Projet ANR-10-BLAN-1505 – Integros : Intégrine alpha 5beta1 : Une cible pour favoriser la régénération osseuse
Programme : Sciences de la vie, de la santé et des écosystèmes :  Physique, chimie du vivant et innovations biotechnologiques (Blanc SVSE 5)
Année de financement : 2010
Coordinateur du projet : Monsieur Pierre MARIE (INSERM ADR PARIS VII)
Partenaires : Institut national de la santé et de la recherche médicale; INSTITUT DE RECHERCHES SERVIER
Montant : 425104.0 euros
Durée : 36 mois
Résumé : Intégrine alpha 5 bêta 1 : Une cible pour favoriser la régénération osseuseLe projet a pour but de développer une approche ciblant une intégrine afin de promouvoir la différenciation ostéogénique des cellules souches mésenchymateuses en vue d’une application thérapeutique en régénération osseuse
Comment stimuler la différenciation ostéogénique des cellules mésenchymateuses ?On dispose actuellement de très peu de moyens thérapeutiques pour favoriser l’ostéogénèse dans les grandes pathologies osseuses (réparation de fracture, régénération osseuse, ostéoporose) caractérisées par une diminution de cellules compétentes. Les cellules mésenchymateuses sont capables de se différencier en ostéoblastes matures et sont donc utilisables en thérapie cellulaire, mais leur capacité de différenciation est limitée in vivo. Un défi majeur est donc de promouvoir la capacité de différenciation ostéogénique de ces cellules. Le projet a pour objectif de développer une nouvelle approche thérapeutique ciblant une intégrine dont l’activation favorise la différenciation ostéogénique des cellules souches mésenchymateuses dérivées de la moelle osseuse. Le but est de disposer d’outils thérapeutiques ciblant cette intégrine et capables de favoriser l’ostéogénèse en vue d’une application thérapeutique.
Quelles sont les méthodes utilisées ?Dans ce but, le partenaire 1 (Institut de Recherche Servier) utilise des méthodes chimiques et moléculaires pour développer des molécules capables d’activer l’intégrine. Le partenaire 2 (Equipe 1, Inserm U606) teste ensuite ces molécules sur les voies de signalisation, l’expression des marqueurs ostéoblastiques et l’activité ostéogénique des cellules souches mésenchymateuses in vitro.
Résumé de la soumission : Le projet a pour but de développer une nouvelle approche thérapeutique visant à promouvoir la différenciation ostéogénique des cellules souches mésenchymateuses dérivées de la moelle osseuse en vue d’une application en thérapie cellulaire dans plusieurs pathologies osseuses (réparation de fracture, régénération osseuse, ostéoporose) caractérisés par une diminution de cellules compétentes. Les celllules mésenchymateuses sont capables de se différencier en ostéoblastes matures et sont donc utilisables en thérapie cellulaire, mais leur capacité de différenciation est limitée in vivo. Un défi majeur est donc de pouvoir promouvoir la capacité de différenciation ostéogénique de ces cellules.L’équipe de P. Marie (Inserm U606) a récemment montré que la surexpression ou l’activation pharmacologique par des agonistes de  la sous-unité alpha 5 de l’intégrine alpha5beta1 (ITGA5) permet de favoriser la différenciation ostéogénique des cellules souches mésenchymateuses et l’ostéogénèse in vivo. Ce projet a donc pour but d’identifier des analoques de l’ITGA5 afin de cibler cette molécule et de promouvoir l’ostéogénèse. Dans ce but, le partenaire 1 (Institut de Recherches Servier) utilisera des méthodes chimiques et moléculaires de modeling pour développer des entités non-peptidiques capables d’imiter l’agoniste existant de l’ITGA5, le peptide cyclique CRRETAWAC. Ce partenaire sera aussi en charge d’identifier de nouveaux analogues (peptidomimetiques, composés heterocycliques) capables d’activer l’ITGA5 grâce à des études de structure-activité du peptide, des méthodes de modeling in silico de ses interactions avec l’intégrine alpha5beta1, et par un screening in silico de composés chimiques existants et de leur impact dans des essais moléculaires. Le partenaire 2 (Equipe de P. Marie, Inserm U606) sera en charge de tester les agonistes de l’ITGA5 développés par le Partenaire 1 en utilisant des tests fonctionnels. Dans ce but, le partenaire 2 sélectionnera les agonistes qui activent les voies de signalisation FAK/ERK/PI3K, l’expression des marqueurs ostéoblastiques et l’activité ostéogénique des cellules souches mésenchymateuses in vitro. Un nombre limité de ces agonistes sera ensuite sélectionné de façon à tester leur potentiel ostéogénique in vivo dans deux modèles, un modèle standard d’ostéogénèse ectopique chez la souris et un modèle de perte osseuse liée à l’âge par insuffisance de formation osseuse. Les animaux seront traités par des doses appropriées des agonistes de l’ITGA5 et les effets osseux seront déterminés par analyses histomorphométrique et microCT.Ce projet bénéficie de l’utilisation coordonnée de plusieurs disciplines (chimie, modélisation, pharmacologie, biologie, histologie) et de la compétence d’un laboratoire académique reconnu dans le domaine de la biologie cellulaire osseuse et d’une compagnie pharmaceutique Française ayant une forte expérience en pharmacologie des intégrines et qui a développé un nouveau médicament anti-ostéoporotique.
Résultats : Par des techniques de modélisation, un modèle de la structure de l’intégrine à cibler a été construit. Issus de ce travail, un ensemble d’environ 30 peptides ciblant l’intégrine ont été synthétisés et sont actuellement testés expérimentalement d’un point de vue fonctionnel sur des cellules mésenchymateuses primaires issues de la moelle osseuse. 
Des analyses de l’adhérence cellulaire, de la signalisation et de la capacité de minéralisation de la matrice extracellulaire ont été effectuées, afin de dégager des informations essentielles sur l’activité fonctionnelle du modèle proposé.
Perspectives : Le projet pourrait permettre de développer des molécules capables de cibler l’intégrine identifiée et de promouvoir la différenciation ostéogénique des cellules mésenchymateuses, ce qui sera ensuite testé in vivo pour stimuler l’ostéogénèse dans des modèles animaux de perte osseuse caractérisés par une insuffisance de l’ostéoformation.
Publications et brevets : Aucune production scientifique n’est disponible à ce jour, mais une soumission d’articles est prévue à la fin du projet.