L'ostéoporose, maladie osseuse liée au vieillissement, se caractérise par une perte de densité osseuse, une détérioration micro-architecturale des os et un risque accru de fractures. Avec un tiers des femmes ménopausées touchées, c'est un problème majeur de santé publique.
Grâce à des analyses épidémiologiques, des expériences en laboratoire et des outils de métagénomique et de métabolomique de pointe, une équipe de recherche de l'Université de Genève (UNIGE), en Suisse, a observé que l'exposition à des températures ambiantes plus chaudes (34 ° C) augmente la résistance osseuse. , tout en évitant la perte de densité osseuse typique de l'ostéoporose.
De plus, ce phénomène, lié à une modification de la composition du microbiote intestinal déclenchée par la chaleur, pourrait être répliqué en transplantant le microbiote de souris vivant en milieu chaud à des souris souffrant d'ostéoporose.
En effet, après la greffe, leurs os étaient plus solides et plus denses. Ces résultats, à découvrir dans Métabolisme cellulaire, permettent d'imaginer des interventions efficaces et innovantes pour la prévention et le traitement de l'ostéoporose.
De nombreux biologistes connaissent la règle d'Allen, du naturaliste du XIXe siècle Joel Asaph Allen, selon laquelle les animaux vivant dans des zones chaudes ont une plus grande surface par rapport à leur volume que les animaux vivant dans un environnement plus froid.
En effet, une surface cutanée plus large permet une meilleure évacuation de la chaleur corporelle.
Dans une expérience, nous avons placé des souris nouveau-nés à une température de 34 ° C afin de minimiser le choc thermique associé à leur naissance. Nous avons constaté qu'ils avaient des os plus longs et plus solides, confirmant que la croissance osseuse est affectée par la température ambiante, mais qu'en est-il de l'âge adulte?
Mirko Trajkovski, professeur au Département de physiologie cellulaire et métabolisme et au Centre du diabète de la Faculté de médecine de l'UNIGE, qui a dirigé l'étude.
Données épidémiologiques cohérentes
En plaçant plusieurs groupes de souris adultes dans un environnement chaud, les scientifiques ont observé que si la taille des os restait inchangée, la résistance et la densité osseuses étaient largement améliorées. Ils ont ensuite répété leur expérience avec des souris après une ovariectomie modélisant l'ostéoporose post-ménauposique. «L'effet était très intéressant», déclare Claire Chevalier, alors chercheuse au laboratoire du professeur Trajkovski et premier auteur de ce travail.
« Le simple fait de réchauffer le cadre de vie de nos souris les a protégés de la perte osseuse typique de l'ostéoporose! »
Et les êtres humains? L'équipe de recherche a analysé les données épidémiologiques mondiales sur l'incidence de l'ostéoporose en relation avec la température moyenne, la latitude, la consommation de calcium et les niveaux de vitamine D. Fait intéressant, ils ont constaté que plus la température était élevée, moins il y avait de fractures de la hanche – l'une des principales conséquences de l'ostéoporose – quels que soient les autres facteurs. « Nous avons trouvé une corrélation claire entre la latitude géographique et les fractures de la hanche, ce qui signifie que dans les pays du nord, l'incidence est plus élevée que dans le sud plus chaud », explique Mirko Trajkovski. « Normaliser l'analyse des acteurs connus tels que la vitamine D ou le calcium n'a pas modifié cette corrélation. Cependant, lorsque nous avons exclu la température comme déterminant, la corrélation a été perdue. Cela ne veut pas dire que le calcium ou la vitamine D ne jouent pas un rôle rôle, seul ou en combinaison. Cependant, le facteur déterminant est la chaleur ou son absence. «
Comment le microbiote s'adapte
Spécialistes du microbiote, les scientifiques genevois ont voulu comprendre son rôle dans ces modifications métaboliques. Pour cela, ils ont transplanté le microbiote de souris vivant dans un environnement à 34 ° sur des souris ostéoporotiques, dont la qualité osseuse s'est rapidement améliorée.
«Ces résultats peuvent impliquer une extension de la règle d'Allen, suggérant des effets indépendants de l'allongement de la chaleur, qui favorisent principalement la densité osseuse et la résistance à l'âge adulte par le biais de modifications du microbiote», explique Mirko Trajkovski.
Grâce aux outils de métagénomique de pointe développés dans leur laboratoire, les scientifiques ont ensuite réussi à comprendre le rôle joué par le microbiote. Lorsqu'elle s'adapte à la chaleur, elle entraîne une perturbation de la synthèse et une dégradation des polyamines, molécules impliquées dans le vieillissement, et en particulier dans la santé osseuse.
«Avec la chaleur, la synthèse des polyamines augmente, tandis que leur dégradation est réduite. Elles affectent ainsi l'activité des ostéoblastes (les cellules qui construisent les os) et réduisent le nombre d'ostéoclastes (les cellules qui dégradent les os). Avec l'âge et la ménopause, le l'équilibre exquis entre l'activité des ostéoclastes et des ostéoblastes est perturbé », explique Claire Chevalier.
« Cependant, la chaleur, en agissant sur les polyamines, que nous avons trouvées en partie régulées par le microbiote, peut maintenir l'équilibre entre ces deux groupes cellulaires. » Ces données indiquent donc que l'exposition à la chaleur pourrait être une stratégie de prévention contre l'ostéoporose.
Développer de nouveaux traitements
L'influence du microbiote sur le métabolisme est mieux comprise. Cependant, afin de pouvoir utiliser ces connaissances pour développer des stratégies thérapeutiques, les scientifiques doivent identifier précisément le rôle de certaines bactéries dans des maladies particulières.
Dans le cadre de leurs travaux sur l'ostéoporose, l'équipe du professeur Trajkovski a pu identifier certaines bactéries importantes.
«Nous devons encore affiner nos analyses, mais notre objectif à relativement court terme serait d'identifier les bactéries candidates et de développer plusieurs« cocktails bactériens »pour traiter les troubles métaboliques et osseux, comme l'ostéoporose, mais aussi pour améliorer la sensibilité à l'insuline, par exemple. », concluent les auteurs.
