Abstract
L’os fournit des microenvironnements nourriciers pour un éventail de types de cellules qui coordonnent des fonctions physiologiques importantes du squelette, telles que le métabolisme énergétique, l’homéostasie minérale, l’ostéogenèse et l’hématopoïèse. Les cellules endothéliales forment un réseau complexe de vaisseaux sanguins qui organisent et maintiennent divers micro-environnements dans l’os. L’identification récente de l’hétérogénéité de la vascularisation osseuse confirme l’existence de multiples niches vasculaires dans le compartiment de la moelle osseuse. Une combinaison unique de cellules et de facteurs définissant un microenvironnement particulier, fournit des signaux régulateurs pour assurer une fonction spécifique. Cette revue traite des développements récents dans notre compréhension des niches vasculaires dans l’os qui jouent un rôle critique dans la régulation du comportement des cellules souches hématopoïétiques et mésenchymateuses multipotentes au cours du développement et de l’homéostasie.
1. Introduction
Les progrès récents en biologie vasculaire ont augmenté notre compréhension et notre connaissance des vaisseaux sanguins et de leurs caractéristiques au cours de diverses conditions physiologiques et pathologiques. Les vaisseaux sanguins agissent non seulement comme un système de conduit de transport, mais jouent également des rôles importants dans le développement des organes, la morphogenèse des tissus, l’inflammation, la formation de barrières et la cicatrisation des plaies . En outre, l’implication active des vaisseaux sanguins dans la pathogenèse d’un certain nombre de maladies suggère un besoin fondamental de comprendre ces réseaux de transport polyvalents dans le corps . Les vaisseaux sanguins font partie intégrante du système squelettique et jouent de multiples rôles dans le maintien de l’homéostasie osseuse. L’importance des vaisseaux sanguins dans l’os a été initialement reconnue par les chirurgiens lors de la réparation et de la guérison des fractures. Le rôle essentiel joué par la vascularisation osseuse au cours du développement du squelette et de la réparation des fractures a fait l’objet d’intenses recherches. En outre, les contributions spécifiques des cellules dans les fonctions pléiotropiques de l’os, telles que la régulation du métabolisme du corps entier, les fonctions cérébrales et l’homéostasie minérale, doivent encore être comprises.
Les vaisseaux sanguins dans l’os sont signalés comme fournissant des microenvironnements nourrissants aux cellules souches hématopoïétiques (CSH) et aux cellules souches mésenchymateuses (CSM) . Les différents micro-environnements de l’os doivent encore être bien caractérisés pour comprendre leur fonction au cours du développement, de la croissance et de la maladie. Les récents progrès techniques en matière d’imagerie osseuse ont considérablement amélioré nos connaissances fondamentales sur les vaisseaux sanguins du squelette. Cette revue vise à fournir un aperçu des développements récents et des compréhensions contemporaines de la vascularisation osseuse et de ses microenvironnements.
2. Structure et caractérisation des vaisseaux sanguins dans le système squelettique
2.1. Circulation sanguine squelettique
L’os possède un réseau étendu de vaisseaux sanguins (figure 1) consommant près de 10 à 15% du débit cardiaque au repos . La disposition spatiale des vaisseaux sanguins permet un apport efficace et optimal d’oxygène et de nutriments à divers endroits du compartiment de la moelle osseuse. Quel que soit le type d’os, la principale source d’approvisionnement en sang des os provient des artères qui pénètrent dans la région corticale et qui se connectent aux sinusoïdes médullaires pour finalement sortir de l’os par les veines . Cependant, la forme et le type de squelette peuvent éventuellement affecter la disposition du réseau capillaire existant entre les artères et les veines. Les os longs typiques, tels que le fémur et le tibia, sont alimentés par plusieurs artères et artérioles, qui sont classées en fonction de leur région d’alimentation en sang. L’artère centrale, également appelée artère nutritive, pénètre dans l’os par un foramen et se ramifie en un certain nombre d’artères et d’artérioles plus petites pour alimenter un maximum de régions de l’os adulte. Elle supporte une pression sanguine élevée pour atteindre des endroits éloignés, se terminant généralement par des capillaires présents dans la métaphyse et l’endoste. Il existe une grande veine centrale qui reçoit le sang des capillaires présents dans les différentes régions et draine le sang désoxygéné et les déchets nutritifs de l’os. Les artères périostales alimentent la surface externe de l’os et sont reliées aux artères de Havers présentes dans la région corticale par les artères de Volkmann. Les artères de Havers sont parallèles à l’axe longitudinal de l’os long dans le cortex, tandis que les artères de Volkmann, plus courtes, sont perpendiculaires à l’axe de l’os long. Les artères haversiennes finissent par converger en capillaires métaphysaires pour délivrer le sang dans la région médullaire. En revanche, l’apport sanguin des artères épiphysaires n’a pas de voie d’accès à la région médullaire des os longs, ce qui maintient une circulation sanguine distincte dans la région épiphysaire. Les artères épiphysaires pénètrent dans l’os à partir d’un réseau dense de plexus vasculaires périarticulaires présents près des extrémités des os longs. Les veines drainant le sang épiphysaire sont relativement plus petites par rapport à la veine présente dans la région médullaire (figure 1).
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2.2. Hétérogénéité des vaisseaux sanguins
La divergence de l’apport sanguin artériel envisage l’existence de multiples veines et sous-types capillaires dans l’os. Cependant, la diversité au sein de ces vaisseaux sanguins n’a pas été bien appréciée jusqu’à récemment. Les capillaires fenestrés ou sinusoïdaux constituent la majorité des vaisseaux sanguins du système vasculaire squelettique. Il s’agit de réseaux de vaisseaux sanguins très ramifiés présents dans la cavité médullaire des os. Les cellules endothéliales sinusoïdales expriment le récepteur 3 du facteur de croissance endothélial vasculaire (VEGFR3) tandis que l’endothélium artériel osseux est négatif pour le VEGFR3 . Les structures vasculaires de l’os peuvent être délimitées en sinusoïdes à laminine+/lowSca-1-/low, en vaisseaux endostéaux Sca-1+laminin+ et en artères centrales Sca-1+lamin+. L’étude des vaisseaux sanguins au cours du développement postnatal a conduit à l’identification d’un nouveau sous-type de vaisseaux sanguins appelé type H, présent dans les régions osseuses en croissance active. Ils sont nommés type H car ils expriment des niveaux élevés de marqueurs de vaisseaux sanguins, endomucine (Emcn) et CD31 (Pecam1) par rapport aux vaisseaux sinusoïdaux, qui expriment de faibles niveaux de ces marqueurs ainsi appelés type L .
Dans un os en croissance active, les vaisseaux de type H sont présents dans les régions de la métaphyse et de l’endoste, tandis que les vaisseaux de type L prédominent dans toute la région médullaire. Les capillaires de type H sont des vaisseaux sanguins à structure linéaire, disposés en colonne, par rapport à un réseau ramifié de capillaires de type L. Les fronts des vaisseaux de type H, qui sont les médiateurs de l’angiogenèse dans l’os, contiennent des structures luménisées en forme de bourrelet. Cependant, la signification fonctionnelle de ces structures uniques dans le front vasculaire reste inconnue. Les artères et artérioles expriment l’éphrine B2 (Efnb2) et sont négatives pour l’expression d’Emcn. On propose qu’une sous-population de cellules endothéliales au sein de l’endothélium de type H, exprimant à la fois Efnb2 et Emcn, génère les vaisseaux sanguins artériolaires (Efnb2+, Emcn-). Cette sous-fraction de vaisseaux sanguins de type H présente l’expression d’autres marqueurs artériels tels que Sox17 et neuropiline-1 . Les artères sont étroitement enveloppées par des cellules mésenchymateuses α-actine musculaire lisse+ (αSMA+), tandis que les artérioles plus petites présentent des cellules périvasculaires αSMA- et du récepteur bêta+ du facteur de croissance dérivé des plaquettes (PDGFRβ+). Les multiples types de cellules mésenchymateuses osseuses et leur association avec les sous-types de vaisseaux sanguins sont abordés plus loin dans cette revue. Ainsi, la vascularisation osseuse est hétérogène, unique, et nécessite une étude approfondie pour comprendre les modifications vasculaires spécifiques aux tissus et les fonctions spécialisées.
3. Flux sanguin et oxygénation dans l’os
L’arrangement spatial des vaisseaux sanguins est complexe et unique dans chaque tissu pour fournir un approvisionnement approprié en oxygène et en nutriments à l’ensemble du tissu ou de l’organe. L’organisation de sous-types distincts de vaisseaux sanguins dans les os longs indique un modèle particulier de flux sanguin. La vitesse du sang est plus élevée dans les vaisseaux de type H par rapport aux vaisseaux de type L. Lorsque le sang descend des capillaires de type H, la vitesse du sang diminue avec chaque branche vasculaire dans la métaphyse pour atteindre une vitesse basse caractéristique des capillaires de type L dans la diaphyse. Les fréquentes ramifications et jonctions des réseaux vasculaires dans la diaphyse maintiennent une faible vitesse du sang dans les capillaires diaphysaires .
3.1. Statut de l’oxygène dans les microenvironnements vasculaires osseux
Le schéma particulier du flux sanguin dans l’os coïncide avec le statut de l’oxygène du microenvironnement osseux. La mesure de la tension locale en oxygène (pO2) chez des souris vivantes a indiqué que la pO2 est plus élevée dans la région osseuse endostéale que dans les régions sinusoïdales plus profondes. Les régions endostées sont vascularisées par des capillaires et des artérioles de type H par rapport aux vaisseaux de type L dans les régions sinusoïdales. Il a également été démontré que la faible perméabilité vasculaire des vaisseaux artériels et des vaisseaux de type H maintient un faible taux d’espèces réactives de l’oxygène (ERO) dans le microenvironnement par rapport aux sinusoïdes fenestrés et hautement perméables . L’analyse des CSH chez des souris perfusées au Hoechst a montré que la localisation des CSH à long terme (CSH-LT) est limitée aux régions les moins perfusées de la MO. Le microenvironnement à faible teneur en oxygène ou hypoxique favorise le maintien des CSH et les protège des dommages causés par le stress oxygéné. La stabilisation dépendante de l’hypoxie du facteur inductible de l’hypoxie (HIF) est essentielle pour la voie de signalisation canonique médiée par HIF qui joue des rôles divergents dans les vaisseaux sanguins , les cellules mésenchymateuses et les cellules hématopoïétiques dans le microenvironnement du BM.
La régulation de la croissance et de la survie des chondrocytes médiée par l’hypoxie et HIF-1α est essentielle pour la chondrogenèse et le développement de la plaque de croissance . Une cible en aval importante de HIF-1α est le VEGF, un facteur fondamental nécessaire à la formation des vaisseaux sanguins dans des conditions physiologiques et pathologiques . Le VEGF joue un rôle pléiotropique dans la régulation de plusieurs processus au cours du développement, de la croissance et de la réparation des os. Des études génétiques sur les chondrocytes ont mis en évidence les fonctions essentielles de leur VEGF dans l’angiogenèse et la formation osseuse, ainsi que dans la régulation de la chondrogenèse. Ainsi, la régulation de HIF par l’hypoxie contrôle les niveaux de VEGF pour coupler la croissance des vaisseaux sanguins et l’ostéogenèse dans les os. La stabilisation de HIF dans les ostéoprogéniteurs entraîne l’expansion de la niche des CSH et favorise la production d’érythropoïétine dans les os. Les CSH exploitent également la signalisation HIF pour réguler précisément leur cycle cellulaire et leur statut de quiescence dans le BM .
Les manipulations génétiques et pharmacologiques du flux sanguin chez le poisson zèbre en développement ont affecté la signalisation de l’oxyde nitrique synthase dans les CSH primitives, entraînant un développement défectueux des CSH . Le flux sanguin est également un acteur important dans la mobilisation des cellules hématopoïétiques des os vers divers organes et tissus. Chez la souris, les vaisseaux sinusoïdaux à haute perméabilité favorisent la migration et la différenciation des CSH. La diminution du nombre de vaisseaux de type H et d’artérioles avec l’âge dans les os entraîne une réduction de la perfusion sanguine du squelette et de la fonction des CSH. En outre, la manipulation du flux sanguin dans les os entraîne une angiogenèse et une formation osseuse défectueuses, ce qui suggère que le flux sanguin est une cause potentielle de la perte osseuse liée à l’âge. Ces preuves irréfutables plaident pour l’importance du flux sanguin dans le maintien de l’homéostasie du squelette en régulant la formation osseuse et l’hématopoïèse.
3.2. Importance clinique du flux sanguin dans le squelette
Malgré les différences dans les structures osseuses, les études sur les modèles de rongeurs ont été bénéfiques pour le développement de stratégies thérapeutiques visant les maladies osseuses humaines. Les connaissances de base sur les vaisseaux sanguins et le flux sanguin dans le système squelettique proviennent principalement des résultats obtenus sur des modèles de rongeurs. Les rongeurs présentent une perte osseuse liée à l’âge similaire à celle des humains. Il est remarquable que l’identification d’une diminution des capillaires artériels osseux avec l’âge chez la souris corresponde à la diminution du flux sanguin artériel fémoral associée à l’âge chez l’homme. La démonstration récente d’une diminution des vaisseaux de type H chez les sujets humains âgés et ostéoporotiques souligne l’importance de l’étude des vaisseaux sanguins du squelette chez les rongeurs.
Un nombre croissant de preuves cliniques indique l’importance du flux sanguin dans le maintien de l’homéostasie du système squelettique. Une diminution de l’apport sanguin a été mesurée dans les os de femmes âgées souffrant d’ostéoporose. L’altération de l’apport sanguin aux os entraîne la mort des cellules osseuses, ce qui conduit au développement de l’ostéonécrose. Une étude comparative chez des patients atteints d’une maladie artérielle occlusive unilatérale a montré l’effet délétère d’un débit sanguin défectueux sur la minéralisation osseuse. Les déficiences du flux sanguin dans la région sous-chondrale ont été identifiées comme un mécanisme potentiel d’apparition de l’arthrose. Les troubles systémiques tels que le diabète, les troubles pulmonaires obstructifs chroniques et l’hypertension qui altèrent la perfusion vasculaire sont associés à des anomalies osseuses. De plus, l’apport sanguin est essentiel à l’initiation de la formation du cal pendant la guérison et la réparation des fractures. La formation défectueuse de vaisseaux sanguins est observée sur les sites de fracture, ce qui retarde les processus de guérison et de régénération. Les conditions d’ostéopénie induites par la maladie, telles que l’alitement et la décharge des membres postérieurs, ont également été associées à des modifications de l’apport sanguin aux os. Malgré les données cliniques soutenant les résultats expérimentaux, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour comprendre les mécanismes moléculaires impliqués dans la génération de ces conditions cliniques.
4. Le microenvironnement vasculaire pour les cellules mésenchymateuses
4.1. Types de cellules souches et progénitrices mésenchymateuses formant le stroma de la moelle osseuse
Les cellules de la lignée mésenchymateuse comprenant une majorité de la population de cellules stromales de la moelle osseuse forment une composante importante du microenvironnement de la moelle osseuse. Les cellules souches et progénitrices mésenchymateuses multipotentes (MSPC) peuvent générer divers types de cellules stromales mésenchymateuses de la moelle osseuse, notamment des ostéoblastes, des chondrocytes, des adipocytes et des cellules réticulaires. La compréhension de la relation hiérarchique des cellules stromales de la BM est encore un domaine de recherche intensif. Bien que l’origine périvasculaire des cellules mésenchymateuses dans différents organes ait été suggérée, des vagues distinctes de cellules stromales ont été identifiées dans la moelle osseuse en développement. Les techniques de traçage génétique des lignées ont permis de mieux comprendre l’hétérogénéité associée aux cellules mésenchymateuses de la moelle osseuse. Les cellules Nestin-GFP+ enveloppent les cellules endothéliales (CEs) qui forment les artères et les capillaires de type H. Les cellules Nestin-GFP+ périvasculaires ont été identifiées comme marquant les MSPC précoces, qui peuvent générer le stroma de la moelle osseuse et les cellules de la lignée osseuse. De même, les cellules mésenchymateuses néonatales osterix+ ont le potentiel de générer des cellules de la lignée osseuse, des chondrocytes, des adipocytes et du stroma de la BM. En revanche, les cellules mésenchymateuses embryonnaires et adultes osterix+ présentent un potentiel limité. Il est remarquable de constater que les cellules osterix+ et Nestin-GFP+ sont présentes près des capillaires de type H et absentes autour des capillaires périsinusoïdaux de type L . Il a été suggéré que les cellules stromales périsinusoïdales exprimant le récepteur de la leptine (LepR) contribuent aux cellules de la lignée osseuse lorsqu’elles sont marquées tôt au cours du développement. Il est remarquable que l’expression de LepR dans les cellules mésenchymateuses adultes favorise leur potentiel adipogène et inhibe le destin des cellules ostéogènes. Les cellules LepR+ contribuent aux cellules exprimant le ligand 12 des chimiokines à motif C-X-C (Cxcl12) dans la moelle osseuse. Les cellules mésenchymateuses exprimant Nestin négatif et exprimant Cxcl12 fournissent le microenvironnement de soutien des CSH. Par conséquent, il sera intéressant d’utiliser un système inductible (-CreER) pour comprendre la contribution spécifique au stade des cellules LepR+ dans le stroma BM.
Contrairement aux MSPC périvasculaires, des cellules d’origine non périvasculaire ont également été identifiées pour contribuer aux cellules de la lignée osseuse et au stroma BM. Le traçage du lignage des cellules d’origine chondrogène en utilisant le système Col2-CreER a démontré leur potentiel à former des cellules de la lignée osseuse et des cellules stromales réticulaires abondantes en Cxcl12. De même, le traçage de la lignée en utilisant d’autres systèmes chondrogènes tels que Sox9- et Aggrecan-CreER a également confirmé le potentiel des cellules à générer de multiples cellules de la lignée mésenchymateuse. L’identification de Gremlin1 comme marqueur des cellules à potentiel ostéochondroreticulaire indique l’existence possible de sous-types de progéniteurs distincts au sein du pool de MSPC. Des cellules Gremlin1+ en expansion clonale ont été identifiées dans la région de la plaque de croissance et de la métaphyse et elles n’ont pas de potentiel de différenciation adipocytaire. Ces études démontrent l’existence d’une hétérogénéité dans les MSPC et la nécessité de comprendre les sous-types au sein de la population pour identifier leur relation hiérarchique.
4.2. Localisation des cellules stromales mésenchymateuses dans la niche vasculaire
La localisation des MSPC suggère que de multiples régions dans le microenvironnement de la moelle osseuse peuvent soutenir et fournir des niches pour les MSPC. Les cellules Col2+, Sox9+, et Aggrecan+ sont localisées sur la plaque de croissance, qui est une région avasculaire . Les cellules Gremlin1+ sont présentes dans les régions de la plaque de croissance et de la métaphyse. Les cellules Nestin-GFP+ sont situées autour des artères et dans la métaphyse. Les cellules mésenchymateuses PDGFRβ+ présentent un schéma de distribution similaire aux cellules Nestin-GFP+. La majorité des cellules osterix+ sont situées autour des vaisseaux de type H dans la métaphyse. Les cellules LepR+ et Cxcl12+ sont largement localisées autour des vaisseaux de type L (périsinusoïdaux). Les chondrocytes sont présents dans la zone avasculaire, typiquement dans la plaque de croissance ou la région épiphysaire des os. Les progéniteurs ostéogéniques sont spécifiquement localisés autour des vaisseaux de type H dans les régions de la métaphyse et de l’endoste. Les cellules graisseuses ou adipocytes sont préférentiellement présentes dans l’espace périsinusoïdal de la diaphyse . Les cellules réticulaires sont également localisées autour des vaisseaux de type L dans la région périsinusoïdale. Les cellules musculaires lisses vasculaires sont des cellules périartérielles αSMA+, enveloppant étroitement les artères dans le microenvironnement de la moelle osseuse . Ainsi, des sous-populations de cellules stromales mésenchymateuses hétérogènes de la BM se localisent préférentiellement autour de sous-types spécifiques de vaisseaux sanguins, suggérant l’existence de microenvironnements vasculaires spécialisés (Figure 2).
Des preuves suggèrent le rôle central joué par les vaisseaux sanguins dans le soutien du microenvironnement local. L’expression élevée de facteurs pro-ostéogènes dans les vaisseaux de type H génère le microenvironnement nécessaire aux ostéoprogéniteurs. La promotion des capillaires de type H dans l’os permet d’améliorer le nombre d’ostéoprogéniteurs. De même, le facteur de croissance dérivé des plaquettes B (PDGF-B) libéré par l’endothélium se lie au récepteur du PDGF présent sur les cellules mésenchymateuses pour activer les voies de signalisation liées à la croissance. La surexpression du PDGF-B dans l’endothélium osseux entraîne une augmentation des cellules mésenchymateuses périvasculaires PDGFRβ+ dans la moelle osseuse. Les cellules mésenchymateuses libèrent également des facteurs angiogéniques tels que le VEGF, l’angiopoïétine, le FGF et le BMP pour maintenir une relation mutuelle dans la régulation d’un microenvironnement spécifique de la moelle osseuse.
5. Les vaisseaux sanguins dans le microenvironnement des cellules souches hématopoïétiques (CSH)
5.1. Les cellules endothéliales osseuses dans le maintien des CSH
Une forte interdépendance des CE et des CSH a été illustrée au cours de l’hématopoïèse primitive et définitive . L’importance de la vascularisation de la BM n’a été initialement appréciée que dans la thrombopoïèse, la mobilisation des cellules souches et le homing . L’identification de la présence de CSH à long terme (LT) à proximité des vaisseaux sanguins a suscité un immense intérêt dans le domaine de la compréhension de la niche vasculaire de la moelle osseuse. Les CE cultivés à partir d’organes non hématopoïétiques tels que le cœur et le foie ont été identifiés pour maintenir les CSH in vitro, tandis que les CE du rein n’avaient pas ce potentiel. Plus tard, l’identification de signaux moléculaires spécifiques aux tissus dans les CE a suggéré un potentiel unique de l’endothélium de la moelle osseuse pour soutenir profondément les CSH et l’hématopoïèse par rapport aux CE d’autres organes.
La délétion endothéliale spécifique de la glycoprotéine 130 (gp130), une sous-unité des récepteurs qui lient la famille des chimiokines IL-6, a entraîné une moelle hypocellulaire et une réduction du nombre de CSH . La régénération des CE sinusoïdales après irradiation a été sévèrement affectée par l’inhibition de la signalisation du VEGFR2 avec un anticorps bloquant. Il a été suggéré que la sélectine E est exclusivement exprimée dans l’endothélium de la moelle osseuse, et la délétion de ce gène améliore la quiescence des CSH et leur résistance à l’irradiation. En plus du contact cellulaire direct, les CE ont été illustrés pour libérer des facteurs solubles appelés facteurs angiocrines pour réguler le microenvironnement des CSH. La Cxcl12 et le facteur des cellules souches (Scf) sont des facteurs angiocrines importants et largement étudiés des CE de la BM impliqués dans la régulation de l’homéostasie des CSH. La délétion de Scf, spécifique aux cellules endothéliales, a entraîné une diminution du nombre de CSH avec un potentiel de repeuplement réduit lors de la transplantation de la MO. Dans une étude similaire, la délétion de Cxcl12 dans les CE a entraîné une déplétion des CSH et leur activité de repeuplement à long terme. Dans une étude récente, l’activation de la signalisation Notch dans les CE a entraîné l’expansion des composants cellulaires et angiocrines du microenvironnement des CSH. La signalisation Notch endothéliale a favorisé la formation de nouveaux capillaires de type H, de petites artérioles, de cellules mésenchymateuses périvasculaires PDGFRβ+ et de niveaux cellulaires de Scf .
5.2. Microenvironnements artériolaires pour les CSH à long terme
On a démontré que les microenvironnements artériolaires composés de CE artérielles et de cellules mésenchymateuses NG2+ environnantes maintiennent les CSH dans un état quiescent . De même, il a été démontré que les vaisseaux sanguins sinusoïdaux et les cellules mésenchymateuses LepR+ qui les entourent fournissent des microenvironnements permettant de maintenir la population de CSH. Dans une autre étude, il a été démontré que les CSH α-catuline GFP+ c-Kit+ se localisent dans la région centrale de la moelle constituée d’un microenvironnement sinusoïdal formé par les vaisseaux sanguins sinusoïdaux et les cellules mésenchymateuses LepR+. Elle propose également un seul microenvironnement périsinusoïdal pour les CSH quiescentes et en division. Il a été démontré que les vaisseaux sanguins artériels moins perméables maintiennent les CSH dans un faible taux de ROS par rapport aux sinusoïdes hautement perméables impliqués dans le trafic et la localisation des cellules. L’amplification des vaisseaux sanguins artériolaires médiée par la signalisation endothéliale Notch entraîne l’expansion des niches de CSH, ce qui se traduit par une augmentation du nombre de CSH et de leur fonction chez les jeunes souris. Récemment, l’expression de Hoxb5 dans la MO a été identifiée pour délimiter la population des CSH-LT. La localisation spatiale des CSH Hoxb5+ montre qu’elles sont directement attachées aux CE VE-cadhérine+, ce qui indique leur association étroite avec les vaisseaux sanguins dans le microenvironnement de la BM. L’étude ne fournit pas de détails supplémentaires concernant le microenvironnement vasculaire à proximité des CSH Hoxb5+. Il sera intéressant de comprendre la localisation des CSH Hoxb5+ dans le contexte des multiples compartiments vasculaires présents dans le microenvironnement BM.
6. Remarques finales
Malgré l’intérêt émergent pour la vascularisation osseuse et le fait que la manipulation des vaisseaux sanguins pourrait réguler le microenvironnement BM, notre connaissance des niches vasculaires hétérogènes et des facteurs de régulation endothéliale est limitée, pour avoir un aperçu de l’organisation du microenvironnement BM médiée par les vaisseaux. Le tableau 1 résume les facteurs importants étudiés dans les cellules endothéliales osseuses et leurs fonctions spécifiques. Il est de plus en plus évident que la vascularisation osseuse est très complexe, composée de manière hétérogène de types de vaisseaux sanguins distincts, et dotée de fonctions spécialisées qui contrôlent la formation osseuse, l’hématopoïèse et la régénération osseuse. Les CE qui forment ces vaisseaux sanguins hétérogènes, ainsi que les facteurs angiocrines qu’elles libèrent et les types de cellules environnantes qui les soutiennent, contribuent à la formation de multiples micro-environnements dans la moelle osseuse. En outre, le statut local en oxygène généré par l’organisation des capillaires et de la microcirculation régule le comportement et les fonctions des microenvironnements. L’implication de multiples facteurs et types de cellules suggère l’existence de mécanismes de régulation disciplinés pour contrôler l’intégrité des niches locales. La dissection des composants cellulaires et moléculaires de ces microenvironnements locaux améliorera notre compréhension des CSH et des CSM cliniquement significatives dans les os.
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La masse osseuse est sévèrement affectée dans les changements physiologiques tels que le vieillissement et dans les maladies systémiques telles que le diabète et l’hypothyroïdie . Le microenvironnement de la BM est modifié en fonction de ces conditions physiologiques et pathologiques de l’organisme. Ces modifications peuvent impliquer l’amplification ou la réduction d’un microenvironnement spécifique dans le compartiment de la moelle osseuse pour compenser les changements dans la physiologie du corps entier. Par exemple, les changements physiologiques liés à l’âge entraînent une perte de la masse osseuse et sont associés à la perte des vaisseaux de type H qui fournissent le microenvironnement de soutien aux ostéoprogéniteurs. De même, des changements dans le microenvironnement du cerveau ont été observés au cours du cancer et des métastases. Ces preuves indiquent clairement que la nature dynamique du microenvironnement de la moelle osseuse subit des modifications en fonction des demandes et des fonctions locales et systémiques.
Les CE jouant un rôle central dans la construction et l’orchestration de divers microenvironnements dans la BM pourraient potentiellement servir d’excellente cible pour manipuler des niches spécifiques dans l’os. La réactivation des vaisseaux de type H chez les souris âgées pourrait favoriser la néo-ostéogenèse, entraînant une nouvelle formation osseuse et une augmentation de la masse osseuse . Malgré ses applications thérapeutiques potentielles, la connaissance limitée de la vascularisation osseuse affecte gravement notre compréhension de l’organisation et de la localisation des micro-environnements dans l’os. La caractérisation des vaisseaux sanguins hétérogènes et de leurs facteurs dérivés de l’endothélium, ainsi que de nouvelles connaissances sur les composants cellulaires et moléculaires des microenvironnements sont essentielles pour démêler l’interaction et le rôle des vaisseaux sanguins dans la régulation de l’architecture de la moelle osseuse dans diverses conditions physiologiques et pathologiques.
Conflits d’intérêts
L’auteur déclare qu’il n’y a pas de conflit d’intérêts concernant la publication de cet article.
Remerciements
Le financement a été fourni par le Wellcome Trust, la Royal Society et le Medical Research Council, UK.