Comment cultiver des cellules osseuses sur des substrats de BIOLAMINE

Expression élevée des isoformes de laminine dans le microenvironnement osseux

Les cellules osseuses, dont font partie les ostéocytes, les ostéoblastes, les ostéoclastes, les cellules ostéogéniques (cellules souches) et les cellules de revêtement, résident dans la moelle osseuse. Plusieurs protéines de la famille des laminines sont exprimées dans le microenvironnement de la moelle osseuse humaine, les isoformes les plus abondantes étant la laminine 411/421 et la laminine 511/521, synthétisées par les cellules stromales de la moelle osseuse humaine. Les isoformes 111, 331 et 332 de la laminine sont également exprimées dans le microenvironnement de la moelle osseuse humaine (Siler, 2000). La laminine 332 est spécifiquement exprimée autour des ostéoblastes primaires et des cellules de type ostéoblaste localisées à la surface de l’os (Uehara, 2017)

LN332 régule négativement l’ostéoclastogenèse et favorise la différenciation ostéogénique

Une publication de chercheurs allemands montre que la laminine 332 favorise l’attachement, et par rapport au plastique, la différenciation ostéogénique était significativement augmentée par la laminine 332 (Mittag, 2012). En outre, il a été démontré que la laminine 332 (inhibe de façon marquée l’ostéoclastogenèse induite par RANKL (Uehara, 2017). Cette suppression serait médiée par la liaison de la laminine aux récepteurs intégrines α3β1, α6β1 et α6β4 (Uehara, 2017 ; Hashimoto, 2006). La laminine 332 est exprimée par les ostéoblastes primaires en culture et la chaîne g2 de la laminine est exprimée transitoirement dans les chondrocytes au cours du développement (Uehara, 2017 ; Hashimoto, 2006). L’expression de la laminine 332 est régulée négativement par les facteurs ostéoclastogènes, ce qui suggère que la LN332 est un nouveau régulateur négatif qui peut définir l’ostéoclastogenèse de manière spatio-temporelle dans les tissus osseux (Uehara, 2017). Il a également été démontré que la laminine 332 supprime la différenciation chondrogénique des CSM-BM sans induire l’apoptose ou inhiber la croissance cellulaire (Hashimoto, 2005 ; Hashimoto, 2006). Cependant, la laminine 332 n’a eu aucun effet sur la différenciation ostéogénique des CSM (Hashimoto, 2006). Ces résultats suggèrent que la laminine 332 peut contribuer au développement des tissus osseux en favorisant la prolifération et en supprimant la différenciation chondrogénique des CSM.

Meilleure adhésion, croissance et prolifération des CSM-BM sur LN511 et LN521

La laminine 511 et 521 sont les isoformes les plus abondantes dans la moelle osseuse et il a été démontré que les cellules souches mésenchymateuses dérivées de la moelle osseuse (CSM-BM) cultivées in vitro synthétisent α5, α4, α3, α1 et β2 à la quantité significative (Seeger, 2015 ; Siler, 2000 ; Hashimoto, 2006). Naturellement, il a été démontré que les laminines 511 et 521 ont de fortes interactions adhésives avec les lignées de cellules CD34+ humaines (Siler, 2000). Cependant, les CSM ne s’attachent pas bien aux laminines 111, 211 et 221 (Sun, 2017). Les laminines 511, 521 et 332 favorisent le plus fort taux de croissance et de prolifération des CSM-BM et affectent l’activité mitogénique et la migration de ces cellules via la liaison aux intégrines α6β1 et α3β1 (Siler, 2000 ; Sun, 2017, Hashimoto, 2005 ; Hashimoto, 2006). Dans une publication récente de Yang et Xiao, les auteurs présentent un protocole de culture de MSC de moelle osseuse (BM-MSCs) sur la laminine 521 et la laminine 511. Les deux isoformes de laminine montrent une fixation significativement plus rapide et plus forte par rapport aux puits non revêtus et supportent l’ensemencement d’un nombre de cellules plus faible par rapport aux plaques non revêtues (Yang et Xiao, 2016). Lors de l’étude des effets de différents revêtements ECM pour la formation de feuilles de cellules, le résultat a montré le plus grand succès pour la laminine 521 (Jiang, 2016). Les cellules souches mésenchymateuses de moelle osseuse (BMSC) cultivées sur des films de nanoparticules de TiO2 recouverts de laminine 521 se sont rapidement attachées et répandues et ont formé une cellule intacte avec une bonne viabilité améliorant l’ostéogenèse. Par rapport au grattage mécanique, cette méthode induite par la lumière fournit une stratégie plus robuste pour fabriquer des complexes feuille-implant BMSC avec une meilleure survie et une ostéogenèse améliorée (Jiang, 2016).