Le diabète de type 2 modifie le comportement des disques de la colonne vertébrale, les rendant plus rigides et entraîne également un changement de forme des disques plus tôt que la normale. En conséquence, la capacité du disque à résister à la pression est compromise. C’est l’une des conclusions d’une nouvelle étude menée sur des rongeurs par une équipe d’ingénieurs et de médecins de l’Université de Californie à San Diego, de l’UC Davis, de l’UCSF et de l’Université de l’Utah.
Les lombalgies sont une cause majeure d’invalidité, souvent associées à la dégénérescence des disques intervertébraux. Les personnes atteintes de diabète de type 2 courent un risque plus élevé de douleurs lombaires et de problèmes liés aux disques. Pourtant, les mécanismes précis de la dégénérescence discale restent flous.
L’étude des propriétés biomécaniques du disque intervertébral est cruciale pour comprendre la maladie et développer des stratégies efficaces de gestion des lombalgies. L’équipe de recherche était codirigée par Claire Acevedo, membre du corps professoral du Département de génie mécanique et aérospatial de l’Université de Californie à San Diego, et Aaron Fields, professeur au Département de chirurgie orthopédique de l’UC San Francisco.
« Ces résultats fournissent un nouvel aperçu des mécanismes potentiels sous-jacents aux lésions discales liées au diabète et peuvent éclairer le développement de stratégies préventives et thérapeutiques pour cette maladie débilitante, » écrivent les chercheurs.
L’étude souligne que les mécanismes de déformation à l’échelle nanométrique des fibrilles de collagène s’adaptent à la charge de compression du disque intervertébral. Dans le contexte du diabète de type 2, ces mécanismes sont compromis, entraînant une fragilisation du collagène. Ces résultats fournissent de nouvelles informations sur les mécanismes potentiels sous-jacents aux lésions discales liées au diabète et pourraient éclairer le développement de stratégies préventives et thérapeutiques pour cette maladie débilitante.
Les chercheurs ont utilisé la diffusion synchrotron des rayons X aux petits angles (SAXS), une technique expérimentale qui examine la déformation et l’orientation des fibrilles de collagène à l’échelle nanométrique. Ils voulaient explorer comment les modifications du comportement du collagène contribuent aux changements dans la capacité du disque à résister à la compression.
Ils ont comparé les disques de rats en bonne santé à ceux de rats atteints de diabète de type 2 (modèle de rat UC Davis). Les rats en bonne santé ont montré que les fibrilles de collagène tournent et s’étirent lorsque les disques sont comprimés, permettant ainsi au disque de dissiper efficacement l’énergie.
« Chez les rats diabétiques, la façon dont les disques vertébraux dissipent l’énergie sous compression est considérablement altérée : le diabète réduit la rotation et l’étirement des fibrilles de collagène, ce qui indique une capacité compromise à gérer la pression, » écrivent les chercheurs.
Une analyse plus approfondie a montré que les disques de rats diabétiques présentaient un raidissement des fibrilles de collagène, avec une concentration plus élevée de liaisons croisées non enzymatiques. Cette augmentation de la réticulation du collagène, induite par l’hyperglycémie, limite les déformations plastiques par glissement fibrillaire. Ces résultats mettent en évidence que la réorientation, le redressement, l’étirement et le glissement des fibrilles sont des mécanismes cruciaux facilitant la compression du disque entier. Le diabète de type 2 perturbe ces mécanismes de déformation efficaces, entraînant une altération de la biomécanique du disque entier et un comportement plus fragile (à faible consommation d’énergie).
L’équipe a publié ses conclusions dans le numéro de décembre 2023 de Nexus PNAS.
Cette recherche a été soutenue par le comité d’allocation de recherche de l’UCSF (AJF), le Core Center for Musculoskeletal Biology and Medicine de l’UCSF (AJF), le bureau du président de l’Université de Californie (PJH), les National Institutes of Health (R01 DK095980, R01 HL107256, R01 HL121324, P30 AR066262, R01 AR070198), l’Université de l’Utah (JLR) et Advanced Light Source (ALS07392 ; TNA, CA).
