Mémo, the Mediator of ErbB2-driven Cell Motility, is an ubiquitously expressed intracellular redox protein associated with the cytoskeleton and required for cellular responses to growth factors. Previous work showed that inducible deietion of the MEM01 exon 2 in mice led to a syndrome of prématuré aging resembling the phenotype of mouse models deficient for klotho or fibroblast growth factor (FGF) 23 that are both crucial for calcium and phosphate homeostasis. The current study aimed at deciphering the rôle of Mémo in bone and rénal minerai homeostasis.
We tested whether Mémo expression can be regulated by stimuli or repressors of FGF23, but we did not observe such effects in the bone or kidney. We inducibly deleted MEM01 exon 2 in mice in the whole body and studied the resulting phenotype. Whole-body Mémo deietion caused abnormalities of the distal fémoral bone, a severe decrease of trabecular bone minerai density in fémur and vertebrae, but higher cortical thickness in the distal fémur. In primary culture studies, osteoblast and osteoclast mineralizing and resorptive activity were unchanged. However, in the sérum of whole-body Mémo null mice, alkaline phosphatase activity and osteoblast-derived osteocalcin hormone levels were reduced. We found hypercalcemia, increased rénal calcium transportera, and at the same time presence of rénal calcium wasting.
Unexpectedly, the sérum levels of the calcification inhibitor magnésium were increased and overall calcification propensity of Mémo null sera was reduced. Furthermore, we did not detect any soft tissue calcifications in Mémo null mice using X-ray, aorta histology and calcium content, and in dietary rescue experiments, we noted that survival of whole-body MEM01 null mice was not improved by phosphate or vitamin D deficiency, in contrast to what had been reported for klotho or FGF23 null mice. Rénal calcium transportera were also elevated in a model of kidney-specific MEM01 deietion and were partially restored by dietary vitamin D3 depletion.
Although we identified many différences between our MEM01 null mouse models and published studies on klotholFGF23 null models, we found evidence for a direct necessity of Mémo in FGF23- induced signaling in the kidney: Injections of recombinant mouse FGF23 or vehicle showed impaired ERK phosphorylation, cysteine oxidation, protein carbonylation, and FGF23 target gene responses in the kidney of whole-body Mémo deficient mice compared to control mice. In addition, sérum FGF23 levels of whole-body MEM01 null mice were increased.
In conclusion, Mémo mediates rénal FGF23 signaling and is indispensible for normal mineralization processes and bone homeostasis in vivo, but it may not be required for isolated cellular functions of osteoblasts and osteoclasts ex vivo. The combination of the Mémo null bone phenotype, increased calcium reabsorption but also rénal calcium wasting could arise from a defective bone mineralization, then leading to high calcium levels in sérum and urine. Future studies could further assess if Mémo interacts with mineralization via alkaline phosphatase and by which mechanism minerai transportera are affected. In addition, the mechanism of the signaling impairment should be further investigated.
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Mémo, médiateur de la motilité cellulaire induite par ErbB2, est une protéine intracellulaire et ubiquitaire du système redox qui est associée au cytosquelette et est indispensable pour obtenir une réponse de la cellule aux facteurs de croissance.
Des études précédentes ont montré que la délétion inductible de l'exon 2 de MEM01 chez la souris, entraîne un syndrome de vieillissement prématuré semblable au phénotype observé chez les modèles de souris déficientes pour klotho ou FGF23 qui sont tous deux cruciaux pour l'homéostasie phospho-calcique.
Nos travaux ont pour but de déchiffrer le rôle de Mémo dans l'homéostasie minérale et osseuse. Nous avons testé si l'expression de Mémo pouvait être régulée par des activateurs ou des répresseurs de FGF23, mais n'avons pu observer de tels effets, que ce soit au niveau des os ou des reins.
Nous avons fait une délétion inductible de l'exon2 de MEM01 chez la souris totale et étudié le phénotype qui en résultait. Cette délétion entraîne la présence d'une anomalie de la partie distale de l'os fémoral; phénotype dû à une sévère diminution de la densité minérale de l'os trabéculaire fémoral et des vertèbres, et à un épaississement cortical du fémur distal.
En culture cellulaire primaire, la minéralisation des ostéoblastes et l'activité de résorption des ostéoclastes sont restées inchangées. Cependant, dans le sérum de la souris déficiente en Mémo, l'activité alcaline phosphatase ainsi que les taux hormonaux d'ostéocalcine, provenant des ostéoblastes, étaient diminués. Nous avons trouvé une hypercalcémie, une augmentation des transporteurs rénaux de calcium et une hypercalciurie.
Etonnamment, les niveaux de magnésium, un inhibiteur de la calcification, étaient augmentés dans le sérum et la propension de calcification globale du sérum des souris MEM01'1' était réduite ; mais nous n'avons pas détecté de calcification des tissus mous chez la souris MEM01~'~' que ce soit par radiographie standard, histologie des aortes ou la teneur en calcium. Lors d'expériences de challenge par le régime alimentaire, nous avons noté que la survie des souris MEM01'1' n'était améliorée ni par un régime riche en phosphate, ni par un régime pauvre en vitamine D, contrairement à ce qui a été rapporté pour les souris klotho"'" ou FGF23~'~ . Dans un modèle de délétion de Memol au niveau du rein, les transporteurs calciques rénaux étaient augmentés, ce qui pouvait être corrigé par un régime pauvre en vitamine D.
Bien qu'il y ait plusieurs différences entre le modèle MEM01'1' et les modèles klotho ou FGF2J1' publiés précédemment, nous avons montré des évidences d'un besoin direct de Mémo dans la voie de signalisation induite par FGF23 dans le rein : des injections de FGF23 recombinant de souris (vs véhicule) ont montré un défaut de phosphorylation de ERK, une augmentation de l'oxydation des cystéines et de la carbonylation des protéines ainsi qu'une altération de la réponse des gènes-cible dans le rein des souris MEM0f'" par rapport aux souris contrôles. De plus, le taux de FGF23 dans le sérum des souris MEM01'1' était augmenté.
En conclusion, Mémo médie la signalisation rénale de FGF23 et est indispensable aux processus de minéralisation et à l'homéostasie osseuse in vivo, mais n'est pas forcément nécessaire aux fonctions cellulaires des ostéoblastes ou des ostéoclastes ex vivo. La combinaison, chez la souris MEM01'1' d'un phénotype osseux avec l'augmentation de la réabsorption rénale de calcium et une hypercalciurie suggère qu'un défaut primaire de la minéralisation osseuse pourrait être la source de ce phénotype. Des études supplémentaires devraient déterminer si Mémo interagit avec la minéralisation via un éffet sur une alcaline phosphatase et par quels mécanismes les transporteurs rénaux de minéraux sont affectés. Enfin, les mécanismes de défaut de signalisation devraient être étudiés de façon approfondie.