The resorption function of osteoclasts : Role of the β6 tubulin isotype in the sealing zone organization

L'os forme un environnement cellulaire complexe ; il est sujet à un renouvellement tout au long de la vie. Son remodelage dépend de deux types cellulaires principaux : les ostéoblastes et les ostéoclastes. Les ostéoblastes forment la nouvelle matrice osseuse, tandis que l'ostéoclaste dégrade la matrice osseuse. L’augmentation de l’activité des ostéoclastes provoque une perte osseuse aboutissant à l’ostéoporose. L’ostéoclaste présente une structure particulière d’actine lui permettant d’adhérer à l’os : la zone de scellement. Elle est composée de podosomes et elle est maintenue par les microtubules. La désorganisation de la zone de scellement perturbe la résorption osseuse. Cibler la zone de scellement des ostéoclastes est une stratégie pour diminuer l’ostéoporose. Les microtubules sont des éléments clés du cytosquelette des cellules eucaryotes et sont assemblés d’hétérodimères de tubuline αβ. Les microtubules remplissent diverses fonctions qui dépendent de leur instabilité dynamique. Les mécanismes de régulation de l’instabilité dynamique sont les MAPs (protéines associées aux microtubules) ainsi que le « code de tubuline », qui est composé par les différents isotypes de tubuline et les PTMs (modifications post-traductionnelles). Une récente étude de notre équipe de recherche montre que l’isotype de tubuline TUBB6 est nécessaire à l’organisation de la zone de scellement et à la résorption osseuse. Mes travaux de thèse ont permis de mieux comprendre les mécanismes moléculaires par lesquels TUBB6 contrôle la résorption osseuse. En utilisant un modèle d’ostéoclastes KO TUBB6, nous avons démontrer que TUBB6 influence à la fois la dynamique de l’actine et des microtubules dans les ostéoclastes. Les microtubules des ostéoclastes KO TUBB6 ont une durée de vie augmentée et une vitesse de polymérisation diminuée. Ces données sont corrélées à une augmentation de l’acétylation des microtubules et une diminution de la taille de la coiffe EB1 à l’extrémité « + » des microtubules. Enfin, les podosomes KO TUBB6 ont une durée de vie augmentée et la ceinture de podosomes est déstabilisée. J’ai réalisé une étude de protéomique suggérant que TUBB6 régulerait la liaison d’ARHGAP10 aux microtubules. ARHGAP10 est une protéine régulant négativement l’activité de CDC42, déjà connu pour son rôle dans l’organisation de la zone de scellement. Nos résultats suggèrent que TUBB6, peut contrôler l'activation locale de CDC42 pour assurer une résorption osseuse correcte en contrôlant l'association d’ARHGAP10 aux microtubules.Bone is a complex cellular environment; it is subject to renewal throughout life. Bone remodeling depends on two main cell types: osteoblasts and osteoclasts. Osteoblasts form the new bone matrix, while osteoclasts degrade it. Increased osteoclasts activity causes bone loss leading to osteoporosis. Osteoclast has a special actin structure that allows it to adhere to bone: the sealing zone. It is composed of podosomes and is maintained by microtubules. Targeting sealing zone prevents bone resorption and it is a strategy to decrease osteoporosis. Microtubules are key components of eukaryotic cytoskeleton cells that assemble from αβ tubulin heterodimers. Microtubules perform various functions, depending on their dynamic instability. Mechanisms regulating dynamic instability are the tubulin code, which is composed of tubulin isotypes, PTMs (post-translational modifications), and MAPs (microtubule-associated proteins). A recent study by the team research shows that the tubulin isotype TUBB6 is necessary for the sealing zone organization and for bone resorption. My thesis confirms that the increase TUBB6 expression during osteoclast differentiation is necessary for bone resorption and for sealing zone organization. My thesis work helped to better understand the molecular mechanisms by which TUBB6 controls bone resorption. Using a Tubb6 KO osteoclast model, we demonstrated that TUBB6 influences both actin and microtubule dynamics in osteoclasts. The TUBB6 KO microtubules of osteoclasts have increased lifespan and decreased polymerization rate. These data correlate with higher levels of microtubules acetylation and smaller EB1-cap at the microtubules "+" end. Finally, KO TUBB6 podosomes have increased lifespan and the podosome belt is destabilized. I performed a proteomics study suggesting that TUBB6 would regulate the ARHGAP10 binding to microtubules. ARHGAP10 is a protein downregulating the activity of CDC42 and CDC42 is known for its role in the sealing zone organization. Our results suggest that TUBB6 can control local activation of CDC42 to ensure proper bone resorption by controlling the association of ARHGAP10 with microtubules