Toutes les expériences sur les animaux ont été approuvées par le Comité d’éthique animale de l’Université médicale chinoise du Zhejiang (IACUC-202402-07).
Préparation et analyse LC-MS/MS de LWDHW
La formule LWDHW se compose de six herbes chinoises : Rehmannia glutinosa (Gaertn.), Cornus officinalis (Sieb.), Paeonia suffruticosa (Andr.), Dioscoreae en face (Thunb.), Poria cocos (Schw.) et Alisma orientale (Sam.). Des informations détaillées sur ces herbes sont listées dans le Tableau 1. Toutes les herbes crues étaient fournies par le Premier Hôpital affilié de l’Université médicale chinoise du Zhejiang (Hangzhou, Chine) et bouillies dans de l’eau purifiée à un ratio herbe/eau de 0,1 kg/L. L’extrait aqueux obtenu a été filtré et concentré dans une solution de travail à 0,5 g/mL pour des analyses LC-MS/MS ultérieures et des expériences animales. De plus, la solution de travail était transformée en poudre lyophilisée pour des expériences cellulaires.
Dans l’analyse LC-MS/MS, les conditions de chromatographie liquide étaient les suivantes : phase mobile A (aqueuse) et phase mobile B (organique) consistaient respectivement en 0,1 % d’acide formique dans l’eau et d’acétonitrile pour le mode ion positif, ou 5 mM de formatie ammoniaque dans l’eau et d’acétonitrile, respectivement, pour le mode ion négatif. Le temps d’exécution total était de 8 min, avec un débit de 0,3 mL/min, une température de colonne de 40 °C et un volume d’injection de 2 μL. Pour la spectrométrie de masse, les données étaient acquises en mode MS-ddMS2 complet, avec des tensions de pulvérisation réglées à +3,50 kV (positif) et –2,50 kV (négatif).
Ingrédients bioactifs et cibles prédiction du LWDHW
Les noms individuels de six plantes constitutives ont été saisis dans la base de données du Système de Pharmacologie de la Médecine Traditionnelle Chinoise (TCMSP) afin d’obtenir la liste complète des ingrédients de LWDHW. Les ingrédients bioactifs ont ensuite été dépistés à l’aide des paramètres pharmacocinétiques de biodisponibilité orale (OB) ≥ 30 % et de ressemblance du médicament (DL) ≥ 0,18, 27,28,29,30. Les protéines correspondantes des ingrédients bioactifs ont été identifiées et soumises à UniProt pour récupérer leurs noms de gènes standardisés, définis comme cibles géniques finales de LWDHW.
Objectifs chevauchants entre LWDHW et PMOP
Les cibles génétiques associées au PMOP ont été retrouvées en recherchant le mot-clé « ostéoporose postménopausée » dans les bases de données GeneCards et DisGeNET le 2 octobre 2024. Les cibles ont été filtrées en utilisant des seuils de score de >0,1 dans DisGeNET et >10 dans GeneCards, et les entrées en double ont été supprimées pour obtenir un ensemble non redondant de gènes liés au PMOP. Par la suite, les cibles dérivées des plantes de LWDHW et les cibles associées au PMOP ont été importées dans l’outil en ligne Venny pour générer un diagramme de Venn représentant les cibles chevauchantes entre LWDHW et PMOP.
Ontologie des gènes (GO) et analyse de l’enrichissement des voies de signalisation
Les cibles chevauchantes entre LWDHW et PMOP ont fait l’objet d’une analyse d’enrichissement GO à l’aide de la base de données DAVID. Les termes GO récupérés ont été classés en trois catégories, incluant composante cellulaire, fonction moléculaire et processus biologique (BP). Après avoir filtré FDR < 0,01, les 30 premiers termes BP étaient listés dans un diagramme à bulles dans l’ordre décroissant d’enrichissement des plis.
Ensuite, les cibles qui se chevauchent ont été saisies dans les bases de données de l’Encyclopédie des gènes et génomes de Kyoto (KEGG) et Metascape pour l’analyse d’enrichissement des voies de signalisation. Les voies enrichies issues des bases de données KEGG et Metascape ont été classées par nombre de cibles correspondantes dans un ordre décroissant, et les 25 principales voies de chaque base de données étaient affichées sous forme de graphiques à barres.
Construction du réseau
Les réseaux « Formule-Plantes-Ingrédients-Cibles-Maladies » et « Cibles-Voies » ont été construits dans Cytoscape pour visualiser les interrelations entre les composants. Un réseau d’interaction protéine-protéine (PPI) a été généré en saisissant les cibles qui se chevauchent dans la base de données STRING. Les cibles de hub au sein du réseau ont été identifiées par criblage basé sur des caractéristiques topologiques, notamment la centralité des degrés (DC), la centralité entre les centres (BC) et la centralité de proximité (CC).
Groupe animal, modèle d’ostéoporose induit par OVX et intervention médicamenteuse
Un total de 27 souris C57BL/6J femelles (âgées de 2 mois, pesant 22 ± 2 g) ont été fournies par le Centre d’expérimentation animale de l’Université médicale chinoise du Zhejiang (Hangzhou, Zhejiang). Tous les animaux étaient hébergés dans des conditions spécifiques sans agents pathogènes (FPS) avec un cycle clair/obscur de 12 heures, une température ambiante maintenue à 25 °C et une humidité comprise entre 40 % et 60 %, avec un accès libre à la nourriture et à l’eau. Après une semaine d’alimentation adaptative, les souris ont été assignées au hasard à trois groupes (n = 9 par groupe) à l’aide d’un tableau de nombres aléatoires : Sham, Model et LWDHW. Les souris des groupes Model et LWDHW ont subi une ovaire bilatérale (OVX) pour établir le modèle PMOP, tandis que le groupe Sham a subi une procédure simulée impliquant la résection d’un volume équivalent de tissu adipeux périovarien. À partir de deux jours après la chirurgie, les souris du groupe LWDHW ont reçu quotidiennement une dose orale de solution de travail LWDHW à une dose de 9,75 g/kg/jour (convertie à partir de la dose équivalente humaine basée sur la surface corporelle), tandis que les groupes modèle et Sham ont reçu un volume égal de solution saline. Des échantillons biologiques, y compris les tissus séromiques et fémoraux, ont été prélevés 8 semaines après l’administration pour une analyse ultérieure. Aucun décès ou mortalité inattendu n’a eu lieu dans aucun des groupes durant la période expérimentale.
Dosage immunosorbent lié à une enzyme sérique (ELISA)
Le sang total a été prélevé dans le plexus rétro-orbitaire et centrifugé à 1000 x g pendant 15 minutes à 4 °C pour obtenir du sérum. Les concentrations sériques d’ostéocalcine (OCN) et de télopeptide β-C-terminal du collagène de type I (β-CTX) ont été mesurées à l’aide des kits ELISA correspondants selon les protocoles du fabricant.
μCT et analyse biomécanique
Les échantillons fémoraux ont été analysés à l’aide d’un appareil de micro-tomodensitométrie (μCT) à haute résolution à une résolution isotrope de 10 μm. La microstructure tridimensionnelle (3D) du fémur distal a été reconstruite à partir des images acquises à l’aide du logiciel NRecon. Par la suite, les paramètres de microarchitecture osseuse suivants, incluant la densité minérale osseuse (DMO, g/mm3), la fraction de volume osseuse (VB/TV, %), l’épaisseur trabéculaire (Tb.Th, mm) et le nombre trabéculaire (Tb.N, 1/mm), ont été quantifiés dans la région d’intérêt (ROI) du fémur distal.
Les propriétés biomécaniques des échantillons fémoraux (n = 3 par groupe) ont été évaluées via un essai de flexion en trois points utilisant un système de test de fatigue axiale en torsion. Une charge de compression était appliquée au milieu de la diaphyse à un taux constant de déplacement de 2 mm/min jusqu’à la rupture structurelle. La charge maximale (N) était automatiquement enregistrée par le logiciel du système.
Coloration en histomorphologie, immunohistochimie (IHC) et immunofluorescence (FI)
Après fixation avec 4 % de paraformoldéhyde, décalcification dans une solution d’EDTA à 14 %, et déshydratation par une série éthanol graduée, les échantillons fémoraux ont été traités en sections de paraffine de 3 μm d’épaisseur comme décritprécédemment à 31. Les coupes ont été colorées à l’hématoxyline alcien bleu (ABH)/Orange G pour une évaluation morphologique. Une analyse quantitative de la zone osseuse trabéculaire dans la métaphyse distale du fémur a été réalisée à l’aide du logiciel OsteoMetrics.
Des échantillons de foie et de rein ont été fixés, intégrés dans la paraffine et découpés en sections de 4 μm. Après une déparaffinisation et une réhydratation régulières, les sections ont été colorées à l’hématoxyline et à l’éosine. L’examen histologique a été réalisé au microscope optique.
Les tests IHC et IF ont été réalisés sur des sections plongées dans la paraffine selon des procédures établies. En résumé, la récupération antigénique a été réalisée en incubant des sections dans un tampon de citrate de 0,01 M à 60 °C pendant 4 heures. Les sections ont ensuite été incubées toute la nuit à 4 °C avec des anticorps primaires comprenant ALP (1:300), IL-1β (1:500), TNF-α (1:500) et p-P65 (1:300). Après incubation avec des anticorps secondaires correspondants pendant 20 minutes, des sections ont été soumises à une solution de diaminobenzidine (DAB) et à une contre-coloration à l’hématoxyline pour l’IHC, ou colorées avec DAPI pour le marquage nucléaire en IF. Pour la quantification positive de la coloration, quatre champs sélectionnés au hasard ont été capturés à partir de chacune des trois sections de tissu par échantillon. Dans la coloration IHC, la densité optique moyenne était définie comme le rapport entre la densité optique intégrée (IOD) et la cavité correspondante, tel que déterminé à l’aide du logiciel Image-Pro Plus. Dans la coloration IF, la zone de coloration positive était normalisée à la surface du champ et exprimée en pourcentage, et la quantification était effectuée avec le même logiciel.
Culture primaire des macrophages de moelle osseuse (BMM) et test de comptage cellulaire
Les cellules de moelle osseuse ont été éliminées des fémurs et des tibias de souris C57BL/6 âgées de 2 mois à l’aide de solution saline tamponnée phosphate (PBS). La suspension à cellules résultante était filtrée à travers une tamoire de 70 μm et centrifugée à 200 x g pendant 5 minutes. Le pellet cellulaire a été resuspendu dans un milieu complet α-MEM contenant 10 % de sérum bovin fœtal. Après 24 heures d’incubation à 37 °C dans une atmosphère à 5 % de CO₂, les cellules non adhérentes ont été retirées. Pour induire la différenciation des macrophages, des cellules adhérentes ont été cultivées dans un milieu contenant 50 ng/mL de facteur stimulant la colonie de macrophages (M-CSF) et 40 ng/mL de RANKL pendant 5 à 7 jours jusqu’à l’observation de BMM mature.
Les MBM étaient placés à 3 x 104 cellules/puits dans des plaques à 96 puits. Après 24 heures de traitement avec des concentrations en gradient de LWDHW, les MBM ont été incubées avec une solution de travail du kit de comptage cellulaire à 10 % (CCK-8) à 37 °C pendant 1 heure. L’absorption de chaque puits était mesurée à 450 nm à l’aide d’un lecteur de microplaques.
Analyse quantitative de l’expression génique sur les BMM primaires
Les BMM ont été ensemencés dans des plats de 6 cm à une densité de 3 x 106 cellules par plat. Après traitement avec 500 et 1 000 μg/mL de LWDHW pendant 24 heures, l’ARN total a été extrait des BMM à l’aide du kit de purification rapide à l’ARN selon les instructions du fabricant. Après quantification par spectrophotométrie, 500 ng d’ARN total ont été rétrotranscrits en ADNc. La PCR quantitative en temps réel (qRT-PCR) a été réalisée à l’aide d’amorces spécifiques à chaque gène (Tableau 2), et les conditions de cycle de la PCR étaient les suivantes : dénaturation initiale à 95 °C pendant 30 s, suivie de 40 cycles à 95 °C pendant 5 s et 60 °C pendant 30 s. Les niveaux d’expression génique ont été analysés à l’aide de la méthode 2ΔΔCt , avec GAPDH comme gène de référence interne.
Analyse du western blot sur les BMM primaires
Après avoir été dressés à 3 x 106 cellules par plat dans des plats de 6 cm, les BMM ont été traités par diverses interventions puis lysés sur glace avec un tampon de lyse RIPA. Les protéines totales ont été collectées et quantifiées à l’aide d’un kit de test protéique BCA. Des échantillons de protéines (30 μg par voie) ont été séparés par SDS-PAGE sur des gels de polyacrylamide à 12,5 % et transférés sur des membranes PVDF à 0,2 μm. Après un blocage de 20 minutes, les membranes ont été incubées toute la nuit à 4 °C avec les anticorps primaires suivants : P65 (1:1000), p-P65 (1:1000), IκBα (1:1000), p-IκBα (1:1000) et β-actine (1:1000). Le lendemain, des membranes ont été incubées avec un anticorps secondaire pendant 1 h à température ambiante. Les bandes protéiques ont été visualisées à l’aide d’un kit de détection chimiluminescence ECL et capturées à l’aide d’un système automatique d’analyse d’images chimiluminescences.
Coloration TRAP des tissus fémuraux et des BMM
Les coupes de tissu fémoral et les BMM plaquées en plaques à 24 puits à 1 x 10cellules de 5 puits ont été colorées à l’aide d’un kit de coloration par phosphatase acide résistante au tartrate (TRAP) selon le protocole du fabricant. La surface osseuse trabéculaire couverte d’ostéoclastes (Oc.S/BS) dans les sections tissulaires et la zone de formation d’ostéoclast dans les cultures de BMB ont été quantifiées à l’aide du logiciel Image-Pro Plus.
Analyse statistique
Toutes les données ont été présentées en moyenne ± écart-type. Une ANOVA unidirectionnelle suivie du test de Dunnett a été utilisée pour l’analyse statistique dans SPSS. *p < 0,05 et **p < 0,01 étaient considérés comme statistiquement significatifs.