Jean-Marie Guigonis, Jean-Michel Bouler, Lun Jing, Solène Rota, Michel Samson, Sébastien Schaub, Jean-Claude Scimeca, David Momier, Nathalie Rochet, Patricia Lagadec, Florian Olivier, Transporteurs et Imagerie, Radiothérapie en Oncologie et Mécanismes biologiques des Altérations du Tissu Osseux (TIRO-MATOs - UMR E4320), Service Hospitalier Frédéric Joliot (SHFJ), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-UMR E4320 (TIRO-MATOs), Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Côte d'Azur (UCA), Institut de Biologie Valrose (IBV), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UCA), Interfaces, Confinement, Matériaux et Nanostructures ( ICMN), Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Chimie Et Interdisciplinarité : Synthèse, Analyse, Modélisation (CEISAM), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Nantes université - UFR des Sciences et des Techniques (Nantes univ - UFR ST), Nantes Université - pôle Sciences et technologie, Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université - pôle Sciences et technologie, Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ), Laboratoire de Biologie du Développement de Villefranche sur mer (LBDV), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de la Mer de Villefranche (IMEV), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de recherche en santé, environnement et travail (Irset), Université d'Angers (UA)-Université de Rennes (UR)-École des Hautes Études en Santé Publique [EHESP] (EHESP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique ), Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), UMR E4320 (TIRO-MATOs), Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Service Hospitalier Frédéric Joliot (SHFJ), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Orléans (UO), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de la Mer de Villefranche (IMEV), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-École des Hautes Études en Santé Publique [EHESP] (EHESP)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université d'Angers (UA), and Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)
International audience; Immediately upon implantation, scaffolds for bone repair are exposed to the patient's blood. Blood proteins adhere to the biomaterial surface and the protein layer affects both blood cell functions and biomaterial bioactivity. Previously, we reported that 80-200 µm biphasic calcium phosphate (BCP) microparticles embedded in a blood clot, induce ectopic woven bone formation in mice, when 200-500 µm BCP particles induce mainly fibrous tissue. Here, in a LC-MS/MS proteomic study we compared the differentially expressed blood proteins (plasma and blood cell proteins) and the deregulated signaling pathways of these osteogenic and fibrogenic blood composites. We showed that blood/BCP-induced osteogenesis is associated with a higher expression of fibrinogen (FGN) and an upregulation of the Myd88- and NF-κB-dependent TLR4 signaling cascade. We also highlighted the key role of the LBP/CD14 proteins in the TLR4 activation of blood cells by BCP particles. As FGN is an endogenous ligand of TLR4, able to modulate blood composite stiffness, we propose that different FGN concentrations modify the blood clot mechanical properties, which in turn modulate BCP/blood composite osteoactivity through TLR4 signaling. The present findings provide an insight at the protein level, into the mechanisms leading to an efficient bone reconstruction by blood/BCP composites. STATEMENT OF SIGNIFICANCE: Upon implantation, scaffolds for bone repair are exposed to the patient's blood. Blood proteins adhere to bone substitute surface and this protein layer affects both biomaterial bioactivity and bone healing. Therefore, for the best outcome for patients, it is crucial to understand the molecular interactions between blood and bone scaffolds. Biphasic calcium phosphate (BCP) ceramics are considered as the gold standard in bone reconstruction surgery. Here, using proteomic analyses we showed that the osteogenic properties of 80-200 µm BCP particles embedded in a blood clot is associated with a higher expression of fibrinogen. Fibrinogen upregulates the Myd88- and NF-κB-dependent TLR4 pathway in blood cells and, BCP-induced TLR4 activation is mediated by the LBP and CD14 proteins.