Modification de la densité minérale osseuse et de la microarchitecture au cours de la croissance du squelette chez les phoques communs (Phoca vitulina) de la côte allemande

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 7196 (2023) Citer cet article

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D’une espèce à l’autre, le système squelettique partage des fonctions mutuelles, notamment la protection des organes internes, la base structurelle de la locomotion et le rôle d’organe endocrinien, revêtant ainsi une importance cruciale pour la survie. Cependant, les connaissances sur les caractéristiques du squelette des mammifères marins sont limitées, en particulier sur le squelette en croissance. Les phoques communs (Phoca vitulina) sont des mammifères marins communs dans la mer du Nord et la mer Baltique et constituent des indicateurs appropriés de l'état de leur écosystème. Ici, nous avons analysé la densité minérale osseuse surfacique (aDMO) du corps entier par absorptiométrie à rayons X à double énergie (DXA) et les vertèbres lombaires par tomodensitométrie quantitative périphérique à haute résolution (HR-pQCT) chez des phoques communs nouveau-nés, juvéniles et adultes. . Au cours de la croissance squelettique, une augmentation de la DMO bidimensionnelle par DXA s'est accompagnée d'une DMO volumétrique tridimensionnelle par HR-pQCT, ce qui pourrait être attribué à une épaisseur trabéculaire croissante alors que le nombre trabéculaire restait constant. De fortes associations ont été observées entre les dimensions corporelles (poids et longueur) et la DMO et la microarchitecture trabéculaire (R2 = 0,71–0,92, tous p < 0,001). Pour valider les résultats de la mesure DXA (c'est-à-dire la méthode standard utilisée dans le monde entier pour diagnostiquer l'ostéoporose chez l'homme), nous avons effectué des analyses de régression linéaire avec les mesures tridimensionnelles de la méthode HR-pQCT, qui ont révélé de fortes associations entre les deux techniques d'imagerie. (par exemple, DMOa et Tb.Th : R2 = 0,96, p < 0,0001). Pris ensemble, nos résultats soulignent l’importance des investigations systématiques du squelette chez les mammifères marins au cours de la croissance, illustrant la grande précision de la DXA dans ce contexte. Quelle que soit la taille limitée de l’échantillon, l’épaississement trabéculaire observé est susceptible de représenter un schéma distinct de maturation osseuse vertébrale. Étant donné que les différences d’état nutritionnel, entre autres facteurs, sont susceptibles d’affecter la santé du squelette, il semble essentiel d’effectuer régulièrement des évaluations du squelette chez les mammifères marins. Placer les résultats dans le contexte des expositions environnementales peut permettre de prendre des mesures efficaces pour protéger leurs populations.

Les phoques communs (Phoca vitulina) sont des mammifères marins communs le long des côtes allemandes et se trouvent dans la mer du Nord et la mer Baltique. Comme ce sont des prédateurs supérieurs et des mammifères marins à longue durée de vie (20 à 25 ans pour les mâles et 30 à 35 ans pour les femelles), et qu'ils ont un petit domaine vital, ils constituent un indicateur approprié de l'état de leur écosystème1,2,3. De nombreuses études font état de différents impacts anthropiques et de leurs effets sur le système immunitaire, endocrinien et reproducteur des phoques communs dans la mer du Nord et la mer Baltique2,4,5,6. Cependant, seul un nombre limité d’études ont étudié le système squelettique et les changements potentiels dus à divers facteurs de stress7,8.

Malgré les différences environnementales fondamentales, notamment entre la mer et la terre, le système squelettique partage des fonctions similaires entre les espèces. Au moins cinq caractéristiques communes du squelette peuvent être définies, notamment la base structurelle pour la locomotion, la protection des organes internes, le stockage principal du calcium, l'os en tant qu'organe endocrinien et la transmission du son pendant l'audition9,10. Les os sont remodelés tout au long de la vie grâce à un équilibre entre la formation et la résorption osseuse, qui sont étroitement couplées et réalisées par deux types de cellules osseuses différents, à savoir les ostéoblastes formant les os et les ostéoclastes résorbant les os11. À côté de ces deux types de cellules (ostéoblastes et ostéoclastes), les ostéocytes mécanosensibles intégrés dans la matrice représentent le type cellulaire le plus abondant, orchestrant le processus de remodelage par divers processus, notamment la production de protéines de signalisation et d'hormones. Des altérations spécifiques des caractéristiques des ostéocytes, à savoir un nombre inférieur de lacunes ostéocytaires par zone osseuse en tant que zone lacunaire inférieure, ont déjà été démontrées chez les cachalots par rapport à d'autres espèces de baleines, car la plongée profonde peut être associée à une viabilité réduite des ostéocytes14. Le processus de remodelage est très sensible aux changements environnementaux et, pour cette raison, est également influencé par de multiples facteurs, tels que les vitamines, les hormones, les nutriments et les polluants, entre autres15,16,17. Par ailleurs, les perturbations ou altérations de la qualité osseuse peuvent avoir des impacts significatifs sur la santé globale ou la physiologie d’un individu18.