Low-dose pesticide mixture induces senescence in normal mesenchymal stem cells (MSC) and promotes tumorigenic phenotype in premalignant MSC

Humans are chronically exposed to multiple environmental pollutants such as pesticides with no significant evidence about the safety of such poly-exposures. We exposed mesenchymal stem cells (MSC) to very low doses of mixture of seven pesticides frequently detected in food samples for 21 days in vitro. We observed a permanent phenotype modification with a specific induction of an oxidative stress-related senescence. Pesticide mixture also induced a shift in MSC differentiation towards adipogenesis but did not initiate a tumorigenic transformation. In modified MSC in which a premalignant phenotype wasinduced, the exposure to pesticide mixture promoted tumorigenic phenotype both in vitro andin vivo after cell implantation, in all nude mice. Our results suggest that a commoncombination of pesticides can induce a premature ageing of adult MSC, and as such couldaccelerate age-related diseases. Exposure to pesticide mixture may also promote thetumorigenic transformation in a predisposed stromal environment

Severe Compromise of Preosteoblasts in a Surgical Mouse Model of Bisphosphonate-Associated Osteonecrosis of the Jaw.

Objectives: The effect of amino-bisphosphonates on osteoblastic lineage and its potential contribution to the pathogenesis of bisphosphonate-associated osteonecrosis of the jaw (BONJ) remain controversial. We assessed the effects of zoledronic acid (ZOL) on bone and vascular cells of the alveolar socket using a mouse model of BONJ. Material and Methods: Thirty-two mice were treated twice a week with either 100 μg/kg of ZOL or saline for 12 weeks. The first left maxillary molar was extracted at the third week. Alveolar sockets were assessed at both 3 weeks (intermediate) and 9 weeks (long-term) after molar extraction by semi-quantitative histomorphometry for empty lacunae, preosteoblasts (Osterix), osteoclasts (TRAP), and pericyte-like cells (CD146). Also, the bone microarchitecture was assessed by micro-CT. Results: Osteonecrotic-like lesions were observed in 21% of mice. Moreover, a decreased number of preosteoblasts contrasted with the increased number of osteoclasts at both time points. In addition, osteoclasts display multinucleation and detachment from the endosteal surface. Furthermore, the number of pericyte-like cells increased at the intermediate time point. The alveolar bone mass increased exclusively with long-term ZOL treatment. Conclusion: The severe imbalance between bone-forming cells and bone-resorbing cells showed in this study could contribute to the pathogenesis of BONJ

Cartographie des forêts anciennes de France : objectifs, bilan et perspectives

Il y a dix ans démarraient les premiers travaux de vectorisation, à l'échelle régionale, des forêts de la carte d'Etat-Major, en vue de l'établissement d'une carte nationale des forêts à longue continuité de l'état boisé. Où en est-on aujourd'hui ? Nous faisons le point de l'avancement des travaux et en tirons les premiers enseignements, en répondant aux questions suivantes : Quels sont les définitions et concepts sous-jacents à ces travaux ? Pourquoi cartographier les forêts dites "anciennes" ou "récentes" ? L'analyse des institutions ayant réalisé le travail montre que ce sont principalement les milieux de la conservation qui ont été moteurs dans ces travaux. Mais la production et la qualité des produits bois sont aussi concernés par cette cartographie. Le rôle actuel de puits de carbone des forêts françaises ne peut par exemple se comprendre qu'au travers de cette dynamique forestière ancienne. Pourquoi une focalisation sur la première moitié du XIXe siècle comme date de référence ? Que signifie la notion de minimum forestier ? Quelles en sont les limites ? Quels sont les supports de données les plus intéressantes pour cette cartographie ? Pourquoi la carte d'Etat-Major est une source particulière d'information, dans l'objectif de la cartographie des forêts anciennes, parmi la multitude de cartes ou statistiques disponibles à différentes dates et échelles ? Quelles sont les méthodes d'acquisition de la donnée ? Quelle est la précision spatiale des cartes d'occupation du sol obtenues ? Les principaux problèmes posés par l'utilisation de la carte d'Etat-Major seront présentés, ainsi que la façon dont différents projets y ont répondu. Quels résultats ont été obtenus ? Nous reviendrons entre autres sur l'estimation de la surface forestière française à la date de son minimum. Les cartes déjà réalisées, sur 33% du territoire, permettent de dessiner avec précision et de comparer les changements d'occupation du sol dans différentes régions de France, en termes de pourcentage de déboisement, reboisement et taux de forêt ancienne dans la forêt actuelle. Les évolutions du couvert forestier issues d'autres sources non cartographiques sont-elles confirmées ? Le lien avec le type de propriété foncière est particulièrement intéressant à analyser. Dans plusieurs zones de France (Pyrénées, Luberon, Alpes, Lorraine, Nord-Pas-de-Calais...) ont été réalisés des croisements entre ces cartes et les bases de données régionales de relevés floristiques (Inventaire forestier national, conservatoires botaniques). Ce nouveau type d'analyse permet d'identifier rapidement les espèces végétales liées à la continuité de l'état boisé, dites espèces de forêts anciennes, et les traits de vie qui leur sont associés. Nous présenterons une synthèse de ces résultats. Dans la moitié des zones déjà cartographiées, ce sont toutes les occupations du sol anciennes qui ont été numérisées et non seulement les forêts. Nous évoquerons l'intérêt de ce cadastre ancien, au-delà des seules questions forestières, pour le suivi de la dynamique à long terme des prairies, des milieux humides, des vignes ou des milieux urbanisés. Les techniques de vectorisation des occupations anciennes du sol évoluent vers une simplification et une accélération qui laisse présager une fin du travail plus rapide que prévue initialement, parfois au détriment de la qualité. L'extension à la France entière permettra une vision à la fois à petite échelle mais localement précise des mouvements des masses forestières. Nous discuterons les perspectives de recherche et les développements en cours, ouverts par ces progrès

Régulation de l’expression de KCNN1 par EWS-FLI1: rôle dans le développement du sarcome d’Ewing

Le sarcome d’Ewing est la seconde tumeur osseuse primitive maligne en termes de prévalence et touche principalement l’adolescent et le jeune adulte. En dépit des progrès thérapeutiques cette tumeur présente un taux de survie à 5 ans de 30% lorsque des métastases sont présentes au diagnostique. Une des caractéristiques principales de ces tumeurs réside dans la présence d’une translocation chromosomique, entre un gène de la famille EWS et un gène de la famille ETS, donnant dans 85% un gène de fusion codant pour la protéine EWS-FLI1. Dans ce contexte nous avons étudié l’expression d’un canal potassique activé par le calcium de faible conductance le canal SK1. Les canaux potassiques sont des protéines transmembranaires assurant le passage sélectif des ions K+ à travers la bicouche phospholipidique. Il s’agit d’un groupe de 70 membres assurant un grand nombre de fonctions biologiques, et dont certains d’entre eux ont été décrits comme étant impliqués dans le processus de tumorigenèse. Lors de ce travail nous nous sommes tout d'abord intéressés à étudier l’expression du canal SK1 au niveau transcriptionnel et protéique dans des lignées cellulaires d’ostéosarcome et de sarcome d’Ewing. Nous avons ensuite étudié la régulation de KCNN1 par EWS-FLI1. A l’aide d’expérience de gènes rapporteur, de délétions en 5’ du promoteur mais aussi d’immuno-précipitation de la chromatine, nous avons pu mettre en évidence le rôle majeur de la région -1176 à -1005 en amont du site d’initiation dans la régulation de KCNN1 par EWS-FLI1. De plus nous avons pu optimiser les conditions expérimentales optimales d’expérience de « gel retard » pour identifier précisément l’élément de réponse du promoteur de KCNN1 à EWS-FLI. Nous avons finalement mis en évidence dans nos premières expériences in vitro et in vivo que l’expression de KCNN1 semble impliquée dans le contrôle de la prolifération cellulaire

Pre-clinical studies of bone regeneration with human bone marrow stromal cells and biphasic calcium phosphate.

International audienceRepair of large bone defects remains a significant clinical challenge. Bone marrow stromal cells (BMSCs), a subset of which is known as bone marrow-derived mesenchymal stem cells, show therapeutic potential for bone regeneration. However, their isolation, expansion and implantation will need to be conducted under good manufacturing practices (GMP) at separate locations. An investigation which mimics this clinical scenario where large bone defects shall be regenerated is required before clinical trials can be initiated. Seven batches of 100 million human ex-vivo expanded BMSCs from five donors were transported fresh in syringes from a GMP facility in Germany to France. BMSCs were mixed with biphasic calcium phosphate (BCP) biomaterial prior to subcutaneous implantation in nude mice. The capacity of BMSCs in unison with BCP to regenerate critical sized cranial bone defects was also evaluated. BMSCs expressing luciferase were used to assess the viability and bio-distribution of implanted cells. In situ hybridization, using the human-specific repetitive Alu sequence, was performed for the identification of human cells in explants. Eight weeks after implantation of BMSCs, mineralized bone containing mature bone marrow territories was formed in ectopic sites and in calvaria defects. Significant loss of cell viability was observed by bioluminescence imaging and only 1.5 percent of the initial number of transplanted cells remained after 37 days. After eight weeks, while explants were comprised primarily of host cells, there were also human cells attached along the periphery of BCP and embedded in osteocyte lacunae dispersed throughout the newly formed bone matrix. This study demonstrates the safety and efficacy of BMSC/BCP combinations and provides crucial information for the implementation of BMSC therapy for bone regeneration

Hypoxia exerts differential effects on the chondrogenic and osteogenic differentiation of human adipose-derived mesenchymal stem cells

International audienc

Hemophilia A and B mice, but not VWF -/-mice, display bone defects in congenital development and remodeling after injury: Bone health in FVIII FIX and VWF deficient mice

International audienceWhile joint damage is the primary co-morbidity of hemophilia, osteoporosis and osteopenia are also observed. Coagulation factor VIII deficient (FVIII-/-) mice develop an osteoporotic phenotype in the absence of induced hemarthrosis that is exacerbated two weeks after an induced joint injury. Here we have compared comprehensively the bone health of clotting factor VIII, factor IX, and Von Willebrand Factor knockout (FVIII-/-, FIX-/-, and VWF-/- respectively) mice both in the absence of joint hemorrhage and following induced joint injury. We found FVIII-/- and FIX-/- mice, but not VWF-/- mice, developmentally have an osteoporotic phenotype. Unilateral induced hemarthrosis causes further bone damage in both FVIII-/- and FIX-/- mice, but has little effect on VWF-/- bone health, indicating that the FVIII.VWF complex is not required for normal bone remodeling in vivo. To further investigate the bone healing following hemarthrosis in hemophilia we examined a two week time course using microCT, serum chemistry, and histological analysis. Elevated ratio of osteoprotegerin (OPG)/receptor activator of nuclear factor-kappa B ligand (RANKL), increased osterix+ osteoblastic cells, and decreased smoothness of the cortical bone surface were evident within several days of injury, indicative of acute heterotopic mineralization along the cortical surface. This was closely followed by increased interleukin-6 (IL-6) levels, increased osteoclast numbers, and significant trabecular bone loss. Uncoupled and disorganized bone formation and resorption continued for the duration of the study resulting in significant deterioration of the joint. Further elucidation of the shared mechanisms underlying abnormal bone homeostasis in the absence of FVIII or FIX is needed to guide evidence-based approaches to the screening and treatment of the prevalent bone defects in hemophilia A and B

Osteoblasts mineralization and collagen matrix are conserved upon specific Col1a2 silencing

Abstract Classical osteogenesis imperfecta (OI) is an inherited rare brittle bone disease caused by dominant mutations in the COL1A1 or COL1A2 genes, encoding for the α chains of collagen type I. The definitive cure for the disease will require a gene therapy approach, aimed to correct or suppress the mutant allele. Interestingly, individuals lacking α2(I) chain and synthetizing collagen α1(I)3 homotrimers do not show bone phenotype, making appealing a bone specific COL1A2 silencing approach for OI therapy. To this aim, three different Col1a2-silencing RNAs (siRNAs), −3554, −3825 and −4125, selected at the 3′-end of the murine Col1a2 transcript were tested in vitro and in vivo. In murine embryonic fibroblasts Col1a2-siRNA-3554 was able to efficiently and specifically target the Col1a2 mRNA and to strongly reduce α2(I) chain expression. Its efficiency and specificity were also demonstrated in primary murine osteoblasts, whose mineralization was preserved. The efficiency of Col1a2-siRNA-3554 was proved also in vivo. Biphasic calcium phosphate implants loaded with murine mesenchymal stem cells were intramuscularly transplanted in nude mice and injected with Col1a2-siRNA-3554 three times a week for three weeks. Collagen α2 silencing was demonstrated both at mRNA and protein level and Masson's Trichrome staining confirmed the presence of newly formed collagen matrix. Our data pave the way for further investigation of Col1a2 silencing and siRNA delivery to the bone tissue as a possible strategy for OI therapy