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Professeurs invités

Quand la génétique redéfinit la physiologie

Novembre-décembre 2018
Gerard Karsenty
p. 79

Notes de la rédaction

Le professeur Gerard Karsenty a été invité par l’assemblée des professeurs, sur la proposition des professeurs Hugues de Thé, Philippe Sansonetti et Alain Prochiantz.

Texte intégral

1Une conséquence majeure bien qu’imprévue de l’introduction des approches génétiques dans l’étude de l’organisme modèle a été de rajeunir une discipline biologique qui avait été progressivement abandonnée : la physiologie de l’organisme tout entier.

2En ce qui concerne les vertébrés osseux, il me semble que les découvertes les plus inattendues de la génétique de la souris sont dans le domaine de la physiologie. Dans cette optique, j’ai présenté au cours de ces quatre conférences la façon dont une interprétation de la biologie osseuse tenant compte des aspects évolutifs, des caractéristiques biologiques cellulaires uniques et d’observations cliniques, a conduit à une hypothèse de travail liant physiologie osseuse, métabolisme énergétique et reproduction. Tous les aspects de cette hypothèse ont été vérifiés expérimentalement chez la souris et autant que possible chez l’homme. L’inférence la plus originale de cette hypothèse de travail est que l’os lui-même devrait être un organe endocrinien régulant les aspects du métabolisme énergétique et de la reproduction. Tel que présenté lors de ces conférences, c’est effectivement le cas. Les ostéoblastes, les cellules responsables de la formation osseuse, produisent une hormone appelée ostéocalcine qui favorise l’homéostasie du glucose au repos et pendant l’exercice. L’ostéocalcine favorise également la fertilité masculine chez la souris et chez l’homme.

3L’ostéocalcine a les caractéristiques cardinales d’une hormone. Elle est synthétisée dans un seul type de cellule, l’ostéoblaste, agit à distance dans les cellules β pancréatiques et les cellules de Leydig des testicules, dans lesquelles elle doit se lier à un récepteur spécifique que nous avons identifié pour déclencher une série d’événements de signalisation qui aboutissent respectivement à la synthèse et à la sécrétion d’insuline et de testostérone. Allant au-delà des limites définies par l’hypothèse de travail initiale, nous avons ensuite montré que l’ostéocalcine transmet l’influence remarquable, même inattendue, du squelette osseux sur le développement et le fonctionnement du cerveau. En effet, l’ostéocalcine est non seulement nécessaire mais suffisante pour favoriser les fonctions cognitives chez la souris et les ramener, chez des souris âgées, aux niveaux observés chez les souris jeunes. Cet aspect de la biologie de l’ostéocalcine est médié par un récepteur différent dont nous avons également étudié la fonction.

4La démonstration que l’ostéocalcine est un régulateur si puissant du développement et des fonctions du cerveau a représenté une rupture dans la logique de l’hypothèse de travail initiale. Cela nous a obligés à réévaluer non seulement toute la biologie de l’ostéocalcine, mais aussi les objectifs initiaux des fonctions classiques de l’os. La dernière conférence de ce cycle a présenté des résultats inédits qui, par leur nature, fournissent un cadre conceptuel qui saisit à la fois les fonctions classiques et endocriniennes de l’os. Nous avons terminé ce cycle de conférences en soulignant quelques caractéristiques saillantes de l’ostéocalcine qui la distinguent des autres hormones et qui suggèrent que l’exploitation de sa biologie peut potentiellement avoir un grand impact thérapeutique sur plusieurs maladies liées à l’âge, de la sarcopénie à la perte de mémoire liée au vieillissement.

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Pour citer cet article

Référence électronique

Gerard Karsenty, « Quand la génétique redéfinit la physiologie », La lettre du Collège de France [En ligne], 44 | 2017-2018, mis en ligne le 21 mai 2019, consulté le 19 juillet 2019. URL : http://journals.openedition.org/lettre-cdf/4556

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Auteur

Gerard Karsenty

Professeur, directeur du département Genetics & Development, université Columbia (New York), Etats-Unis

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Droits d’auteur

© Collège de France

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