Une malheureuse boucle biologique « feed-forward » pousse les cellules cartilagineuses dans une articulation arthritique à contribuer réellement à la progression de la maladie, affirment des chercheurs de l’Université Duke et de l’Université de Washington à Saint Louis.
Wolfgang Liedtke, chercheur sur la douleur et mécanobiologiste, professeur de neurologie à Duke, s’est associé à Farshid Guilak, ancien collègue de Duke et expert en cartilage, maintenant à la Washington University School of Medicine, pour examiner l’activité des canaux ioniques sensibles à la pression dans le cartilage. Leur étude paraît la semaine du 22 mars dans le Actes de l’Académie nationale des sciences.
Le cartilage est un tissu élastique hautement lubrifié et à faible frottement qui tapisse les surfaces articulaires, amortit les mouvements et absorbe des millions de cycles de compression mécanique. Au fur et à mesure que le cartilage se décompose dans l’arthrose douloureuse, les extrémités des os peuvent se rassembler os contre os, augmentant encore plus la douleur.
Les cellules qui construisent et maintiennent le cartilage sont appelées chondrocytes, et à leur surface se trouvent des canaux ioniques sensibles à la force, appelés Piezo1 et Piezo2. En réponse aux charges mécaniques sur l’articulation, les canaux piézoélectriques envoient des signaux dans la cellule qui peuvent modifier l’activité du gène dans cette cellule.
Normalement, les chondrocytes produisent une matrice extracellulaire, les protéines structurales et d’autres biomolécules qui confèrent au cartilage sa rigidité mécanique, son élasticité et son faible frottement. Mais dans l’arthrose, la dégénérescence et le dysfonctionnement de ces cellules – qui sont incapables de se réparer par division cellulaire – contribuent à la dégradation progressive du cartilage.
L’une des autres caractéristiques de l’arthrose est une inflammation chronique de bas grade, provoquée par une molécule de signalisation appelée interleukine-1 alpha. En utilisant des cellules cartilagineuses de porcs et d’articulations humaines prélevées pour des chirurgies de remplacement, les chercheurs ont voulu voir comment l’inflammation affecte les chondrocytes.
Ils ont découvert que la signalisation interleukine dit à la cellule de produire plus de canaux piézoélectriques, ce qui la rend encore plus sensible à la pression et aboutit à ce que les chercheurs appellent une boucle « feed-forward » nocive qui conduit à une plus grande dégradation du cartilage.
« L’interleukine reprogramme les chondrocytes afin qu’ils soient plus sensibles aux traumatismes mécaniques », a déclaré Liedtke. « Le cycle d’avance les broie lentement et la cellule ne peut pas être remplacée. »
Liedtke décrit un chondrocyte sain comme une sphère rebondissante, « comme une balle de tennis » qui est maintenue rigide par sa matrice interne de fibres d’actine. Mais à mesure que ces cellules perdent leur capacité à remplacer les fibres d’actine, «elles deviennent plus molles, plus molles».
Malheureusement, les chercheurs ont constaté que plus ils deviennent spongieux, plus les canaux piézo sont créés.
« Les canaux piézo surexprimés rendent le chondrocyte enflammé hypersensible aux microtraumatismes mécaniques, augmentant ainsi le risque de lésion des chondrocytes induite mécaniquement et la progression ultérieure de l’arthrose », a déclaré l’ingénieur biomédical, Whasil Lee, premier auteur et co-correspondant qui a quitté le Liedtke-Lab pour ouvrir son propre laboratoire à l’Université de Rochester
« C’est le cartilage se reprogrammant lui-même pour faire plus de dégâts », a déclaré Liedtke.
Pour plus de confirmation, les chercheurs ont constaté qu’en bloquant l’activité des canaux piézo, le squishiness des chondrocytes pouvait être inversé.
L’arthrose est la forme d’arthrite la plus courante et affecte des millions de personnes dans le monde souffrant de douleurs et de raideurs articulaires. Il se trouve le plus souvent dans les genoux, les hanches et la colonne vertébrale.
« Nous savons que la charge mécanique de l’articulation est essentielle pour maintenir la santé du cartilage, a déclaré Guilak. » Dans cette étude, nous avons découvert un mécanisme par lequel une charge excessive dans des conditions inflammatoires peut créer une situation pouvant conduire à une dégénérescence progressive du cartilage. «
«Nous recherchons toujours des mécanismes de rétroaction en tant que facilitateurs de maladies chroniques», a déclaré Liedtke. « Ici, nous en avons trouvé un, qui nous ouvre la porte à des traitements de fond, actuellement inexistants pour l’arthrose.
