Une fois activés, les ostéoclastes se déplacent vers des zones de microfracture dans l’os par chimiotaxie. Les ostéoclastes se trouvent dans de petites cavités appelées lacunes de Howship, formées à partir de la digestion de l’os sous-jacent. La zone d’étanchéité est la fixation de la membrane plasmique de l’ostéoclaste à l’os sous-jacent. Les zones d’étanchéité sont délimitées par des ceintures de structures d’adhérence spécialisées appelées podosomes. La fixation à la matrice osseuse est facilitée par les récepteurs d’intégrine, tels que avß3, via le motif d’acide aminé spécifique Arg-Gly-Asp dans les protéines de la matrice osseuse, telles que l’ostéopontine., L’ostéoclaste libère des ions hydrogène par l’action de l’anhydrase carbonique (H2O + CO2 → HCO3 – + H+) à travers la bordure ébouriffée dans la cavité résorptive, acidifiant et aidant à la dissolution de la matrice osseuse minéralisée en Ca2+, H3PO4, H2CO3, eau et autres substances. Un dysfonctionnement de l’anhydrase carbonique a été documenté pour provoquer certaines formes d’ostéopétrose. Les ions hydrogène sont pompés contre un gradient de concentration élevé par des pompes à protons, en particulier une ATPase vacuolaire unique. Cette enzyme a été ciblée dans la prévention de l’ostéoporose., De plus, plusieurs enzymes hydrolytiques, telles que les membres des groupes cathepsine et métalloprotéase matricielle (MMP), sont libérées pour digérer les composants organiques de la matrice. Ces enzymes sont libérées dans le compartiment par les lysosomes. Parmi ces enzymes hydrolytiques, la cathepsine K est la plus importante.
cathepsine K et autres cathepsinsEdit
la cathepsine K est une protéase de cystéine collagénolytique, de type papaïne, principalement exprimée dans les ostéoclastes et sécrétée dans la fosse résorptive., La cathepsine K est la principale protéase impliquée dans la dégradation du collagène de type I et d’autres protéines non collagènes. Les Mutations du gène de la cathepsine K sont associées à la pycnodysostose, une maladie ostéopétrotique héréditaire, caractérisée par un manque d’expression fonctionnelle de la cathepsine K. Les études Knockout de la cathepsine K chez la souris conduisent à un phénotype ostéopétrotique, qui est partiellement compensé par une expression accrue de protéases autres que la cathepsine K et une ostéoclastogenèse améliorée.
la Cathepsine K a une activité enzymatique optimale dans des conditions acides., Il est synthétisé comme une proenzyme avec un poids moléculaire de 37kda, et lors de l’activation par clivage autocatalytique, est transformé en la forme mature et active avec un poids moléculaire de ~27kda.
lors de la polarisation de l’ostéoclaste sur le site de résorption, la cathepsine K est sécrétée de la bordure ébouriffée dans la fosse résorptive. La cathepsine K transmigrate à travers la bordure ébouriffée par des vésicules intercellulaires et est ensuite libérée par le domaine sécrétoire fonctionnel., Dans ces vésicules intercellulaires, la cathepsine K, ainsi que les espèces réactives de L’oxygène générées par le piège, dégradent davantage la matrice extracellulaire osseuse.
Plusieurs autres cathepsines sont exprimées dans les ostéoclastes, y compris les cathepsines B, C, D, E, G et L. La fonction de ces protéases cystéine et aspartiques est généralement inconnue dans l’os, et elles sont exprimées à des niveaux beaucoup plus faibles que la cathepsine K.,
des études sur des souris knockout de cathepsine L ont été mixtes, avec un rapport de réduction de l’os trabéculaire chez des souris knockout de cathepsine l homozygotes et hétérozygotes par rapport à des souris de type sauvage et un autre rapport ne trouvant aucune anomalie squelettique.
métalloprotéinases matricielles edit
Les métalloprotéinases matricielles (MMP) comprennent une famille de plus de 20 endopeptidases zinc-dépendantes., Le rôle des métalloprotéinases matricielles (MMP) dans la biologie des ostéoclastes est mal défini, mais dans d’autres tissus, ils ont été liés à des activités favorisant les tumeurs, telles que l’activation des facteurs de croissance et sont nécessaires pour les métastases tumorales et l’angiogenèse.
MMP9 est associé au microenvironnement osseux. Il est exprimé par les ostéoclastes, et est connu pour être nécessaire pour la migration des ostéoclastes et est une gélatinase puissante. Les souris transgéniques dépourvues de MMP-9 développent des défauts dans le développement osseux, l’angiogenèse intra-osseuse et la réparation des fractures.,
on pense que MMP-13 est impliqué dans la résorption osseuse et dans la différenciation des ostéoclastes, car les souris knockout ont révélé une diminution du nombre d’ostéoclastes, une ostéopétrose et une diminution de la résorption osseuse.
Les MMP exprimés par l’ostéoclaste comprennent MMP-9, -10, -12 et -14. mis à part MMP-9, on sait peu de choses sur leur pertinence pour l’ostéoclaste, cependant, des niveaux élevés de MMP-14 sont trouvés dans la zone de scellement.
physiologie des Ostéoclastesmodifier
dans les années 1980 et 90, la physiologie des ostéoclastes typiques a été étudiée en détail., Avec l’isolement de la bordure ébouriffée, le transport ionique à travers elle a été étudié directement en détail biochimique. Le transport d’acide dépendant de l’énergie a été vérifié et la pompe à protons postulée purifiée. Avec la culture réussie des ostéoclastes, il est devenu évident qu’ils sont organisés pour soutenir le transport massif de protons pour l’acidification du compartiment de résorption et la solubilisation du minéral osseux. Cela comprend la perméabilité à la cl de bordure ébouriffée pour contrôler le potentiel membranaire et l’échange Cl−/HCO3 basolatéral pour maintenir le pH cytosolique dans des plages physiologiquement acceptables.,>
l’efficacité de sa sécrétion d’ions dépend de la formation par l’ostéoclaste d’une étanchéité efficace autour du compartiment de résorption. Le positionnement de cette « zone d’étanchéité » semble être médié par des intégrines exprimées sur la surface des ostéoclastes. Avec la zone d’étanchéité en place,l’ostéoclaste multinucléé se réorganise. Le développement de la membrane ébouriffée hautement invaginée apposant le compartiment de résorption permet une activité sécrétoire massive., En outre, il permet la transcytose vésiculaire du collagène minéral et dégradé de la bordure ébouriffée à la membrane libre de la cellule, et sa libération dans le compartiment extracellulaire. Cette activité complète la résorption osseuse, et les composants minéraux et les fragments de collagène sont libérés dans la circulation générale.
Régulationedit
les ostéoclastes sont régulés par plusieurs hormones, dont l’hormone parathyroïdienne (PTH) de la glande parathyroïde, la calcitonine de la glande thyroïde et le facteur de croissance interleukine 6 (Il-6)., Cette dernière hormone, L’IL-6, est l’un des facteurs de la maladie ostéoporose, qui est un déséquilibre entre la résorption osseuse et la formation osseuse. L’activité des ostéoclastes est également médiée par l’interaction de deux molécules produites par les ostéoblastes, à savoir l’ostéoprotégérine et le ligand de rang. Notez que ces molécules régulent également la différenciation de l’ostéoclaste.