La fracture osseuse est une occurrence relativement commune avec un risque à vie de 44% et 25% de rupture d’os pour des femmes et des hommes, respectivement. [1] Bien que le risque puisse varier considérablement selon le sexe et la race, le seul dénominateur commun est une augmentation graduelle du risque avec le vieillissement. Bien que la plupart des fractures de moins de 40 ans soient causées par des accidents, elles sont principalement causées par une densité osseuse réduite supérieure à 55 ans. [2] [3]

Processus de réparation naturelle de l’os

Par nature, les os ont une grande capacité à se régénérer et de nombreuses études ont documenté comment les cellules souches jouent un rôle crucial dans la réparation osseuse. Lorsque les cellules souches sont libérées en réponse à une fracture osseuse et qu’elles atteignent le site de fracture, les facteurs de croissance produits par le tissu blessé déclenchent la transformation des cellules souches en nouveaux vaisseaux sanguins ou cellules osseuses, favorisant la réparation osseuse. [4] Tandis que ce phénomène a lieu tout au long de la vie d’un individu, le nombre de cellules souches dans la circulation diminue avec l’âge et ceci explique en grande partie le déclin significatif de la capacité d’os pour réparer dans les personnes plus âgées. [5] [6]

Comment les cellules souches et les facteurs de croissance peuvent soutenir la réparation osseuse

Dès que la recherche sur les cellules souches a vu le jour au début des années 2000, les scientifiques ont commencé à examiner des façons de puiser dans le potentiel régénérateur des cellules souches adultes pour la réparation osseuse, en particulier chez les personnes âgées touchées par une densité minérale osseuse plus faible et une incidence plus élevée de chirurgies articulaires. Rapidement, le scientifique a documenté le rôle crucial joué par divers facteurs de croissance en attirant des cellules souches au site de rupture et en favorisant la réparation d’os. [7] Dans les cas de rupture osseuse complexe nécessitant la reconstruction, des échafaudages ont été développés dans lesquels divers facteurs de croissance ont été incorporés, qui ont eu comme conséquence la réparation sensiblement améliorée d’os. [8] [9]

Mobilisation endogène des cellules souches pour la réparation osseuse

Compte tenu de la capacité naturelle des cellules souches à migrer vers le site d’une fracture osseuse, les scientifiques ont également étudié l’effet de simplement stimuler la libération de cellules souches de la moelle osseuse sur la réparation osseuse. Ces études ont d’abord été faites chez les animaux et ont révélé que cette approche simple était très prometteuse. La mobilisation endogène des cellules souches (ESCM) a considérablement amélioré le volume osseux, la densité osseuse et la réparation osseuse globale.[10][11][12] Un groupe de scientifiques a même indiqué que la mobilisation des cellules souches pourrait fournir une stratégie alternative efficace à la transplantation cellulaire pour améliorer la régénération osseuse.[13]

Quand cette approche a été répétée chez l’homme, des résultats semblables ont été obtenus.

Une telle étude a été exécutée avec des patients humains subissant des chirurgies complexes de genou. Il a été documenté que le déclenchement de la libération des propres cellules souches des patients a mené à l’amélioration significative de la réparation et de l’intégration d’os de la greffe d’os.[14]

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ESCM et densité osseuse

Un aspect de la santé osseuse qui a été amplement documenté est l’importante diminution de la densité minérale osseuse avec l’âge, en particulier chez les femmes. Bien que de nombreux facteurs contribuent à la diminution de la densité osseuse, comme le manque d’activité physique et les changements hormonaux après la ménopause, un facteur qui est souvent négligé est la diminution liée à l’âge du nombre de cellules souches en circulation , ce qui réduit à son tour la capacité quotidienne des os à réparer et à maintenir une densité saine.[15][16][17] L’augmentation du nombre de cellules souches en circulation en libérant ses propres cellules souches a été documentée pour aider à maintenir la densité osseuse.[18]

Conclusion

Les cellules souches jouent un rôle crucial dans la réparation osseuse, et comme tout autre tissu, il existe un lien entre le nombre de cellules souches en circulation et la capacité des os à réparer. L’augmentation du nombre de cellules souches en circulation pourrait également aider le corps à maintenir une densité osseuse saine.

Sources

[1] Risque résiduel à vie de fractures chez les femmes et les hommes.

Nguyen ND, Ahlborg HG, Center JR, Eisman JA, Nguyen TV.

J Bone Miner Res. 2007 Juin;22(6):781-8.

 

[2] L’évaluation du risque de fracture.

Unnanuntana A, Gladnick BP, Donnelly E, Lane JM.

J Bone Joint Surg Am. 2010 Mar;92(3):743-53.

 

[3] Bureau du chirurgien général (États-Unis). Santé osseuse et ostéoporose : Rapport du chirurgien général. Rockville (MD) : Bureau du chirurgien général (États-Unis); 2004. 5, Le fardeau de la maladie osseuse. Disponible auprès de: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK45502/

 

[4] Mobilisation induite par fracture et incorporation des cellules progénitrices endothéliales dérivées de moelle osseuse pour la guérison d’os.

Matsumoto T, Mifune Y, Kawamoto A, Kuroda R, Shoji T, Iwasaki H, Suzuki T, Oyamada A, Horii M, Yokoyama A, Nishimura H, Lee SY, Miwa M, Doita M, Kurosaka M, Asahara T.

J Cellule Physiol. 2008 avril;215(1):234-42.

 

[5] Cellules souches mésenchymales en plastique circulant dans les patients âgés de rupture de hanche.

Alm JJ, Koivu HM, Heino TJ, Hentunen TA, Laitinen S, Aro HT.

J Orthop Res. 2010 Déc;28(12):1634-42.

 

[6] Mobilisation des cellules progénitrices endothéliales dans la guérison de rupture et l’ostéogenèse de distraction.

Lee DY, Cho TJ, Kim JA, Lee HR, Yoo WJ, Chung CY, Choi IH.

Os. 2008 mai;42(5):932-41.

 

[7] Rôle des cellules souches mésenchymales dans la régénération d’os et la réparation de rupture : un examen.

Wang X, Wang Y, Gou W, Lu Q, Peng J, Lu S.

Int Orthop. 2013 Déc;37(12):2491-8.

 

[8] Stratégies pour stimuler la mobilisation et l’homing des cellules endogènes de tige et de progéniteur pour la réparation de tissu d’os.

Herrmann M, Verrier S, Alini M.

Front Bioeng Biotechnol. 2015 Juin 2;3:79.

 

[9] Cellules souches adultes pour la régénération et la réparation osseuses.

Iaquinta MR, Mazzoni E, Bononi I, Rotondo JC, Mazziotta C, Montesi M, Sprio S, Tampieri A, Tognon M, Martini F.

Cellule avant Dev Biol. 2019 Nov 12;7:268.

 

[10] Effets du facteur stimulant humain de granulocyte-colonie sur la guérison de rupture chez les rats.

Bozlar M, Aslan B, Kalaci A, Baktiroglu L, Yanat AN, Tasci A.

Saudi Med J. 2005 août;26(8):1250-4.

 

[11] Cinq jours granulocyte colonie stimulant le traitement des facteurs augmente la formation osseuse et réduit la taille de l’écart d’un défaut musculaire segmental rat: Une étude pilote.

Herrmann M, Zeiter S, Eberli U, Hildebrand M, Camenisch K, Menzel U, Alini M, Verrier S, Stadelmann VA.

Front Bioeng Biotechnol. 2018 Feb 12;6:5.

 

[12] Les effets du G-CSF et du sodium naproxène sur le niveau de TGF-beta1 de sérum et la guérison de rupture dans les tibias de rat.

Kaygusuz MA, Turan CC, Aydin NE, Temel I, Firat S, Bulut T, Kuku I.

Sci vie. 2006 3;80 déc(1):67-73.

 

[13] La mobilisation des populations endogènes de cellules souches améliore la guérison des fractures dans un modèle de fracture fémorale murine.

Toupadakis CA, Granick JL, Sagy M, Wong A, Ghassemi E, Chung DJ, Borjesson DL, Yellowley CE.

Cytothérapie. 2013 Sept;15(9):1136-47

 

[14] Mobilisation cellulaire dérivée de la moelle osseuse par G-CSF pour améliorer l’osseointegration du substitut d’os dans l’ostéotomie tibial élevée.

Marmotti A, Castoldi F, Rossi R, Marenco S, Risso A, Ruella M, Tron A, Borrè A, Blonna D, Tarella C.

Genou Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2013 Jan;21(1):237-48.

 

[15] Altérations liées à l’âge et au sexe du nombre et de la capacité clonogène des cellules progénitrices CD34+ en circulation.

Moresi R, Tesei S, Costarelli L, Viticchi C, Stecconi R, Bernardini G, Provinciali M.

Biogérontologie. 2005;6(3):185-92.

 

[16] Lorsque les cellules souches vieillissent : phénotypes et mécanismes du vieillissement des cellules souches.

Schultz MB, Sinclair DA.

Développement. 2016 Jan 1;143(1):3-14.

 

[17] Ostéogenèse et vieillissement : leçons tirées des cellules souches mésenchymales.

Infante A, Rodríguez CI.

Cellules souches Res Ther. 26/09/2018 2018:244.

 

[18] AMD3100 améliore l’ostéoporose induite par l’ovariectomie chez la souris en facilitant la mobilisation des cellules hématopoïétiques souches/progénitrices.

JY Im, WK Min, MH Park, NO Kim, JK Lee, HK Jin, JY Choi,

SY Kim , JS Bae.

Rapports BMB 2014; 47(8): 439-444.

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