L'arrivée des souris transgéniques a ouvert une ère nouvelle pour la physiologie intégrative permettant d'étudier la fonction d'un gène au sein d'un organisme vivant. Ces techniques ont permis la découverte du rôle de l'os sur le métabolisme énergétique et la fertilité. Contrôle neurologique de la masse osseuse. La leptine agit dans le tronc cérébral en freinant les neurones sérotoninergiques qui projettent sur l'hypothalamus pour contrôler la masse osseuse (VMH) et l'appétit (noyau arqué). La sérotonine cérébrale freine le tonus sympathique et stimule la masse osseuse. Régulation osseuse du métabolisme énergétique. L'ostéocalcine est une hormone protéique sécrétée par l'ostéoblaste, qui stimule la production d'insuline par le pancréas et diminue l'insulinorésistance périphérique. Nous rapportons la démonstration directe chez l'homme de l'action de l'ostéocalcine sur la glycémie. Ici l'ostéome ostéoïde est un adénome bénin sécrétant de l'ostéocalcine. Dans une large étude, l'ostéocalcine est négativement corrélée à la glycémie, au syndrome métabolique et à l'existence de calcifications aortiques abdominales. Steroides sexuels et os. Le traitement adjuvant du cancer du sein par anti-aromatase induit une perte osseuse sévère. Par ailleurs, nous avons identifié un patient avec une oligospermie, un syndrome métabolique et une mutation F464Y du récepteur de l'ostéocalcine GPRC6A. Nous présentons un nouvel axe " pancréas-os-testicule " qui régule la fertilité.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L'arrivée des souris transgéniques a ouvert une ère nouvelle pour la physiologie intégrative permettant d’étudier la fonction d'un gène au sein d'un organisme vivant. Ces techniques ont permis la découverte du rôle de l'os sur le métabolisme énergétique et la fertilité. Contrôle neurologique de la masse osseuse. La leptine agit dans le tronc cérébral en freinant les neurones sérotoninergiques qui projettent sur l'hypothalamus pour contrôler la masse osseuse (VMH) et l'appétit (noyau arqué). La sérotonine cérébrale freine le tonus sympathique et stimule la masse osseuse. Régulation osseuse du métabolisme énergétique. L’ostéocalcine est une hormone protéique sécrétée par l'ostéoblaste, qui stimule la production d'insuline par le pancréas et diminue l'insulinorésistance périphérique. Nous rapportons la démonstration directe chez l'homme de l'action de l’ostéocalcine sur la glycémie. Ici l’ostéome ostéoïde est un adénome bénin sécrétant de l’ostéocalcine. Dans une large étude, l’ostéocalcine est négativement corrélée à la glycémie, au syndrome métabolique et à l'existence de calcifications aortiques abdominales. Steroides sexuels et os. Le traitement adjuvant du cancer du sein par anti-aromatase induit une perte osseuse sévère. Par ailleurs, nous avons identifié un patient avec une oligospermie, un syndrome métabolique et une mutation F464Y du récepteur de l'ostéocalcine GPRC6A. Nous présentons un nouvel axe « pancréas-os-testicule » qui régule la fertilité. / Transgenic mice offers powerful tools to study integrative physiology especially to study a specific gene function in a whole organism. Using transgenic mice revealed the role of the skeleton on fertility and energy metabolism.Central control of bone mass. Leptin acts on brain stem and decrease serotonin neuron (SN) activity. SN project on hypothalamus to control bone mass (VMH nucleus) and appetite (arcuate nucleus). Brain serotonin reduces sympathetic tone and increases bone mass.Bone regulates energy metabolism. Osteocalcin is a new hormone secreted by osteoblast which stimulates insulin secretion and reduces insulin resistance. We show here for the first time that the action of osteocalcin on blood glucose is conserved in humans. Osteoid osteoma can be considered as a benign tumor secreting osteocalcin. In a large cohort of elderly males, osteocalcin is negatively associated to blood glucose, metabolic syndrome and abdominal aortic calcifications. Sex steroids and bone. First we show aromatase inhibitor induces bone loss after one year of adjuvant therapy in breast cancer. Second we identified a patient presenting severe oligospermia, metabolic syndrome and a F464Y mutation of the GPRC6A osteocalcin receptor. We identified a new independent pancreas- bone – testis axis to regulate fertility.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La chirurgie bariatrique gagne en popularité comme traitement de l’obésité sévère tant au Québec qu’au Canada. Alors que plus du tiers des patients opérés présente un diabète de type 2 avant la chirurgie, une méta analyse a rapporté qu’une résolution du diabète était observée chez 80 % des patients après la gastrectomie en manchon et la dérivation gastrique en Y-de-Roux, et chez 95 % de ceux ayant subi une dérivation biliopancréatique (DBP). Cependant, bien que la chirurgie bariatrique soit associée à plusieurs bienfaits sur la santé, elle a récemment été associée à une augmentation du risque de fractures, en particulier après la dérivation gastrique en Y-de-Roux et la DBP. La mesure sanguine des marqueurs de la formation et de la résorption osseuse après la chirurgie bariatrique pourrait permettre de mieux comprendre la pathophysiologie de la fragilité osseuse. Par ailleurs, plusieurs mécanismes ont été proposés pour expliquer la résolution du diabète de type 2 après la chirurgie bariatrique. Alors que des études précliniques ont montré qu’une hormonedérivée de l’os, l’ostéocalcine décarboxylée (ucOCN), était impliquée dans le métabolisme du glucose, aucune étude n’a évalué si les changements d’ucOCN étaient associés à l’amélioration des indices de l’homéostasie du glucose observés après la chirurgie. Nos objectifs étaient donc d’évaluer les changements dans les marqueurs sanguins de la formation et de la résorption osseuse à court et moyen terme après la DBP, et d’explorer les associations entre les changements de ces marqueurs et les changements de la densité minérale osseuse(DMO) du corps entier et de certains facteurs hormonaux. De plus, nous voulions évaluer si les changements d’ucOCN étaient associés aux changements des indices de l’homéostasie du glucose après la DBP. En utilisant les données et les échantillons de plasma congelés d’une cohorte prospective récoltés à 3 jours, 3 mois et 12mois après la DBP, nous avons démontré une augmentation rapide des marqueurs de la résorption osseuse dès la 3ème journée post-opératoire, et que cette augmentation s’amplifiait jusqu’à 1 an après la chirurgie, avec une augmentation plus marquée des marqueurs de la résorption que de la formation osseuse. De plus, une diminution significative de l’ostéocalcine, un marqueur de la formation osseuse, a été observée à 3 jours après la DBP, suivie d’une augmentation jusqu’à 1 an. Par ailleurs, une association entre l’augmentation des marqueurs de la résorption osseuse et la diminution de la DMO totale, ainsi que quelques associations significatives entre les changements de plusieurs marqueurs du remodelage osseux et ceux de certaines hormones après la DBP ont été trouvés. Enfin, nos résultats ont révélé une forte association, indépendante de la perte de poids, entre l’augmentation de l’ucOCN et l’amélioration de plusieurs indices de l’homéostasie du glucose après la DBP, suggérant un lien entre le métabolisme osseux et glucidique. / Bariatric surgery is gaining in popularity as a treatment of severe obesity in Quebec and across Canada. While more than one third of patients have type 2 diabetes before bariatric surgery, a large meta-analysis reported type 2 diabetes resolution in 80% of patients after sleeve gastrectomy and Roux-in-Y gastric bypass, and in 95% of patients after biliopancreatic diversion (BPD). However, despite clear health benefits, recent evidence showed that bariatric procedures, especially Roux-in-Y gastric bypass and BPD, are associated with an increased risk of fracture. Assessment of circulating biochemical markers of bone formation and resorption after bariatric surgery could provide insight into the pathophysiology of bone fragility after surgery. More over, several mechanisms have been put forward to explain resolution of type 2 diabetes after bariatric surgery. While preclinical studies have reported that a bone-derived hormone, uncarboxylated osteocalcin (ucOCN), is involved in glucose metabolism, no study has evaluated whether changes in this hormone are associated with improvement in glucose homeostasis after bariatric surgery. Our study aimed at evaluating the early- and medium-term changes in bone remodeling markers after BPD, and whether these changes are associated with changes in whole-body (total) bone mineral density (BMD) and in hormonal factors. Furthermore, we assessed if changes in ucOCN are associated with changes in glucose homeostasis indices after BPD. We used data and frozen plasma samples from a one-year prospective cohort study where blood was drawn at 3 days, 3 months and 12 months after BPD. We showed that BPD is associated with an increase in the bone resorption marker C-telopeptide as early as 3 days after surgery, and that it continued to rise up to one year after surgery, with a greater increase in bone resorption over bone formation markers. Furthermore, a significant decrease in the bone formation marker osteocalcin was seen at 3 days after BPD, which was followed by an increase up to one year after surgery. Moreover, an inverse association between the change in bone resorption marker and the change in total BMD, as well as significant associations between the changes in several bone turnover markersand changes in hormonal factors after BPD were observed. Finally, there was a strong correlation between the increase in ucOCN and the improvement in several indices of glucose homeostasis after BPD, independent of weight loss, suggesting a link between bone and glucose metabolism.

Avec l'âge, les propriétés mécaniques des os se détériorent, conduisant à un risque accru de fracture. Bien que les mesures de densité minérale osseuse permettent de prédire, dans une certaine mesure, ces risques, elles restent insuffisantes dans un grand nombre de cas. Une compréhension plus complète des différents facteurs permettant de définir la « qualité » d'un os est donc souhaitable. Il est connu que la résistance à la fracture de tissus osseux est affectée non seulement par la glycosylation non-enzymatique du collagène, mais aussi par des protéines non collagéneuses comme l'ostéocalcine (OC) et l'ostéopontine (OPN). Cependant, le rôle structural de ces deux protéines dans l'os est mal connu, de même que la façon dont elles contribuent aux propriétés mécaniques globales. L'objectif de cette thèse est donc de répondre à ces deux points. Un modèle synthétique a ainsi été développé pour élucider quelles sont les interactions-clés gouvernant l'interaction de l'OC et l'OPN avec la phase minérale osseuse. Par ailleurs, en utilisant des os de souris génétiquement modifiées (déficientes en OC et/ou OPN), des études RMN solide ont été menées, pour élucider le rôle de l'OC et l'OPN à l'interface organique-inorganique. Leur lien avec les propriétés mécaniques a aussi été étudié en détail, via des tests de rupture, de fatigue et de fluage. Les résultats obtenus montrent que l'OC et l'OPN ont un rôle structural important dans les tissus osseux, et qu'elles contribuent aux propriétés mécaniques par le biais de leurs interactions ioniques, au niveau des interfaces entre les fibrilles de collagène minéralisés. / The decrease in bone mechanical properties occurs with age. The associated fragility fractures present a global public health concern. The use of bone mineral density as a predictor of risk of fracture is, however, limited. A more comprehensive understanding of bone quality and its link to bone fragility is thus desirable. Besides the brittleness caused by nonenzymatic glycation of collagen, bone fracture resistance is also influenced by noncollagenous components such as osteocalcin (OC) and osteopontin (OPN). The structural role of OC and OPN in bone and how they contribute to mechanical properties is however unclear. The objective of this thesis is to elucidate these two aspects. Key interactions associated with the binding of OC and OPN to bone mineral were studied in a synthetic model. Using genetically modified animal model lacking OC and/or OPN, the role of OC and OPN in organic-inorganic interface was examined by solid state NMR, and their link to mechanical properties was studied via a series of tissue level mechanical tests, measuring fracture toughness, creep, or fatigue. Based on the results obtained, it is concluded that OC and OPN are present as structural elements in bone and contribute to tissue mechanical properties via ionic interactions at the interfaces between mineralized fibrils.

Les fonctions endocriniennes des os sont médiées par au moins deux hormones, l’ostéocalcine et le facteur de croissance fibroblastique 23 « Fibroblast growth factor 23 » (FGF23), ces derniers sont secrétés par les cellules osseuses, les ostéoblastes et les ostéocytes. L’ostéocalcine est produite par les ostéoblastes et régule le métabolisme du glucose et énergétique. Elle améliore ainsi la tolérance au glucose et la sensibilité à l’insuline. Également, elle favorise la sécrétion d’insuline et la prolifération des cellules β, elle augmente la dépense énergétique et réduit l’accumulation de graisse. L'ostéocalcine est gamma-carboxylée au niveau de trois résidus d'acide glutamique (Glu), un processus qui inhibe sa fonction endocrinienne chez la souris et l'humain. Le pH acide de la lacune de résorption décarboxyle l'ostéocalcine et libère sa forme non carboxylée (ucOCN), la forme active de cette hormone. Nos connaissances sur la régulation des fonctions endocriniennes d’ostéocalcine sont encore limitées à sa gamma-carboxylation. Puisque cette hormone est secrétée par les ostéoblastes et les ostéocytes, des cellules endocriniennes non classique, nous avons émis l’hypothèse que l'ostéocalcine pourrait être soumise à d'autres modifications post-traductionnelles (PTMs) au niveau de la voie de sécrétion contrôlant ses fonctions endocriniennes. Dans la première partie de cette thèse, nous avons montré que le propeptide de l'ostéocalcine pouvait être clivé dans son extrémité C-terminale au niveau du motif de base « RLRR » par la pro-protéine convertase furine, un processus qui se produit indépendamment de la gamma-carboxylation de l'ostéocalcine. L’inactivation du gène codant pour la furine, spécifiquement dans les ostéoblastes et les ostéocytes chez la souris, abolit totalement le clivage de la pro-ostéocalcine et altère son activation et sa libération lors de la résorption osseuse. Par conséquent, ces souris sont caractérisées par un niveau bas d'ucOCN dans le sérum, ce qui entraîne une altération de la tolérance au glucose, une diminution de la sécrétion d'insuline et de la dépense énergétique ainsi qu’une augmentation de l'accumulation de graisses. De plus, ces souris ont une perte d'appétit indépendamment de l'ostéocalcine. La restriction de la nourriture pour les souris contrôles ou « pair feeding » rend le phénotype des souris déficientes en furine plus apparent. Il apparait à un plus jeune âge avec une résistance à l'insuline. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous avons découvert que l'ostéocalcine de souris est O-glycosylée au niveau de la sérine 8, un processus qui se produit indépendamment de sa gamma-carboxylation et de son clivage. Cette modification, qui n'est pas présente chez l'ostéocalcine humaine, augmente la demi-vie de l'ostéocalcine de souris dans le plasma ex vivo et in vivo. Il est intéressant de noter que la tyrosine 12 dans l'ostéocalcine humaine correspond à la sérine 8 dans la séquence de la souris, tandis que la mutation Tyr12Ser est suffisante pour générer une ostéocalcine humaine O-glycosylée et lui conférer une demi-vie plus longue dans le plasma de la souris comparativement à la forme native. FGF23 est une hormone secrétée par les ostéoblastes et les ostéocytes. Elle régule la réabsorption de phosphate et la production de vitamine D dans le tubule proximal du rein. Sa fonction endocrine est inhibée par un clivage endoprotéolytique qui libère ses fragments N- et C-terminaux. La mutation du motif « RHTR », un site de clivage consensus pour les proprotéines convertases PC(s), a été identifié chez les patients atteints du rachitisme hypophosphatémique génétiquement déterminés ou « Autosomal dominant hypophosphatemic rickets » (ADHR). Ces patients se caractérisent par une augmentation du taux de FGF23 intact, une hypophosphatémie et une ostéomalacie. Malgré l’importance de FGF23 dans plusieurs maladies, l’identité de l’enzyme responsable du clivage de FGF23 n’est pas encore connue, même si la furine et la proprotéine convertase subtilisine/kexine type 5 (PC5) peuvent cliver FGF23 in vitro. Dans la troisième partie de cette thèse, nous tentons de répondre à cette question en utilisant des souris déficientes en furine et/ou PC5 spécifiquement dans les ostéoblastes et les ostéocytes. Sous des conditions physiologiques, l’inactivation du gène de furine dans les ostéoblastes et les ostéocytes augmente le niveau du FGF23 intact par 25%. Malgré cette augmentation ces souris maintiennent une phosphatémie normale et elles ne montrent pas de signe d’ostéomalacie. On a aussi montré qu’une déficience en fer, une condition qui augmente la production de FGF23 au niveau de l’ARN messager et protéique, le FGF23 est totalement en forme intact dans les souris déficientes en furine, montrant que le clivage de FGF23 est totalement inhibé dans cette condition. En revanche, l’injection d’érythropoïétine ou d’interleukine 1-β, des conditions qui augmentent la production de FGF23, induit une augmentation significative du taux de FGF23 total dans le sérum des souris déficientes en furine et/ou PC5 dans les ostéoblastes et les ostéocytes, tandis que le niveau du FGF23 intact n’a pas augmenté de la même façon, suggérant que la FGF23 est correctement clivée chez ces souris. D’une façon intéressante et malgré les défauts développementaux et le retard dans la minéralisation osseuse observée dans les souris complètement déficientes en PC5, la suppression conditionnelle de PC5 dans les ostéoblastes et les ostéocytes chez la souris n'a entraîné aucun défaut osseux. Cependant, l’inactivation du gène codant pour la furine dans les ostéoblastes et les ostéocytes chez la souris a augmenté les paramètres osseux trabéculaires et a diminué l'épaisseur de l’os cortical. De plus, ces souris ont eu une diminution de la densité minérale et la rigidité des os reflétant une mauvaise qualité osseuse. En résumé, nous avons décrit pour la première fois que la furine est un régulateur multifonctionnel de la fonction des ostéoblastes et des ostéocytes in vivo. Elle régule le métabolisme du glucose en assurant le clivage de la pro-ostéocalcine, qui est nécessaire à la maturation et à la bio-activité de l'ostéocalcine, et en régulant l'appétit indépendamment de l'ostéocalcine. Ces résultats suggèrent la présence d'ostéokines supplémentaires régulant l'appétit et contrôlées par la furine. De plus, dans les ostéoblastes, la furine régule partiellement le clivage de FGF23 en assurant une phosphatémie normale, suggérant que la régulation de l'accumulation de masse osseuse par la furine est indépendante du FGF23. En outre, nous avons découvert que l'ostéocalcine de souris est soumise à l’O-glycosylation, une modification qui n'est pas conservée chez l'humain, ni chez d’autres espèces, et qui augmente la demi-vie de l'ostéocalcine de souris. La glycosylation artificielle confère à l'ostéocalcine humaine une demi-vie plus longue, offrant ainsi une approche permettant d'augmenter potentiellement la bio-activité de l'ostéocalcine humaine dans les futures applications thérapeutiques de l'ostéocalcine dans les maladies humaines. / Bone endocrine functions are mediated by at least two hormones, osteocalcin and fibroblast growth factor 23 (FGF23) which are secreted by the bone cells, osteoblasts and osteocytes. Osteocalcin is an osteoblast-derived hormone regulating glucose and energy metabolism. It improves glucose tolerance and insulin sensitivity, promotes insulin secretion and β-cell proliferation, increases energy expenditure and reduces fat accumulation. Osteocalcin is gamma-carboxylated on three of its glutamic acid residues (Glu), a process that inhibits its endocrine function in mice and humans. It is the acidic pH in the resorption lacuna which decarboxylates osteocalcin releasing the uncarboxylated osteocalcin (ucOCN), the active form of this hormone. Our knowledge on osteocalcin regulation by post-translational modifications is limited to its gamma-carboxylation. Since osteocalcin is secreted by differentiated osteoblasts, a non-classical endocrine cell, we hypothesized that osteocalcin may be subjected to additional post translational modifications (PTMs) in the secretory pathway that regulates its endocrine functions. In the first part of the thesis we showed that osteocalcin’s putative pro-peptide is cleaved in its C-terminus at the basic motif «RLRR», by the proprotein convertase furin. This process occurs independently of osteocalcin gamma-carboxylation. Furin inactivation specifically in osteoblasts in mice totally abolishes osteocalcin processing and impairs its activation and release during bone resorption. Consequently, these mice have decreased serum level of ucOCN resulting in impaired glucose tolerance, reduced insulin secretion and energy expenditure, and increased fat accumulation. Moreover, these mice have a decrease in the appetite independently of osteocalcin. Pair feeding of control mice resulted in more apparent phenotype in furin deficient mice, as it appears at younger age alongside with insulin resistance. In the second part of this thesis, we discovered that mouse osteocalcin is O-glycosylated on serine 8, a process that occurs independently of its gamma-carboxylation and processing. This modification is not conserved in human or any other species and it increases mouse osteocalcin half-life in plasma ex vivo and in vivo. Interestingly, tyrosine 12 in human osteocalcin corresponds to the serine 8 in the mouse sequence. Tyr12Ser mutation was sufficient to O-glycosylate human osteocalcin and to confer this hormone a longer half-life in mouse plasma compared to the native form. FGF23 is a hormone secreted by osteoblasts and osteocytes which regulates phosphate reabsorption and vitamin D production in the kidney proximal tubule. Its endocrine function is inhibited by endoproteolytic cleavage which releases its N-terminal and C-terminal fragments. Mutations in the «RHTR» motif, a consensus cleavage site for proprotein convertases (PCs), were found in patients with autosomal dominant hypophosphatemic rickets (ADHR). These patients are characterized by an increased intact FGF23 levels, hypophosphatemia and osteomalacia. Despite the importance of FGF23 in the pathology of multiple diseases, the identity of the enzyme(s) involved in FGF23 cleavage is yet unclear, even though furin and the proprotein convertase subtilisin/kexin type 5 (PC5) were shown to cleave FGF23 in vitro. In the third part of the thesis, we addressed this question using mice model deficient in furin and/or PC5 in osteoblasts and osteocytes in mice. Under physiological conditions, furin inactivation resulted in a 25% increase in intact FGF23; however, these mice maintained normal phosphate level and did not shown any sign of osteomalacia. We also showed that under iron restriction, a condition that induce FGF23 expression at the mRNA and protein level, FGF23 processing is totally impaired in furin deficient mice. However, the injection of erythropoietin or interleukin 1-β, two conditions that increase FGF23 production, induce FGF23 serum level while it is still properly processed in mice deficient in furin and/or PC5 in osteoblasts and osteocytes. Interestingly, despite the patterning defects observed in global inactivation of PC5, conditional inactivation of PC5 in osteoblasts and osteocytes in mice did not result in any bone defect. However, furin inactivation in osteoblasts and osteocytes in mice increases trabecular bone parameters and decreases cortical thickness. Moreover, these mice have decreased bone mineral density and bone strength reflecting a poor bone quality. In summary, we described for the first time that furin is a pleotropic regulator of osteoblast and osteocyte function in vivo. It regulates glucose and energy metabolism by mediating pro-osteocalcin processing which is required for osteocalcin maturation and bioactivity, and by regulating appetite independently of osteocalcin. These findings suggest the presence of additional osteokines controlling appetite and which are regulated by furin. Moreover, furin partially regulates FGF23 processing while maintaining normal phosphate homeostasis, suggesting that the regulation of bone mass accrual by furin occurs independently of FGF23. Additionally, we discovered that mouse osteocalcin is subjected to O-glycosylation, a species-specific modification that is not conserved in humans or any other species and increases mouse osteocalcin half-life. Artificial O-glycosylation confer human osteocalcin a longer half-life, thus providing an approach to increase human osteocalcin bioactivity in future therapeutic applications of osteocalcin in human diseases.

L’ostéoarthrose (OA) est une pathologie qui touche les articulations principalement chez les personnes âgées. Il devient capital de mieux cerner cette pathologie à cause des coûts économiques qu’elle engendre mais surtout à cause du vieillissement de la population. Cette maladie se caractérise par une dégradation du cartilage articulaire, une sclérose osseuse, une inflammation de la membrane synoviale ainsi que la présence d’ostéophytes. L’étiologie de cette pathologie est restée nébuleuse car la recherche sur la maladie touchait principalement le cartilage articulaire. Toutefois, le rôle clé de l’os sous-chondral dans l’OA est maintenant reconnu. L’obésité étant un facteur de risque de l’OA, nous avons émis l’hypothèse que la leptine, une adipocytokine clé dans l’obésité, joue un rôle important dans l’OA. En effet, la leptine modifie le phénotype des ostéoblastes (Ob) normaux humain et puisque les Ob OA humains ont un phénotype altéré, notre objectif était de déterminer le rôle potentiel de la leptine dans ces cellules. Pour ce faire, nous avons préparé des cultures primaires d’Ob issus de la plaque sous-chondral du plateau tibial de patients OA et d’individus normaux (N). L’expression de la leptine et de son récepteur actif (OB-Rb) ont été mesurées par RT-PCR en temps réel, et leur production a été mesurée par ELISA et immunobuvardage (IB). La prolifération des Ob OA a été déterminée par incorporation de BrdU. La phosphorylation de p42/44 MAPK dans les Ob OA a été déterminée par IB. Le phénotype des Ob fut déterminé par la mesure de l’activité de la phosphatase alcaline (ALP) et la sécrétion d’ostéocalcine (OC), en présence ou non de leptine. De plus, les effets des ARNs d’interférences (SiRNA) anti-leptine et anti OB-Rb sur le phénotype des Ob OA furent déterminés via leur impact sur l’activité de l’ALP et sur la sécrétion d’OC. L’effet dose-réponse de la leptine sur les expressions d’OB-Rb, du facteur de croissance TGF-1 ou encore sur sa propre expression furent déterminées par RT-PCR en temps réel. Pour terminer, la signalisation de la leptine a été étudiée en évaluant l’effet dose réponse de celle-ci sur la production des protéines JAK2 et STAT3 phosphorylées par IB. Les résultats obtenus ont montrés que les Ob OA expriment et produisent plus de leptine que les Ob N. Au niveau phénotypique, ces Ob OA possèdent une activité de l’ALP ainsi qu’une sécrétion d’OC plus importante que celles observées chez les Ob N. L’ajout d’anticorps inactivant l’interaction leptine et OB-Rb ou d’inhibiteurs chimiques comme tyrphostin ou piceatannol diminuèrent l’activité de l’ALP ainsi que la sécrétion d’OC dans les Ob OA. Par contre, l’ajout de leptine exogène aux Ob OA augmenta l’activité de l’ALP sans pour autant faire varier la sécrétion d’OC. La leptine à des doses de 1ng/ml à 10mg/ml stimula la prolifération des Ob OA ainsi que la phosphorylation de p42/44 MAPK. La leptine exogène diminua l’expression de TFG-1 tandis qu’elle stimula la phosphorylation de JAK2 et STAT3 ou encore sa propre expression de manière dose-dépendante. Cependant, l’expression d’OB-Rb diminua de manière dose-dépendante. Enfin, le traitement des Ob OA avec des Si leptine ou Si OB-Rb diminua l’activité d’ALP, la sécrétion d’OC, l’expression de la leptine, l’expression d’OB-RB ainsi que l’expression du facteur TGF-1. L’ensemble de ces données démontre que la leptine endogène des Ob OA est sous contrôle des facteurs de croissance et qu’elle contribue à maintenir le phénotype anormal de l’os sous-chondral OA. De plus, ceci suggère que la leptine serait un acteur important dans la régulation du remodelage osseux. / Osteoarthritis (OA) is a disease which mainly affects the joints in the elderly. It becomes essential to better understand this disease because of the economic costs it brings, but mainly because of population aging. This disease is characterized by a deterioration of cartilage, bone sclerosis, inflammation of the synovial membrane and the presence of osteophytes. The knowledge of its etiology has remained incomplete because research on this disease focused mainly on the articular cartilage. However, the key role of subchondral bone in OA is now recognized. Obesity is a risk factor for OA, then we hypothesized that leptin, a key adipocytokine in obesity plays an important role in OA. Indeed, leptin alters the phenotype of osteoblasts (Ob) and human Ob has altered phenotype in OA patients, our objective was to determine the potential role of leptin in OA Ob. To do this, we prepared primary cultures of Ob from the sub-chondral plate of the tibial plateaus of OA patients and normal individuals (N). The expression of leptin and its receptor active (OB-Rb) were measured by RT-PCR in real time, and their production was measured by ELISA and western blot (WB). The proliferation of Ob OA was determined by BrdU incorporation. The phosphorylation of p42/44 MAPK was evaluated by WB. The phenotype of Ob was determined by measuring the activity of alkaline phosphatase (ALP) and the secretion of osteocalcin (OC), in the presence or absence of leptin. Moreover, the effects of small interference RNAs (siRNAs) anti-leptin and anti OB-Rb on the phenotype of OA Ob were determined through their impact on the activity of the ALP and the secretion of OC. The dose-response effect of 1eptin on its own expression or the expressions of OB-Rb, the growth factor TGF-β1 were determined by RT-PCR in real time. Finally, signalisation of leptin in OA Ob was studied by evaluating the dose-response effect of this on the production of JAK2 and STAT3 protein phosphorylated by WB. The results showed that the OA Ob express and produce more leptin than N. Moreover, these Ob OA have an activity of the ALP and a secretion OC higher than those observed in N Ob. The addition of antibodies inactivating interaction leptin and OB-Rb or chemical inhibitors such as tyrphostin or piceatannol diminished the activity of the ALP and the secretion of OC in OA Ob against by the addition of exogenous leptin to Ob OA increased the activity of the ALP without influencing the secretion of OC. Leptin at doses of 1ng/ml to 10mg/mL stimulated the proliferation of OA Ob and the phosphorylation of p42/44 MAPK. Exogenous leptin decreased the expression of TGF-β1 while it stimulated the phosphorylation of JAK2 and STAT3 and expression of its own in dose-dependent manner. However, the expression of OB-Rb decreased in dose-dependent. Finally, the treatment of OA Ob with Si leptin or Si OB-Rb decreased activity of ALP, the secretion of OC, the leptin expression, expression of OB-Rb and the expression of TGF-β1 factor. All these data show that endogenous leptin Ob OA controls the growth factors and contributes to maintaining the abnormal phenotype of the subchondral bone OA. Moreover, this suggests that leptin is an important player in the regulation of bone remodelling

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