L’arthrose est une pathologie invalidante, caractérisée par une dégradation progressive du cartilage. L’usure n’est pas la seule caractéristique de l’arthrose qui implique d’autres modifications dans l’ensemble des tissus de l’articulation. Nos précédents travaux ont mis en évidence une accélération du renouvellement osseux dans l’os sous-chondral (l’os situé au contact direct du cartilage) qui se traduit par une dégradation osseuse précoce par les ostéoclastes suivi d’une condensation de l’os. Nous avons démontré que l’inhibition de la résorption protège de l’arthrose chez la souris. Les lésions arthrosiques sont prévenues par l’inhibition des ostéoclastes chez la souris, dont les médiateurs à effet anti-catabolique sont encore inconnus. Le but du travail était d’étudier le rôle de la sphingosine 1 phosphate (S1P), un médiateur lipidique du remodelage osseux produit par les ostéoclastes, sur le métabolisme chondrocytaire durant l’arthrose. Nous avons observé une augmentation de l’expression de S1P dans l’articulation arthrosique, notamment dans l’os sous-chondral et la synoviale. L’expression de SPHK1, l’enzyme majeure de la maturation de S1P est également augmentée dans le cartilage et l’os sous-chondral arthrosique murin et humain. In vitro, nous avons confirmé que l’activité de SPHK1 est augmentée au cours de la différenciation ostéoclastique. Nous avons donc évalué l’effet du sécretome ostéoclastique comme source de S1P sur le métabolisme chondrocytaire. Le sécretome ostéoclastique induit l’expression des métallo-protéases des cultures d’explants et de chondrocytes. L’expression des récepteurs 1 à 3 au S1P ainsi que la voie de signalisation MAPK associée sont activées. Seul le blocage du récepteur 2 (JTE-013 et siRNA) a permis de réduire l’augmentation des métallo-protéases initialement induite par le sécretome ostéoclastique. Le sécretome des ostéoclastes primaires isolée la souris LyM Cre-Sphk1-/- réduit le phénotype catabolique dans le chondrocyte alors que la délétion de SPHK1 chondrocytaire (Cre-lox recombinase in vitro) reste sans effets sur le métabolisme chondrocytaire induit par le sécretome ostéoclastique. In vivo, chez les souris LysM Cre-Sphk-/1 et les souris Col2 Cre-Sphk1-/-, le score arthrosique n’est pas changé. Ce résultat suggère que la délétion de Sphk1 dans le lignage myéloïde ou chondrocytaire n’est pas suffisante pour réduire le phénotype arthrosique. En revanche, la dégradation du cartilage est prévenue avec l’inhibition locale du S1PR2 et le blocage local de S1P avec un anticorps spécifique (le sphingomab). Nos résultats démontrent fortement l’implication du métabolisme de S1P dans la physiopathologie de l’arthrose. L’inhibition directe du S1P ainsi que sa signalisation via le récepteur 2 protège des lésions arthrosiques. Ces données suggèrent que Le ciblage de S1P pourrait être une piste thérapeutique pour l’arthrose. / High osteoclastogenesis accompanies early stages of osteoarthritis (OA). Cartilage loss is reduced when osteoclasts are inhibited in mice with bone hyperresorption. Although evidence showed that osteoclast-produced molecules affects chondrocyte metabolism, the mechanism by which inhibition of osteoclasts protects from cartilage damage is unclear. Our purpose was to investigate the role of Sphingosine 1 Phosphate, a lipid mediator secreted by osteoclasts known as mediator of bone remodeling, in chondrocyte metabolism and OA. We first observed that S1P expression is higher in subchondral bone cells of OA mice. In the same manner the both SPHK1 expression and activity is increased during in vitro osteoclast differentiation. Thus, we analyzed the effect of osteoclast secretome as the main source of S1P in chondrocyte catabolism. Osteoclasts secretome induced matrix degradation and metalloprotease expression (Mmp3, Mmp13) in femoral head explants and primary murine chondrocytes. The expression of S1P receptors 1-3 was increased in chondrocytes cultured with osteoclast secretome, as well as the activation of their signaling pathway (MAPK). However, only the inhibition of the receptor S1PR2 by JTE-013 and RNA silencing abolished the effect on MMP-3 and -13 in primary chondrocytes, but not those of S1PR1-R3. S1PR2 inhibition was confirmed in femoral head explants as JTE-013 reduced loss of proteoglycan and extracellular matrix degradation initially induced by osteoclast secretome. Furthermore, in vitro assay demonstrated that osteoclast secretome induced metalloprotease expression (MMP3, MMP13) in chondrocyte via MAPK (P38, JNK) pathway. To further investigate the role of S1P produced by the osteoclasts, we assessed the contribution of myeloid SPHK1, the main enzyme that metabolizes S1P. In vitro, secretome of LyM Cre-Sphk1-/- primary osteoclasts induced lower expression of Mmp3 in chondrocyte while not affected by SPHK1 deletion in chondrocytes (Cre-lox recombination in vitro). However, LysM Cre-Sphk1-/- mice and Col2 Cre-Sphk1-/- showed no reduce in osteoarthritis phenotype, suggesting the contribution of others cells in joint. However, targeting directly S1P by local administration of sphingomab or S1PR2 by JTE-013 showed a significant reduce in OA score compared to control. Our work shows that osteoclast secretome induce chondrocyte catabolism through the activation of S1P/S1PR2 signaling in chondrocytes. However, only the local inhibition of S1PR2 or S1P prevent against OA in mice. These data identify S1P as a therapeutic local target in OA.

Une transition épithélio-mésenchymateuse (TEM) et une expression élevée de la sphingosine kinase 1 (SPHK1) sont souvent observées dans les cancers. Notre étude du génome et du transcriptome d'adénocarcinomes pulmonaires (AP) montre que l'expression élevée de SPHK1 est en rapport, d'une part, avec des gains de la région incluant le locus SPHK1 et, d'autre part, avec une signature d'expression génique de TEM dans des tumeurs invasives. L'expression de SPHK1 est restreinte aux cellules tumorales. La surexpression de SPHK1 dans des cellules d'AP et l'exposition à son produit, la sphingosine-1-phosphate (S1P), entraînent une TEM, de manière réversible pour la S1P. La surexpression de SPHK1 active aussi NF-kB. La surexpression du facteur anti-apoptotique FLIP active NF-kB, induit une TEM et augmente l'expression de SPHK1, suggérant une boucle d'amplification entre NF-kB et SPHK1. Une TEM et la surexpression de FLIP ont été impliquées dans la résistance primaire aux inhibiteurs pharmacologiques de l'EGFR (EGFR TKI). Nous montrons que la surexpression de SPHK1 dans des cellules A549 diminue modestement la sensibilité au gefitinib, alors que l'inhibition de SPHK1 ou la déplétion du sérum en S1P l'augmentent modestement. L'invalidation de SPHK1 entraîne l'apoptose d'A549 y compris quand FLIP est surexprimé. L'activation et le maintien d'une TEM sont généralement attribués à des signaux contextuels du stroma. Cette thèse montre que les cellules tumorales elles-mêmes favorisent la surexpression de SPHK1 qui peut induire une TEM de façon autonome. De plus, la surexpression de FLIP impliquée dans la résistance aux EGFR TKI, n'empêche pas l'apoptose induite par l'invalidation de SPHK1. / Epithelial-mesenchymal transition (EMT) and sphingosine kinase 1 (SPHK1) high expression are often seen in cancers. Our study of genomic and gene expression data in pulmonary adenocarcinomas (AP) shows that SPHK1 high expression correlates with both gains in the region encompassing the SPHK1 locus, and an EMT gene expression signature in invasive tumors. SPHK1 expression is restricted to tumors cells. SPHK1 overexpression in AP cells, as well as exposure to its productsphingosine-1-phosphate (S1P),induce an EMT -in a reversible manner for S1P. SPHK1 overexpression also activates NF-kB. Overexpression of FLIP – an antiapoptotic factor - activates NF-kB, induces an EMT, and increases SPHK1 expression, suggesting an amplification loop between NF-kB and SPHK1. EMT and FLIP overexpression are known to favor primary resistance to EGFR pharmacological inhibitors (EGFR TKI). We show that SPHK1 overexpression in A549 cells slightly decreases cell sensitivity to gefitinib, while pharmacologic inhibition of SPHK1 or serum S1P depletionincrease it. Downregulation of SPHK1 expression induces apoptosis of A549 cells even when FLIP is overexpressed. Activation and maintenance of EMT are generally attributed to contextual signals from the stroma. Here, we show that tumor cells themselves favor SPHK1 overexpression, which can led to EMT in cell-autonomous manner. In addition, FLIP overexpression which is implicated in EGFR TKI resistance, cannot prevent apoptosis that is induced by SPHK1 invalidation.

Sphingosine-1-phosphate (S1P) is a bioactive sphingolipid metabolite and an important signaling molecule that plays a significant role in fibrosis. S1P synthesis is catalyzed by sphingosine kinases (SphKs), which phosphorylate sphingosine into S1P. The present study tested the hypothesis that SphK1-S1P signaling pathway participates in the kidney damage in unilateral ureteral obstruction (UUO) model. Wild type and SphK1 knockout mice were subjected to UUO for 7 days or 14 days and then four groups of kidneys were collected: wild type control group (WT-C), wild type UUO group (WT-UUO), SphK1-/- control group (KO-C) and SphK1-/- UUO group (KO-UUO). The mRNA level of SphK1 in WT-UUO was increased by 6.1 folds compared to WT-C. The fibrotic markers α-smooth muscle actin (α-SMA) and collagen I were both upregulated in UUO groups, whereas the levels of these two markers were significant lower in KO-UUO than that in WT-UUO. The immunohistochemistry analyses showed that the distribution of α-SMA and collagen was located in the interstitial space and that the infiltration of immune cells was more in UUO groups than that in control groups, but there was no significant difference between KO-UUO and WT-UUO, suggesting a direct effect of SphK1 deletion on renal fibrotic markers independent of immune regulation. Further, the morphological examination showed that UUO-induced tubular injury and glomerular damage were significantly reduced in KO-UUO compared with WT-UUO. Our study suggests that SphK1-S1P signaling pathway mediates kidney damage in UUO mice. Manipulating SphK1-S1P signaling pathway may be used as a therapeutic strategy in renal interstitial fibrosis.