Rôle de la phosphatase alcaline osseuse d'embryon de poulet dans les processus de minéralisation (influence des substrats et du pied d'ancrage)

Le tisseux osseux est composé d'une matrice extracellulaire calcifiée dont les propriétés permettent d'assurer trois fonctions : une fonction mécanique assurant le support du poids de l'organisme, une fonction de protection des organes essentiels, et une fonction métabolique liée à la capacité de stocker des minéraux, en particulier le calcium et le phosphate. Nous avons étudié le rôle de la phosphate alcaline (PAL) et de certains substrats phosphorylés dans le processus de minéralisation. A partir de la PAL de fémur d'embryons de poulet purifiée par chromatographie hydrophobe, nous avons réalisé des expériences de minéralisation en présence de différents substrats phosphorylés (Bêta-glycérophosphate, créatine phosphate, sucres phosphates, AMP, ADP, ATP) à deux pH différents 7,2 et 7,8. Trois types de PAL osseuse ont été utilisées PAL+GPI, PAL-GPI, PAL+GPI incorporée dans des liposomes (phosphatidylcholine). A l'issue de ces expériences de minéralisation nous avons caractérisé chimiquement les cristaux de phosphate de calcium obtenus par la détermination du rapport Ca2+/Pi et physiquement par diffraction des rayons X et spectroscopie infrarouge. Les résultats obtenus montrent un certain nombre de différences en ce qui concerne la cinétique d'apparition des cristaux de phosphate de calcium (hydroxypatite) en fonction du type de substrat utilisé. L'ADP et l'ATP ne donnent pas de structures cristallines bien définies. Le rôle du pH quant à lui n'intervient que dans dans la cinétique d'obtention de l'hydroxypatite. L'étude de la formation de phosphates minéraux à partir de PAL purifiée dans un milieu reconstitué in vitro produit également des cristaux d'hydroxypatite, toutefois la cinétique de formation de ces structures minérales est plus lente que celle obtenue en présence de la PAL seule purifiée. Des analyses électrophorétiques de la PAL d'embryons de poulet montrent l'apparition de plusieurs isoformes liées à des modifications post-traductionnelles. De telles modifications peuvent jouer un rôle dans le processus de minéralisation. Ces travaux devraient permettre de mieux comprendre les phénomènes physiologiques de la perte osseuse en particulier chez les personnes âgées et d'envisager de nouveaux moyens de prévention basés sur les mécanismes biochimiques concernant le remodelage osseux.LYON1-BU.Sciences (692662101) / SudocSudocFranceF

The roles of annexins and alkaline phosphatase in mineralization process.

In this review the roles of specific proteins during the first step of mineralization and nucleation are discussed. Mineralization is initiated inside the extracellular organelles-matrix vesicles (MVs). MVs, containing relatively high concentrations of Ca2+ and inorganic phosphate (Pgi), create an optimal environment to induce the formation of hydroxyapatite (HA). Special attention is given to two families of proteins present in MVs, annexins (AnxAs) and tissue-nonspecific alkaline phosphatases (TNAPs). Both families participate in the formation of HA crystals. AnxAs are Ca2+- and lipid-binding proteins, which are involved in Ca2+ homeostasis in bone cells and in extracellular MVs. AnxAs form calcium ion channels within the membrane of MVs. Although the mechanisms of ion channel formation by AnxAs are not well understood, evidence is provided that acidic pH or GTP contribute to this process. Furthermore, low molecular mass ligands, as vitamin A derivatives, can modulate the activity of MVs by interacting with AnxAs and affecting their expression. AnxAs and other anionic proteins are also involved in the crystal nucleation. The second family of proteins, TNAPs, is associated with Pi homeostasis, and can hydrolyse a variety of phosphate compounds. ATP is released in the extracellular matrix, where it can be hydrolyzed by TNAPs, ATP hydrolases and nucleoside triphosphate (NTP) pyrophosphohydrolases. However, TNAP is probably not responsible for ATP-dependent Ca2+/phosphate complex formation. It can hydrolyse pyrophosphate (PPi), a known inhibitor of HA formation and a byproduct of NTP pyrophosphohydrolases. In this respect, antagonistic activities of TNAPs and NTP pyrophosphohydrolases can regulate the mineralization process