Altération de l’interaction entre la PTH et LRP6 dans les ostéoblastes humains arthrosiques via DKK2

L’ostéoarthrose (OA) se caractérise par une perte du cartilage articulaire, une sclérose osseuse, et une inflammation de la membrane synoviale. Des études in vivo et in vitro indiquent que les modifications du tissu osseux sont responsables de la perte du cartilage articulaire. Les ostéoblastes (Ob) OA présentent une réduction de la réponse à l’hormone parathyroïdienne (PTH), un signal anabolique important pour le tissu osseux, versus les Ob normaux. Le récepteur à la PTH (PTH-R) interagit avec le LRP6, le récepteur des ligands Wnts, et les antagonistes Dickkopf (DKK) bloquent cette interaction. Puisque le niveau de DKK2 est élevé en réponse au TGF-β1 dans les OA Ob, nous proposons que DKK2 altère l’interaction LRP6/PTH-R, le recyclage de PTH-R, et inhibe la réponse à la PTH. Nous avons utilisé des Ob OA et normaux humains en culture primaire. L’expression de PTH-R, LPR6 et DKK2 est mesurée par RT-PCR. Les niveaux protéiques de LRP6, PTH-R et DKK2 ont été déterminés par immunobuvardage. L’inhibition de DKK2 s’est effectuée par siRNA et l’AMP cyclique (AMPc) a été mesurée par ELISA. L’effet de TGF-β1 sur l’expression de DKK2 et PTH-R a été testé sur des cellules d’ostéosarcome SaOS-2. L’expression de PTH-R et LRP6 est similaire entre Ob normaux et OA, mais le niveau protéique de PTH-R est réduit dans les Ob OA. Par contre, l’expression et la production de DKK2 sont plus élevées dans les Ob OA. L’inhibition de DKK2 ne modifia pas l’expression de LRP6 et PTH-R dans les Ob OA mais a augmenté le niveau protéique de PTH-R détecté par immunobuvardage alors que celui de LRP-6 demeura inchangé. L’inhibition de DKK2 dans les Ob OA entraîna une augmentation de PTH-R dans la fraction membranaire et une diminution de la fraction intracellulaire. Les résultats de l'inhibition de la voie de clathrine par le triflupromazine ont montré une expression accrue du récepteur PTH dans la fraction membranaire qui peut être due à l'inhibition de sa dégradation par la voie de clathrine. L’induction de DKK2 dans les cellules SaOS-2 par TGF-β1 entraîna l’inhibition de PTH-R mais non celle de LRP6. L’inhibition de DKK2 dans les Ob OA a stimulé la production d’AMPc en réponse à la PTH par les Ob OA. En outre, le traitement de TGF-β1 dans les cellules SaOS-2 réduit la production d'AMPc en réponse à la PTH.Ces résultats démontrent que les niveaux élevés de DKK2, via l’inhibition de la signalisation Wnt/bcaténine, sont aussi responsables de l’altération de la réponse à la PTH observée dans les Ob OA. Le niveau élevé de DKK2 diminue spécifiquement l’affichage membranaire de PTH-R dans ces cellules et non son expression. Ces résultats suggèrent donc une altération du cross-talk entre LRP6 et PTH-R dans les Ob OA en lien avec leur niveau de DKK2.

Genetic analyses in a sample of individuals with high or low BMD shows association with multiple Wnt pathway genes

INTRODUCTION Although the high heritability of BMD variation has long been established, few genes have been conclusively shown to affect the variation of BMD in the general population. Extreme truncate selection has been proposed as a more powerful alternative to unselected cohort designs in quantitative trait association studies. We sought to test these theoretical predictions in studies of the bone densitometry measures BMD, BMC, and femoral neck area, by investigating their association with members of the Wnt pathway, some of which have previously been shown to be associated with BMD in much larger cohorts, in a moderate-sized extreme truncate selected cohort (absolute value BMD Z-scores = 1.5-4.0; n = 344). MATERIALS AND METHODS Ninety-six tag-single nucleotide polymorphism (SNPs) lying in 13 Wnt signaling pathway genes were selected to tag common genetic variation (minor allele frequency [MAF] > 5% with an r(2) > 0.8) within 5 kb of all exons of 13 Wnt signaling pathway genes. The genes studied included LRP1, LRP5, LRP6, Wnt3a, Wnt7b, Wnt10b, SFRP1, SFRP2, DKK1, DKK2, FZD7, WISP3, and SOST. Three hundred forty-four cases with either high or low BMD were genotyped by Illumina Goldengate microarray SNP genotyping methods. Association was tested either by Cochrane-Armitage test for dichotomous variables or by linear regression for quantitative traits. RESULTS Strong association was shown with LRP5, polymorphisms of which have previously been shown to influence total hip BMD (minimum p = 0.0006). In addition, polymorphisms of the Wnt antagonist, SFRP1, were significantly associated with BMD and BMC (minimum p = 0.00042). Previously reported associations of LRP1, LRP6, and SOST with BMD were confirmed. Two other Wnt pathway genes, Wnt3a and DKK2, also showed nominal association with BMD. CONCLUSIONS This study shows that polymorphisms of multiple members of the Wnt pathway are associated with BMD variation. Furthermore, this study shows in a practical trial that study designs involving extreme truncate selection and moderate sample sizes can robustly identify genes of relevant effect sizes involved in BMD variation in the general population. This has implications for the design of future genome-wide studies of quantitative bone phenotypes relevant to osteoporosis.

Homologous feeder cells support undifferentiated growth and pluripotency in monkey embryonic stem cells

In the present study, five homologous feeder cell lines were developed for the culture and maintenance of rhesus monkey embryonic stem cells (rESCs). Monkey ear skin fibroblasts (MESFs), monkey oviductal fibroblasts (MOFs), monkey follicular granulosa fibroblast-like (MFG) cells, monkey follicular granulosa epithelium-like (MFGE) cells, and clonally derived fibroblasts from MESF (CMESFs) were established and compared with the ability of mouse embryonic fibroblasts (MEFs) to support rESC growth. MESF, MOF, MFG, and CMESF cells, but not MFGE cells, were as good as or better than MEFs in supporting undifferentiated growth while maintaining the differentiation potential of the rESCs. In an effort to understand the unique properties of supportive feeder cells, expression levels for a number of candidate genes were examined. MOF, MESF, and MEF cells highly expressed leukemia inhibitory factor, ciliary neurotrophic factor, basic fibroblast growth factor, stem cell factor, transforming growth factor PI, bone morphogenetic protein 4, and WNT3A, whereas WNT2, WNT4, and WNT5A were downregulated, compared with MFGE cells. Additionally, all monkey feeder cell lines expressed Dkk1 and LRP6, antagonists of the WNT signaling pathway, but not WNT1, WNT8B, or Dkk2. rESCs grown on homologous feeders maintained normal karyotypes, displayed the characteristics of ESCs, including morphology, alkaline phosphatase, Oct4, the cell surface markers stage-specific embryonic antigen (SSEA)-3, SSEA-4, tumor-related antigen (TRA)-1-60, and TRA-1-81, and formed cystic embryoid bodies in vitro that included differentiated cells representing the three major germ layers. These results indicate that the four homologous feeder cell lines can be used to support the undifferentiated growth and maintenance of pluripotency in rESCs.

Association of common gene variants in the WNT/β-catenin pathway with colon cancer recurrence

Wnt/β-catenin signaling has a central role in the development and progression of most colon cancers (CCs). Germline variants in Wnt/β-catenin pathway genes may result in altered gene function and/or activity, thereby causing inter-individual differences in relation to tumor recurrence capacity and chemoresistance. We investigated germline polymorphisms in a comprehensive panel of Wnt/β-catenin pathway genes to predict time to tumor recurrence (TTR) in patients with stage III and high-risk stage II CC. A total of 234 patients treated with 5-fluorouracil-based chemotherapy were included in this study. Whole-blood samples were analyzed for putative functional germline polymorphisms in SFRP3, SFRP4, DKK2, DKK3, Axin2, APC, TCF7L2, WNT5B, CXXC4, NOTCH2 and GLI1 genes by PCR-based restriction fragment-length polymorphism or direct DNA sequencing. Polymorphisms with statistical significance were validated in an independent study cohort. The minor allele of WNT5B rs2010851 T>G was significantly associated with a shorter TTR (10.7 vs 4.9 years; hazard ratio: 2.48; 95% CI, 0.96-6.38; P=0.04) in high-risk stage II CC patients. This result remained significant in multivariate Cox's regression analysis. This study shows that the WNT5B germline variant rs2010851 was significantly identified as a stage-dependent prognostic marker for CC patients after 5-fluorouracil-based adjuvant therapy.

Le rôle de la signalisation Wnt dans le phénotype anormal des ostéoblastes ostéoarthrosiques

L’ostéoarthrose (OA) est une pathologie de forte incidence affectant les articulations. Elle est caractérisée principalement par une dégradation du cartilage articulaire, un déséquilibre au niveau du remodelage osseux et une sclérose de l’os sous-chondral. L’étiologie de cette pathologie reste encore méconnue, cependant il semble de plus en plus que tous les tissus composant l’articulation soient affectés dans cette pathologie. L’importance du rôle de l’os dans le développement de l’OA est incontestable et représente donc une cible thérapeuthique intéressante. Des études effectuées par tomodensitométrie ont démontré une structure et une organisation anormales du tissu osseux des patients OA. Parallèlement, les cultures primaires d’ostéoblastes (Ob) humains OA issus de l’os sous-chondral démontrent un phénotype altéré et une faible minéralisation in vitro. La signalisation Wnt, essentielle dans l’embryogenèse, a montré avoir un rôle clé dans la régulation de l’ostéogenèse en régulant notamment la différenciation terminale des Ob. Le facteur de croissance transformant-β1 (TGF-β1), un facteur agissant notamment sur la prolifération et sur le début de la différenciation des Ob, est surexprimé par les Ob OA et pourrait moduler cette signalisation. Aussi, deux populations de patients OA peuvent être différenciées in vitro par la production de prostaglandines E2 (PGE2) par leurs Ob et les PGE2, dans une étude sur le cancer colorectal, ont montré moduler la signalisation Wnt. Notre hypothèse de travail est que l’activation de la voie de signalisation Wnt/β-caténine est diminuée dans les Ob OA. Cette diminution est responsable de la sous-minéralisation et de l’altération du phénotype des Ob humains OA. Par ailleurs, DKK2, dont l’expression est contrôlée par TGF-β1, est responsable de la diminution de l’activité Wnt/β-caténine et les PGE2 peuvent en partie corriger cette situation. L’objectif général de cette étude est d’une part, de démontrer le rôle de TGF-β1, DKK2 et de PGE2 sur l’altération de la signalisation Wnt/β-caténine et d’autre part, de démontrer le lien entre TGF-β1 et DKK2 et l’effet de ces derniers sur le phénotype des Ob. Dans cette étude on a montré que la signalisation canonique Wnt est altérée dans les Ob OA et que cela était responsable de l’altération du phénotype des Ob OA. On a montré, parmi les acteurs de la signalisation Wnt, que l’expression de l’antagoniste Dickkopf-1 (DKK1) était relativement similaire entre les Ob OA et normaux contrairement à celle de l’antagoniste DKK2 qui était augmentée et à celle de l’agoniste Wnt7B qui était diminuée dans les Ob OA. On a également montré que les PGE2 pouvaient potentialiser l’activité de la signalisation Wnt dans les Ob OA. L’inhibition de DKK2 a permis d’augmenter l’activité de la signalisation Wnt et de corriger le phénotype anormal ainsi que d’augmenter la minéralisation des Ob OA. L’inhibition de TGF-β1, un facteur aussi surexprimé dans les Ob OA, a également permis la correction du phénotype et l’augmentation de la minéralisation dans les Ob OA. L’inhibition de TGF-β1 a aussi menée à l’inhibition de DKK2. Le contraire ne fût pas observé démontrant ainsi la régulation de DKK2 par TGF-β1. En conclusion, la signalisation canonique Wnt est diminuée dans les Ob OA et cela est dû au niveau élevé de DKK2 dans ces Ob. TGF-β1 régule positivement DKK2 et donc la surexpression de TGF-β1 entraîne celle de DKK2 ce qui a pour conséquences d’altérer le phénotype des Ob. Les PGE2 ont aussi montré pouvoir potentialiser l’activité de la signalisation Wnt et auraient donc un rôle positif. Ensemble, ces données suggèrent que ces altérations au niveau des Ob OA pourraient être responsables de la structure osseuse anormale observée chez les patients OA.