La contrainte mécanique stimule l'adaptation in vitro du cytosquelette de cellules humaines d'ostéosarcome TE-85

¹ Department of Orthodontics, Harvard School of Dental Medicine, 188 Longwood Avenue, Boston, MA, 02115 U.S.A.

Résumé

Le cytosquelette des ostéoblastes participe activement aux changements de la taille et de la forme des cellules lors de l'application d'une stimulation mécanique.

Trois types principaux de filaments protéiques constituent ce cytosquelette : les filaments d'actine, les microtubules contenant de la tubuline, et les filaments intermédiaires constitués de vimentine.

Les auteurs ont étudié les effets dus à la déformation, sur la répartition de l'actine, de la vimentine et des protéines de contact focal telles que la vinculine, la taline et la tensine au sein de cellules de type ostéoblastique.

Des cellules humaines d'ostéosarcome TE-85 ont été cultivées jusqu'à confluence cellulaire.

Une contrainte intermittente a été exercée sur les cellules pendant 2, 6 ou 24 h et des cellules non soumises à contrainte ont été utilisées comme contrôle.

Une localisation immunocytochimique des protéines a été entreprise au sein des cultures expérimentales et du groupe de contrôle.

Les résultats ont montré que la contrainte mécanique altère la distribution de toutes les protéines étudiées. Bien que la contrainte ait semblé altérer la distribution de la tensine après deux heures de tension, la distribution des autres protéines étudiées ne fut modifiée de façon significative qu'à partir de la sixième heure. Les modifications de distribution de la taline et de la vinculine indiquaient un accroissement des contacts focaux après application de la contrainte.

A aucun moment cependant, il n'a été possible de mettre en évidence une modification concluante de l'orientation des cellules soumises à contrainte.

La réponse des cellules HOS démontre que le cytosquelette s'adapte à la contrainte mécanique, par la stimulation de protéines et de récepteurs protéiques spécifiques.

Ces résultats font penser que les cellules réagiraient à la contrainte en augmentant leurs propriétés d'ancrage au substrat.

Abstract

The cytoskeleton of osteoblasts actively participates in the cellular changes in size and shape upon the application of mechanical stimulation.

Three main classes of proteins encompass the cytoskeleton of osteoblasts: microfilaments containing actin, microtubules containing tubulin and intermediate filaments containing vimentin.

The purpose of this investigation was to study the effects of strain in the distribution of actin, vimentin and focal contact proteins vinculin, talin and tensin in osteoblast-like cells.

Human osteosarcoma cells TE-85 were cultured in DMEM/F-12 and grown to confluency in Flexercell Type I dishes. Intermittent strain was applied to the cells using the Flexercell Strain Unit System for periods of 2, 6 and 24 hours and unstrained cells were used as controls.

Immunocytochemical localization for actin, vimentin, vinculin, talin and tensin for both experimental and control cultures were undertaken.

Negative controls were also performed. The results showed that mechanical strain altered the distribution of all proteins studied. Although strain appeared to alter distribution of tensin at 2 hours of strain, the distribution of other proteins studied did not change significantly until 6 hours.

The changes in distribution of both talin and vinculin indicated an increase of focal contacts after strain application. However, any changes in cell orientation due to strain in this study were inconclusive.

The response of osteosarcoma cells (HOS) to mechanical strain demonstrates that the cytoskeleton adapts to strain through the stimulation of specific cytoskeleton and receptor proteins.

These data suggest that the cells may increase their substratum anchorage properties as a result of strain.