Among hematopoietic cells. osteoclasts (Oc) and immature dendritic cells (Dc) are closely related myeloid cells with distinct functions; Oc participate skeleton maintenance while Dc sample the environment for foreign antigens. Such specificities rely on profound modifications of gene and protein expression during Oc and Dc differentiation. We provide global proteomic and transcriptomic analyses of primary mouse Oc and Dc. based on original SILAC and RNAseq data. We established specific signatures for Oc and Dc including genes and proteins of unknown functions. In particular. we showed that Oc and Dc have the same α and β tubulin isotypes repertoire but that Oc express much more β tubulin isotype Tubb6. In both mouse and human Oc. we demonstrate that elevated expression of Tubb6 in Oc is necessary for correct podosomes organization and thus for the structure of the sealing zone. which sustains the bone resorption apparatus. Hence. lowering Tubb6 expression hindered Oc resorption activity. Overall. we highlight here potential new regulators of Oc and Dc biology and illustrate the functional importance of the tubulin isotype repertoire in the biology of differentiated cells.Summary statement This study provides original proteomic and transcriptomic data of primary myeloid cells. The analysis led to signatures for osteoclasts and for immature dendritic cells including potential new regulators of their specific biology. RNA interference showed in particular that ß tubulin isotype Tubb6 participates in osteoclast podosome patterning. sealing zone structure and in the resorption activity.

ABSTRACT Cell-cell fusion is an evolutionarily conserved process that is essential for many functions, including fertilisation and the formation of placenta, muscle and osteoclasts, multinucleated cells that are unique in their ability to resorb bone. The mechanisms of osteoclast multinucleation involve dynamic interactions between the actin cytoskeleton and the plasma membrane that are still poorly characterized. Here, we found that moesin, a cytoskeletal linker protein member of the Ezrin/Radixin/Moesin (ERM) protein family, is activated during osteoclast maturation and plays an instrumental role in both osteoclast fusion and function. In mouse and human osteoclast precursors, moesin inhibition favors their ability to fuse into multinucleated osteoclasts. Accordingly, we demonstrated that moesin depletion decreases membrane-to-cortex attachment and enhances the formation of tunneling nanotubes (TNTs), F-actin-based intercellular bridges that we reveal here to trigger cell-cell fusion. Moesin also controls HIV-1- and inflammation-induced cell fusion. In addition, moesin regulates the formation of the sealing zone, the adhesive structure determining osteoclast bone resorption area, and thus controls bone degradation, via a β3-integrin/RhoA/SLK pathway. Supporting our results, moesin - deficient mice present a reduced density of trabecular bones and increased osteoclast abundance and activity. These findings provide a better understanding of the regulation of cell-cell fusion and osteoclast biology, opening new opportunities to specifically target osteoclast activity in bone disease therapy.

Tuberculosis (TB) is a significant aggravating factor in individuals living with human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1), the causative agent for acquired immunodeficiency syndrome (AIDS). Both Mycobacterium tuberculosis (Mtb), the bacterium responsible for TB, and HIV-1 target macrophages. Understanding how Mtb subverts these cells may facilitate the identification of new druggable targets. Here, we explored how TB can induce macrophages to form tunneling nanotubes (TNT), promoting HIV-1 spread. We found that TB triggers metabolic rewiring of macrophages, increasing their glycolytic ATP production. Using pharmacological inhibitors and glucose deprivation, we discovered that disrupting aerobic glycolysis significantly reduces HIV-1 exacerbation in these macrophages. Glycolysis is essential for tunneling nanotubes (TNT) formation, which facilitates viral transfer and cell-to-cell fusion and induces the expression of the sialoadhesin Siglec-1, enhancing both HIV-1 binding and TNT stabilization. Glycolysis did not exacerbate HIV-1 infection when TNT formation was pharmacologically prevented, indicating that higher metabolic activity is not sufficient per se to make macrophages more susceptible to HIV-1. Overall, these data might facilitate the development of targeted therapies aimed at inhibiting glycolytic activity in TB-induced immunomodulatory macrophages to ultimately halt HIV-1 dissemination in co-infected patients.

HIV-1 infection is frequently associated with low bone density, which can progress to osteoporosis leading to a high risk of fractures. Only a few mechanisms have been proposed to explain the enhanced osteolysis in the context of HIV-1 infection. As macrophages are involved in bone homeostasis and are critical cell hosts for HIV-1, we asked whether HIV-1-infected macrophages could participate in bone degradation. Upon infection, human macrophages acquired some osteoclast features: they became multinucleated, upregulated the osteoclast markers RhoE and b3 integrin, and organized their podosomes as ring superstructures resembling osteoclast sealing zones. However, HIV-1 infected macrophages were not fully differentiated in osteoclasts as they did not upregulate NFATc-1 transcription factor and were unable to degrade bone. Investigating whether infected macrophages participate indirectly to virus-induced osteolysis, we showed that they produce RANKL, the key osteoclastogenic cytokine. RANK-L secreted by HIV-1-infected macrophages was not sufficient to stimulate multinucleation, but promoted the protease-dependent migration of osteoclast precursors. In conclusion, we propose that, by stimulating RANKL secretion, HIV-1-infected macrophages contribute to create a microenvironment that favors the recruitment of osteoclasts, participating to bone disorders observed in HIV-1+ patients.

Abstract Osteoclasts are unique in their capacity to degrade bone tissue. To achieve this process, osteoclasts form a specific structure called the sealing zone, which creates a close contact with bone and confines the release of protons and hydrolases for bone degradation. The sealing zone is composed of actin structures called podosomes nested in a dense actin network. The organization of these actin structures inside the sealing zone at the nano scale is still unknown. Here, we combine cutting-edge microscopy methods to reveal the nanoscale architecture and dynamics of the sealing zone formed by human osteoclasts on bone surface. Random illumination microscopy allowed the identification and live imaging of densely packed actin cores within the sealing zone. A cross-correlation analysis of the fluctuations of actin content at these cores indicates that they are locally synchronized. Further examination shows that the sealing zone is composed of groups of synchronized cores linked by α-actinin1 positive filaments, and encircled by adhesion complexes. Thus, we propose that the confinement of bone degradation mediators is achieved through the coordination of islets of actin cores and not by the global coordination of all podosomal subunits forming the sealing zone.