Communication intercellulaire et remodelage osseux

Gap junctions and bone remodeling

INSERM, UMR 957, Université de Nantes, Laboratoire de Physiopathologie de la Résorption Osseuse et Thérapie des Tumeurs Osseuses Primitives, Faculté de Médecine, CHU de Nantes, 44035 Nantes, France

Auteur correspondant : Franck Verrecchia, franck.verrecchia@inserm.fr

Reçu : 17 Janvier 2012

Résumé

Les jonctions communicantes sont des structures membranaires spécialisées, constituées de canaux transmembranaires, permettant un couplage cytoplasmique entre cellules adjacentes par transfert d’ions et de petites molécules hydrophiles (<1200 Da). Chaque canal intercellulaire est formé par l’assemblage de deux hémi-canaux, les connexons. Chaque connexon est composé de six sous-unités protéiques (connexines), qui délimitent un pore aqueux. Les connexines appartiennent à une famille multigénique et sont dénommées d’après leur poids moléculaire. La connexine 43, dont l’expression est ubiquitaire, représente la connexine majoritaire des cellules humaines osseuses. L’expression des connexines 45 et 46 est également retrouvée dans ces cellules mais dans une moindre mesure. Le remodelage osseux nécessite l’activité coordonnée des ostéoblastes et des ostéoclastes. Les ostéoblastes (cellules formant l’os) sont issus des cellules souches mésenchymateuses, et les ostéoclastes (cellules résorbant l’os) sont des cellules multinucléées originaires de la lignée monocytaire/macrophagique. Cette revue fait un point sur la structure des jonctions communicantes, les mécanismes régulant le remodelage osseux, ainsi que sur les travaux suggérant que la communication intercellulaire contribue au remodelage osseux.

Abstract

Gap junctions are specialized plasma membrane structures consisting of transmembrane channels that directly link the cytoplasms of adjoining cells and mediate the reciprocal exchange of ions and low molecular weight molecules (<1200 Da). Structural studies have demonstrated that each gap junctional channel is formed by the extracellular interaction of two hemi-channels (connexons). Each connexon is a hexameric assembly of protein subunits (connexins), which delineate an aqueous pore. Connexins are homologous proteins encoded by a multigene family and are named according to their predicted molecular weight. Connexin 43, widely distributed in different cell types, is the main gap junction protein expressed in human bone cells, although Cx45 and Cx46 have been reported to be expressed as well. Bone remodeling requires coordinated activity among osteoblasts and osteoclasts. Osteoblasts (bone forming cells) are derived from mesenchymal stem cells, and osteoclasts (bone resorbing cells), are multinucleated cells of monocyte/macrophage origin. Here, we review what is known regarding the structure of gap junctions and the mechanisms regulating bone remodeling, and discuss the evidence suggesting that gap junctional intercellular communication contributes to the bone remodeling.