Le Microenvironnement médullaire

La moelle osseuse est un compartiment extrêmement innervé et vascularisé avec une structure organisée permettant des échanges directs avec le sang périphérique (figure 9.a). Les différentes zones de la moelle osseuse sont réparties de façon à

orienter l‘état de différenciation de la CSH en fonction de son recrutement vers deux types de niches hématopoiétiques, endostéales et sinusoidales133. Bien que différentes fonctionnellement, ces niches restent cependant étroitement liées en terme de proximité à travers les différents acteurs cellulaires qui les composent134 (figure 9.b) :

Les cellules hématopoiétiques : CSH, progéniteurs et précurseurs hématopoïtiques.

Les cellules stromales : d‘origine mésenchymateuses (CSM : cellules sinusoïdales vasculaires endothéliales et réticulaires, ostéoblastes, adipocytes) ou neurale non myélénisées (cellules de Schwann)

Les cellules de la matrice extra-cellulaire, qui produisent fibronectine, fibres de collagène, laminine, throbospondine.

a. Les niches endostéales et sinusoidales

La niche endostéale

L‘endoste constitue la limite entre l‘os et la moelle osseuse et se caractérise par un tapis d‘ostéoblastes et d‘ostéoclastes jouant un rôle déterminant dans la régulation de l‘équilibre de résorption et la fabrication osseuse. Plusieurs études ont ainsi montré in

vitro et in vivo que la modulation du nombre d‘ostéoblastes (leur stimulation par facteurs

de croissance ou l‘inhibition de leur activité) est corrélé avec le nombre de CSH133,134. La niche endostéale a pour rôle principale de retenir les CSH dans la moelle osseuse afin de maintenir leur état de quiescence et leur renouvellement135,136. Ce recrutement se fait par chimiotactisme via la production de chimiokines CXCL12 (dite aussi SDF-1) repérée par les récepteurs CXCR4 exprimés à la surface des CSH.

La niche sinusoïdale

La niche sinusoïdale est composée des autres éléments présents dans la moelle osseuse et permettant la régulation de la différenciation des CSH vers les progéniteurs, et le transport des cellules matures dans le sang périphérique. Les cellules mésenchymateuses et endothéliales qui la composent vont mobiliser les CSH via

Figure 10. Récapitulatif des différentes voies de signalisations régulatrices de l’autorenouvellement et de la quiescence des CSH

chimiotactisme (CXCL12) mais aussi par interaction directe entre les récepteurs VCAM-1 et ICAM-1123,134. Kiel et al. a ainsi démontré que la niche sinusoïdale est la plus enrichie en nombre de cellules souches (environ 80%) alors que seulement 20% sont mobilisées dans la niche endostéale137. D‘autre part, les cellules mésenchymateuses et endothéliales jouent un rôle de promotion de la quiescence des CSH par la production de la glycoprotéine Angiopoietin-like protein 3 (Angptl-3), favorisant la répression du facteur Ikaros pro-différenciant 138,139. La prolifération des CSH est également assurée par l‘intermédiaire de la E-selectine137. L‘ensemble de ces éléments est en faveur d‘un rôle des cellules dans le maintien de l‘hématopoïèse, et plus particulièrement la régulation de l‘équilibre en l‘auto-renouvellement et prolifération des CSH137.

Autres cellules de la niche

Dans ces différentes niches résident également d‘autres types cellulaires

impliqués dans la régulation de la CSH. On peut ainsi citer les macrophages jouant un rôle dans la régulation de l‘expression de facteurs pro-quiescent comme le CXCL12, le SCF et Angiopoiétine-1 des niches endostéales et sinusoïdales114,123,133. Les adipocytes permettent également de soutenir la régulation négative de la différenciation granuleuse et la prolifération140. Et enfin, les lymphocytes T semblent déterminants pour la protection des CSH contre les réactions inflammatoires et autoimmunes141. Le système nerveux sympathique intervient également dans la régulation de la niche hématopoïétique à travers des cellules non hématopoïétique (les cellules de Schwann non-myélénisantes) capables de réguler la quiecence des CSH autour de la niche sinusoïdale via des intéractions entre intégrines142.

b. Voies de signalisations régulatrice de l’autorenouvellement et de la quiescence

Trois voies fondamentales sont aujourd‘hui décrites comme importante dans le maintien de l‘état souche de la CSH143 (figure 10).

Plusieurs publications démontrent d‘abord le rôle fondamentale de la voie Sonic Hedgehog (sHh) dans le maintien et la régénération des tissus adultes 143 144. Les proteins Hh sont produites

dans la moelle osseuse et viennent se fixer sur les récepteurs patched 1 et 2 (Ptch1/2). En absence de fixation, le récepteur Ptch empêche

la protéine Smo d‘être recruter à la membrane. A la fixation, cette inhibition est levée,

Smo est recruté, et peut activer les facteurs de transcription activateurs de gènes essentiels à la quiescence comme Gli.

La voie Wnt/β-caténine est la seconde voie de régulation majeure dans la CSH. Wnt est une glycoprotéine fortement exprimée dans la moelle osseuse.

L‘intéraction entre les protéines de la famille Wnt (1, 3a, 5a et 1b) et leur co-récepteur frizzled (Fz)-LRP5/6 permet de lever la séquestration cytoplasmique de la protéine b- caténine, lui permettant d‘activer ses gènes cibles régulateurs du cycle cellulaire et de

l‘apoptose (c-myc, c-jun et cyclines)145.

Enfin, la voie Notch est fréquemment décrite comme importante dans le maintien des propriétés de la CSH. L‘activation de récepteur transmembranaire Notch est régit par son intéraction avec la protéine Jagged, secrétée dans le microenvironnement médullaire par les CSH146. Cette interaction conduit à la libération par protéolyse du domaine cytoplasmique intracellulaire de Notch, adressé au noyau pour contribuer à la régulation de gènes cibles impliqués, entre autres, dans la régulation du cycle cellulaire. Cependant, l‘importance de cette voie reste encore aujourd‘hui débattue. En effet, les études de Calvi et al. et de Varnum-Finney et al. montrent que l‘activation de la voie Notch contitue un message d‘inhibition de la différenciation cellulaire146. Ces résultats sont cependant contradictoires avec les études de Mancini et al. et de Maillard et al. ouvrant encore aujourd‘hui le débat sur la réelle implication de cette voie de signalisation147.