanique, détectant les forces physiques générées lors du mouvement et de l’exercice.
Lorsque Piezo1 est activé par l’activité physique chez la souris, il limite l’accumulation de graisse dans la moelle osseuse et favorise la formation de nouveaux os. Lorsque la protéine est absente, c’est l’inverse qui se produit. Les cellules souches sont plus susceptibles de se transformer en cellules adipeuses, accélérant ainsi la perte osseuse. Le manque de Piezo1 déclenche également la libération de signaux inflammatoires (Ccl2 et lipocaline-2), qui poussent davantage les cellules souches vers la production de graisse et interfèrent avec la croissance osseuse. Il a été démontré que le blocage de ces signaux aidait à restaurer des conditions osseuses plus saines.
Exercice d’imitation pour les personnes qui ne peuvent pas bouger
“Nous avons essentiellement décodé la façon dont le corps convertit le mouvement en os plus solides”, a déclaré le professeur Xu Aimin. “Nous avons identifié le capteur moléculaire d’exercice, Piezo1, et les voies de signalisation qu’il contrôle. Cela nous donne un objectif d’intervention clair. En activant la voie Piezo1, nous pouvons imiter les bienfaits de l’exercice, trompant efficacement le corps en lui faisant croire qu’il fait de l’exercice, même en l’absence de mouvement.”
Le Dr Wang Baile, professeur adjoint de recherche dans le même département et co-responsable de l’étude, a souligné l’importance des résultats pour les populations vulnérables. « Cette découverte est particulièrement significative pour les personnes âgées et les patients qui ne peuvent pas faire d’exercice en raison de leur fragilité, d’une blessure ou d’une maladie chronique. Nos résultats ouvrent la porte au développement de « mimétiques de l’exercice » – des médicaments qui activent chimiquement la voie Piezo1 pour aider à maintenir la masse osseuse et soutenir l’indépendance.
Le professeur Eric Honoré, chef d’équipe à l’Institut de pharmacologie moléculaire et cellulaire du Centre national de la recherche scientifique et co-responsable de la recherche, a souligné l’impact potentiel plus large. “Cela offre une stratégie prometteuse au-delà de la thérapie physique traditionnelle. À l’avenir, nous pourrions potentiellement apporter les bénéfices biologiques de l’exercice grâce à des traitements ciblés, ralentissant ainsi la perte osseuse chez les groupes vulnérables tels que les patients alités ou ceux à mobilité réduite, et réduisant considérablement leur risque de fractures.”
Vers de nouveaux traitements contre l’ostéoporose
L’équipe de recherche se concentre désormais sur la traduction de ces résultats en applications cliniques. Leur objectif est de développer de nouvelles thérapies qui préservent la solidité des os et améliorent la qualité de vie des personnes vieillissantes et alitées.
L’étude collaborative a été codirigée par le professeur Xu Aimin, jeune professeur Rosie TT en endocrinologie et métabolisme, professeur titulaire et directeur, et le Dr Wang Baile, professeur adjoint de recherche, laboratoire clé d’État de biotechnologie pharmaceutique, département de médecine, HKUMed. Le projet a également impliqué le professeur Eric Honoré de l’Institut de pharmacologie moléculaire et cellulaire, du Centre national de la recherche scientifique (CNRS), de l’Université Côte d’Azur (UniCA) et de l’Institut national de la santé et de la recherche médicale (Inserm), qui est également professeur invité au Département de pharmacologie et de pharmacie de HKUMed.
Cette recherche a été soutenue par le programme Areas of Excellence et le fonds général de recherche du Research Grants Council ; le Fonds pour la santé et la recherche médicale relevant du Bureau de la santé, du gouvernement de la région administrative spéciale de Hong Kong de la République populaire de Chine ; le programme national clé de R&D de Chine ; la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine ; le programme scientifique sur les frontières humaines ; l’Agence Nationale de la Recherche ; Fondation de France ; Fondation pour la Recherche Médicale ; et le Fonds de développement scientifique et technologique de Macao.
