Hind limb unloading, a model of spaceflight conditions, leads to decreased B lymphopoiesis similar to aging.
Within the bone marrow, the endosteal niche plays a crucial role in B-cell differentiation. Because spaceflight is associated with osteoporosis, we investigated whether changes in bone microstructure induced by a ground-based model of spaceflight, hind limb unloading (HU), could affect B lymphopoiesis. To this end, we analyzed both bone parameters and the frequency of early hematopoietic precursors and cells of the B lineage after 3, 6, 13, and 21 d of HU. We found that limb disuse leads to a decrease in both bone microstructure and the frequency of B-cell progenitors in the bone marrow. Although multipotent hematopoietic progenitors were not affected by HU, a decrease in B lymphopoiesis was observed as of the common lymphoid progenitor (CLP) stage with a major block at the progenitor B (pro-B) to precursor B (pre-B) cell transition (5- to 10-fold decrease). The modifications in B lymphopoiesis were similar to those observed in aged mice and, as with aging, decreased B-cell generation in HU mice was associated with reduced expression of B-cell transcription factors, early B-cell factor (EBF) and Pax5, and an alteration in STAT5-mediated IL-7 signaling. These findings demonstrate that mechanical unloading of hind limbs results in a decrease in early B-cell differentiation resembling age-related modifications in B lymphopoiesis.
*Institut Universitaire d'Hématologie, Université Paris 7 Denis Diderot, Paris, France; Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM) UMRS-940, Paris, France; EA7300, Stress Immunity Pathogens Laboratory, Lorraine University, Vandœuvre-lès-Nancy, France; and UMR CNRS 7052, Biomécanique et Biomatériaux Ostéo-articulaires, Faculté de Médecine Lariboisière, Paris, France.
Chloé
C
Lescale
*Institut Universitaire d'Hématologie, Université Paris 7 Denis Diderot, Paris, France; Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM) UMRS-940, Paris, France; EA7300, Stress Immunity Pathogens Laboratory, Lorraine University, Vandœuvre-lès-Nancy, France; and UMR CNRS 7052, Biomécanique et Biomatériaux Ostéo-articulaires, Faculté de Médecine Lariboisière, Paris, France.
Véronique
V
Schenten
*Institut Universitaire d'Hématologie, Université Paris 7 Denis Diderot, Paris, France; Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM) UMRS-940, Paris, France; EA7300, Stress Immunity Pathogens Laboratory, Lorraine University, Vandœuvre-lès-Nancy, France; and UMR CNRS 7052, Biomécanique et Biomatériaux Ostéo-articulaires, Faculté de Médecine Lariboisière, Paris, France.
Dounia
D
Djeghloul
*Institut Universitaire d'Hématologie, Université Paris 7 Denis Diderot, Paris, France; Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM) UMRS-940, Paris, France; EA7300, Stress Immunity Pathogens Laboratory, Lorraine University, Vandœuvre-lès-Nancy, France; and UMR CNRS 7052, Biomécanique et Biomatériaux Ostéo-articulaires, Faculté de Médecine Lariboisière, Paris, France.
Meriem
M
Bennabi
*Institut Universitaire d'Hématologie, Université Paris 7 Denis Diderot, Paris, France; Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM) UMRS-940, Paris, France; EA7300, Stress Immunity Pathogens Laboratory, Lorraine University, Vandœuvre-lès-Nancy, France; and UMR CNRS 7052, Biomécanique et Biomatériaux Ostéo-articulaires, Faculté de Médecine Lariboisière, Paris, France.
Fanny
F
Gaignier
*Institut Universitaire d'Hématologie, Université Paris 7 Denis Diderot, Paris, France; Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM) UMRS-940, Paris, France; EA7300, Stress Immunity Pathogens Laboratory, Lorraine University, Vandœuvre-lès-Nancy, France; and UMR CNRS 7052, Biomécanique et Biomatériaux Ostéo-articulaires, Faculté de Médecine Lariboisière, Paris, France.
Katleen
K
Vandamme
*Institut Universitaire d'Hématologie, Université Paris 7 Denis Diderot, Paris, France; Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM) UMRS-940, Paris, France; EA7300, Stress Immunity Pathogens Laboratory, Lorraine University, Vandœuvre-lès-Nancy, France; and UMR CNRS 7052, Biomécanique et Biomatériaux Ostéo-articulaires, Faculté de Médecine Lariboisière, Paris, France.
Catherine
C
Strazielle
*Institut Universitaire d'Hématologie, Université Paris 7 Denis Diderot, Paris, France; Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM) UMRS-940, Paris, France; EA7300, Stress Immunity Pathogens Laboratory, Lorraine University, Vandœuvre-lès-Nancy, France; and UMR CNRS 7052, Biomécanique et Biomatériaux Ostéo-articulaires, Faculté de Médecine Lariboisière, Paris, France.
Isabelle
I
Kuzniak
*Institut Universitaire d'Hématologie, Université Paris 7 Denis Diderot, Paris, France; Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM) UMRS-940, Paris, France; EA7300, Stress Immunity Pathogens Laboratory, Lorraine University, Vandœuvre-lès-Nancy, France; and UMR CNRS 7052, Biomécanique et Biomatériaux Ostéo-articulaires, Faculté de Médecine Lariboisière, Paris, France.
Hervé
H
Petite
*Institut Universitaire d'Hématologie, Université Paris 7 Denis Diderot, Paris, France; Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM) UMRS-940, Paris, France; EA7300, Stress Immunity Pathogens Laboratory, Lorraine University, Vandœuvre-lès-Nancy, France; and UMR CNRS 7052, Biomécanique et Biomatériaux Ostéo-articulaires, Faculté de Médecine Lariboisière, Paris, France.
Christine
C
Dosquet
*Institut Universitaire d'Hématologie, Université Paris 7 Denis Diderot, Paris, France; Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM) UMRS-940, Paris, France; EA7300, Stress Immunity Pathogens Laboratory, Lorraine University, Vandœuvre-lès-Nancy, France; and UMR CNRS 7052, Biomécanique et Biomatériaux Ostéo-articulaires, Faculté de Médecine Lariboisière, Paris, France michele.goodhardt@univ-paris-diderot.fr jean-pol.frippiat@univ-lorraine.fr.
Jean-Pol
JP
Frippiat
*Institut Universitaire d'Hématologie, Université Paris 7 Denis Diderot, Paris, France; Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM) UMRS-940, Paris, France; EA7300, Stress Immunity Pathogens Laboratory, Lorraine University, Vandœuvre-lès-Nancy, France; and UMR CNRS 7052, Biomécanique et Biomatériaux Ostéo-articulaires, Faculté de Médecine Lariboisière, Paris, France michele.goodhardt@univ-paris-diderot.fr jean-pol.frippiat@univ-lorraine.fr.
Michele
M
Goodhardt
D000305:Adrenal Cortex Hormones / Q000378:metabolism; D000375:Aging; D000818:Animals; D001402:B-Lymphocytes / Q000166:cytology*; D001854:Bone Marrow Cells / Q000166:cytology; D016723:Bone Remodeling; D002454:Cell Differentiation; D019070:Cell Lineage; D016207:Cytokines / Q000378:metabolism; D006412:Hematopoietic Stem Cells / Q000166:cytology; D019417:Hindlimb Suspension / Q000502:physiology*; D007136:Immunoglobulins / Q000378:metabolism; D015851:Interleukin-7 / Q000378:metabolism; D038041:Lymphopoiesis / Q000502:physiology*; D051379:Mice; D008810:Mice, Inbred C57BL; D023421:Models, Animal; D051757:PAX5 Transcription Factor / Q000378:metabolism; D050799:STAT5 Transcription Factor / Q000378:metabolism; D013026:Space Flight; D013234:Stem Cells; D013997:Time Factors; D015534:Trans-Activators / Q000378:metabolism; D055114:X-Ray Microtomography
D000305:Adrenal Cortex Hormones; D016207:Cytokines; C489921:Ebf1 protein, mouse; D007136:Immunoglobulins; D015851:Interleukin-7; D051757:PAX5 Transcription Factor; C497282:Pax5 protein, mouse; D050799:STAT5 Transcription Factor; C494093:Stat5a protein, mouse; D015534:Trans-Activators
B-cell differentiation; bone remodeling; gravity; immunosenescence