Les os réagissent positivement aux forces extérieures

L'os ne se développe pas n'importe comment : les cellules osseuses réagissent à des forces extérieures. Si les os sont soumis à une charge mécanique ciblée pendant leur guérison à la suite d'une fracture, ils peuvent potentiellement devenir plus grands, plus denses et plus stables qu'ils ne l'étaient avant la fracture. Cet effet a été démontré sur des souris il y a trois ans par un groupe de recherche dirigé par Ralph Müller, professeur au département des sciences et technologies de la santé de l'ETH Zurich. Dans ce travail, les scientifiques ont utilisé des plaques spéciales pour fixer les fractures osseuses, permettant aux deux parties de l'os en cours de guérison d'être pressées l'une contre l'autre de manière cyclique pendant quelques minutes, plusieurs fois par semaine, dans le cadre d'une forme de thérapie vibratoire.

Cependant, les mécanismes par lesquels les stimuli mécaniques influencent l'os sont restés insaisissables. «Ce n'est que si nous comprenons ces mécanismes que nous pourrons les utiliser comme base pour développer de nouvelles thérapies», explique Neashan Mathavan, chercheur dans le groupe de Ralph Müller et auteur principal d'une nouvelle étude. Neashan Mathavan ne parle pas seulement de la guérison des fractures osseuses, mais aussi de la manière dont les fractures peuvent être prévenues, en particulier chez les personnes âgées. Avec l'âge, la densité osseuse diminue et les os deviennent plus vulnérables aux fractures. «Idéalement, nous avons besoin de nouvelles approches thérapeutiques pour retarder la dégradation des os dans la vieillesse.»

L'activité génétique décryptée point par point

Neashan Mathavan , Ralph Müller et leurs collègues ont maintenant réalisé une étude très détaillée pour déterminer où les gènes sont actifs dans un os en cours de guérison. Ce travail a de nouveau été effectué sur des souris dont l'os de la cuisse était cassé et dont la guérison a été soutenue par une thérapie par vibrations. Les scientifiques ont déterminé - à un niveau élevé de résolution spatiale - quels gènes sont actifs en chaque point de l'os et lesquels ne le sont pas. Ils et elles ont ensuite combiné cet atlas tridimensionnel de l'activité des gènes avec des informations sur les forces agissant aux différents endroits, qu'elles et ils ont calculées à l'aide de simulations informatiques. «Pour chaque point de l'os, nous savons maintenant quelles sont les conditions mécaniques qui y règnent, où l'os se forme et où l'os se décompose», explique le professeur Ralph Müller de l'ETH Zurich.

Cette approche a permis aux scientifiques de montrer que certains gènes sont actifs spécifiquement dans les zones de l'os soumises à de fortes contraintes mécaniques. Parmi ces gènes, certains contribuent à la formation de la matrice collagénique de l'os et d'autres favorisent la minéralisation osseuse. Inversement, les gènes qui inhibent la formation osseuse ne sont pas actifs à ces endroits, mais plutôt dans les zones qui ne subissent pas de contraintes mécaniques.

Les scientifiques prévoient maintenant d'utiliser leurs découvertes pour proposer de nouvelles approches thérapeutiques permettant aux fractures de mieux guérir et aux os de rester solides même à un âge avancé. Dans le cadre de leurs recherches sur les souris, ils et elles vont désormais se concentrer sur le vieillissement des os.

Il est possible d'utiliser des médicaments de manière ciblée pour activer ou inhiber les gènes souhaités, mais Ralph Müller estime que la thérapie par vibration ou une combinaison des deux est tout aussi envisageable. «Nous verrons bien quelle direction cela prendra», déclare le professeur, bien qu'il s'attende à ce que la thérapie vibratoire offre certains avantages. «Il est probable que la thérapie vibratoire entraîne moins d'effets secondaires qu'un traitement médicamenteux.»