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Les cellules graisseuses de la moelle osseuse persistent à stocker le gras même quand l’énergie vient à manquer : un mystère élucidé

Les cellules graisseuses (ou adipocytes blancs) ont pour fonction principale de stocker les lipides (acides gras) provenant de l’alimentation et de les libérer lorsque l’organisme a besoin d’énergie (restriction calorique). Cette libération entraine une diminution de leur taille. Chez l’Homme, 10% de la masse grasse totale est présente au niveau de la moelle osseuse. De façon surprenante, les adipocytes de la moelle osseuse ne diminuent pas de taille en restriction calorique même prolongée comme dans l’anorexie. Cette observation ancienne restait jusqu’à ce jour inexpliquée. Une équipe de recherche dirigée par le Pr Catherine MULLER-STAUMONT à l’Institut de Pharmacologie et de Biologie Structurale (IPBS - CNRS/Université Toulouse III - Paul Sabatier)  vient de décrypter cette énigme en montrant que ces cellules sont dépourvues d’un des acteurs majeurs de la libération des acides gras. De plus, cette étude montre que ces cellules possèdent un métabolisme lipidique centré autour du cholestérol, ce qui pourrait avoir des conséquences importantes pour les cellules à proximité comme les cellules sanguines ou les cellules osseuses, et donc pour certaines maladies hématologiques ou l’ostéoporose. Ces résultats sont publiés dans la revue Cell Reports le 28 janvier 2020.

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Les adipocytes médullaires n’expriment pas la lipase MAGL, ce qui ne leur permet pas de répondre à la restriction calorique mais de se préserver pour les cellules environnantes. 
En condition de besoin énergétique, la lipolyse est activée dans les adipocytes blancs ce qui permet la libération d’acides gras et entraine alors une diminution de leur taille. Les adipocytes médullaires sont dépourvus d’activité lipolytique dû à l’absence d’expression de MAGL et ne libèrent donc pas d’acides gras, ce qui permet un maintien de la masse adipeuse médullaire en condition de demande énergétique. Ce dépôt adipeux, ainsi préservé, pourrait être utilisé par les cellules environnantes (sanguines, osseuses mais aussi cancéreuses). 
 

Contrairement aux autres dépôts adipeux, les adipocytes de la moelle osseuse ou adipocytes médullaires (AM) ne diminuent pas de taille en privation énergétique (restriction calorique) même prolongée comme dans l’anorexie. Cette libération d’acides gras (ou lipolyse) est utilisée par l’organisme pour alimenter les cellules très demandeuses d’énergie comme le foie, les muscles ou le cœur. Pourquoi les AM ne participent-ils pas à cet effort global des tissus adipeux ? 
Pour résoudre cette énigme physiologique, les chercheurs ont obtenu, en collaboration avec le service de Chirurgie Orthopédique et Traumatologique du CHU de Toulouse (Pr Nicolas Reina), des AM et des adipocytes sous-cutanés issus de mêmes patients. Première constatation, rien ne distingue ces cellules sur le plan morphologique. Les AM, comme les adipocytes sous-cutanés, sont des cellules rondes contenant une gouttelette lipidique unique qui occupe la majeure partie de la cellule. Pourtant, une analyse exhaustive de leur contenu en protéines (en collaboration avec l’équipe « Protéomique et Spectrométrie de Masse des Biomolécules » d’Odile Schiltz) montre que ces AM sont des cellules très différentes.  En particulier, ces cellules n’expriment pas une des protéines majeures de la lipolyse (qui est le mécanisme de libération des acides gras), la monacylglycérol lipase (MAGL). Dans les AM, l’induction de la lipolyse, par exemple par l’adrénaline, active les récepteurs et les messagers intra-cellulaires mais l’absence de MAGL se comporte comme un verrou final qui empêche les acides gras d’être libérés. Ces résultats expliquent donc, pour la première fois, pourquoi en condition de demande énergétique, les AM ne fournissent pas d’acides gras à l’organisme et ne diminuent pas de taille. 
A quoi peut servir le maintien de ce dépôt adipeux ? La moelle osseuse est le siège de nombreux processus très importants en physiologie humaine comme l’hématopoïèse (la fabrication de cellules sanguines) ou le renouvellement osseux. Protéger ce tissu adipeux lui permettrait d’être utilisé (et préservé) pour les cellules avoisinantes au dépend d’autres cellules de l’organisme. Leur fonction serait donc plus locale que globale et un autre argument soutient cette hypothèse. Dans cette même étude, les chercheurs ont montré que les AM, contrairement aux autres adipocytes, expriment de nombreuses protéines impliquées dans le métabolisme du cholestérol (transport, synthèse et libération). Or, ce cholestérol pourrait avoir de nombreuses fonctions dans les cellules environnantes comme la constitution de leur membrane, leur développement et l’aide à la signalisation. L’objectif est maintenant de comprendre les signaux qui permettent de libérer ce cholestérol et son utilisation. Cette découverte pourrait aussi avoir des conséquences importantes en cancérologie car la moelle osseuse est le siège du développement de certaines maladies hématologiques malignes comme les leucémies et des métastases osseuses. Une meilleure compréhension de ce métabolisme spécifique des AM pourrait permettre d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques dans ces maladies.

Ces travaux ont été réalisés en collaboration avec le Département de Chirurgie Orthopédique et Traumatologique (Hôpital Pierre-Paul Riquet, CHU de Toulouse), l'Institut des Maladies Métaboliques et Cardiovasculaires (Inserm/Université Toulouse III – Paul Sabatier) et l’Institut Universitaire du Cancer de Toulouse et ont bénéficié du soutien financier de la Fondation de France et de la Fondation pour la Recherche Médicale.

Référence


Camille Attané # *, David Estève #, Karima Chaoui, Jason S. Iacovoni, Jill Corre, Mohamed Moutahir, Philippe Valet, Odile Schiltz, Nicolas Reina, Catherine Muller *, Human bone marrow is comprise of adipocytes with specific lipid metabolism,  Cell Reports, January 28th, 2020.

Contacts

Chercheur IPBS: Pr. Catherine MULLER | Catherine.Muller@ipbs.fr | 06 22 77 78 
Presse IPBS : Francoise Viala | Communication@ipbs.fr | 06 01 26 52 59