Citation: 4A_239/2018 E. A

A.a. Par contrat du 21 octobre 1982 tout d'abord, puis par nouveau contrat du 28 mars 1988, A.________ et B.________ ont pris à bail des locaux commerciaux situés au 2e étage d'un immeuble à Genève, soit 5 pièces d'une surface totale de 138 m 2, destinées à l'usage d'un cabinet dentaire pour une durée de 10 ans, du 1er novembre 1988 au 31 octobre 1998, se renouvelant ensuite tacitement d'année en année sauf préavis de résiliation six mois avant l'échéance. Le loyer fixé par le contrat de 1988 était de 1'690 fr. par mois (20'280 fr. par an), charges non comprises; depuis le 1er décembre 1997, il était de 2'186 fr. par mois (26'232 fr. par an), charges non comprises (complètement selon l'art. 105 al. 2 LTF). Par contrats des 12 juillet 1991 et 15 décembre 1995, les locataires ont encore pris à bail deux places de parking. A.b. X.________ (ci-après: le bailleur), qui était propriétaire de 1/12 de l'immeuble depuis plusieurs années (par succession) a d'abord racheté la part de 1/12 de sa soeur pour le prix de 738'700 fr. le 28 juin 2006, puis les 10/12 restants pour le prix de 6'876'277 fr. 75 le 22 janvier 2007. L'immeuble comprend une arcade au rez-de-chaussée, des bureaux au 1er étage, le cabinet dentaire des locataires au 2e étage, des bureaux au 3e étage et deux appartements aux 4e et 5e étages, le 5e étage, ainsi que les combles étant réservés à l'usage personnel du bailleur. A.c. Le 3 octobre 2007, le bailleur a notifié aux locataires une hausse de loyer à 42'000 fr. du 1er mai 2008 au 30 avril 2009, à 48'000 fr. du 1er mai 2009 au 30 avril 2010 et de 55'200 fr. du 1er mai 2010 au 30 avril 2011, avec indexation pour la suite, indiquant comme motif les loyers comparatifs (art. 269a let. a CO). Les locataires ont contesté cette hausse de loyer et ont également demandé la réduction du loyer au motif de la diminution du taux hypothécaire et des charges d'exploitation (complètement selon l'art. 105 al. 2 LTF). Par jugement du 31 mars 2009, le Tribunal des baux et loyers a fixé le loyer à 1'901 fr. par mois (22'812 fr. par an), charges non comprises, à compter du 1er mai 2008, ce qui a été confirmé par la Cour de justice le 18 janvier 2010. Le loyer des places de parking a été fixé pour la première à 250 fr. par mois (3'000 fr. par an) dès le 1er août 2008 et pour la seconde à 277 fr. par mois (3'324 fr. par an) dès le 1er mars 2009, par jugement du Tribunal des baux du 31 mars 2009, confirmé par arrêt de la Cour de justice du 18 janvier 2010. A.d. Entre mai 2011 et 2012, le propriétaire bailleur a fait installer un ascenseur, ce qui a nécessité un important travail d'assainissement de la dalle du sous-sol et des travaux à tous les étages, y compris au 5e étage et dans les combles. Des travaux de rénovation ont également été réalisés dans les bureaux du 1er étage et dans l'arcade du rez-de-chaussée. Le 2e étage n'a fait l'objet que de travaux d'entretien: la réfection de la peinture des WC et du plafond du cabinet de l'hygiéniste, des retouches sur les boiseries du corridor, puis la réfection de la peinture du cabinet de l'hygiéniste et des menus travaux sur les boiseries et les portes.