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Des chercheurs de la faculté de médecine de l’Université de Stanford ont découvert un moyen de régénérer, dans les tissus humains et chez la souris, le coussin de cartilage présent dans les articulations.

La perte de cette couche de tissu glissant et absorbant les chocs, appelée cartilage articulaire, est responsable de nombreux cas de douleurs articulaires et d’arthrite à travers le monde. Le cartilage articulaire est effectivement le tissu conjonctif qui recouvre les surfaces de frottement des articulations.

Des chercheurs de Stanford ont découvert comment faire repousser le cartilage articulaire en causant d’abord de légères blessures au tissu articulaire, puis en utilisant des signaux chimiques pour orienter la croissance des cellules souches squelettiques à mesure que les blessures guérissent. « Le cartilage a un potentiel de régénération pratiquement nul à l’âge adulte, donc une fois qu’il est blessé ou usé, ce que nous pouvons faire pour les patients est très limité », a déclaré le professeur adjoint de chirurgie Charles K.F. Chan. « Il est extrêmement gratifiant de trouver un moyen d’aider le corps à faire repousser ce tissu important ».

Le nouveau travail s’appuie sur des recherches antérieures effectuées à Stanford, qui ont abouti à l’isolement de la cellule souche squelettique, une cellule autorenouvelable qui est également responsable de la production d’os, de cartilage et d’un type spécial de cellule qui aide les cellules sanguines à se développer dans la moelle osseuse. Ces nouvelles recherches, comme les découvertes précédentes de cellules souches squelettiques humaines et de souris, ont été principalement menées dans les laboratoires de Chan et du professeur de chirurgie Michael Longaker.

Le cartilage articulaire est un tissu complexe et spécialisé qui fournit un coussin lisse et « gonflable » entre les os, au niveau des articulations.

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Le cartilage articulaire. Crédits : Veritas Health

Il faut savoir que lorsque le cartilage est endommagé par un traumatisme ou une maladie, ou qu’il s’amincit simplement avec l’âge, les os peuvent se frotter directement les uns contre les autres, provoquant des douleurs et des inflammations, qui peuvent éventuellement entraîner de l’arthrite.

Le cartilage endommagé peut être traité grâce à une technique appelée microfracture, dans laquelle de minuscules trous sont percés dans la surface d’une articulation. La technique de la microfracture invite le corps à créer un nouveau tissu dans l’articulation, mais le nouveau tissu ne ressemble pas beaucoup au cartilage. « La microfracture aboutit à ce qu’on appelle le fibrocartilage, qui ressemble plus à du tissu cicatriciel qu’à du cartilage naturel », a déclaré Chan. « Il recouvre l’os et c’est mieux que rien, mais il n’a pas le rebond et l’élasticité du cartilage naturel, et il a tendance à se dégrader assez rapidement », a ajouté Chan.

La recherche la plus récente est née, en partie, du travail du chirurgien Matthew Murphy, chercheur invité à Stanford qui pratique maintenant à l’Université de Manchester. « Je n’ai jamais connu quiconque qui comprenait comment la microfracture fonctionnait vraiment », a déclaré Murphy. « J’ai réalisé que la seule façon de comprendre le processus était de regarder ce que font les cellules souches après la microfracture ». À noter que Murphy est l’auteur principal de l’étude et que Chan et Longaker sont les co-auteurs principaux. « Pendant longtemps, les gens ont supposé que le cartilage adulte ne se régénérait pas après une blessure, car le tissu ne contient pas beaucoup de cellules souches squelettiques pouvant être activées », a déclaré Chan.

En travaillant sur un modèle murin, l’équipe a pu documenter le fait que la microfracture activait les cellules souches squelettiques. Cependant, laissées à elles-mêmes, ces cellules souches squelettiques activées ont régénéré le fibrocartilage de l’articulation.

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Mais que se passerait-il si le processus de guérison après la microfracture pouvait être orienté vers le développement du cartilage et non du fibrocartilage ? Les chercheurs savaient qu’à mesure que l’os se développe, les cellules doivent d’abord passer par un stade cartilagineux avant de se transformer en os. Ils ont donc eu l’idée qu’ils pourraient encourager les cellules souches squelettiques dans l’articulation à commencer le processus menant à la création de l’os, mais en s’arrêtant à l’étape du cartilage.

Les chercheurs ont utilisé une puissante molécule appelée protéine morphogénétique osseuse 2 (BMP-2) pour initier la formation osseuse après la microfracture, puis ont arrêté le processus à mi-chemin avec une molécule qui bloquait une autre molécule de signalisation importante dans la formation osseuse, appelée facteur de croissance de l’endothélium vasculaire (VEGF). « Ce que nous avons obtenu à la fin, c’est du cartilage qui est fait du même type de cellules que le cartilage naturel, avec des propriétés mécaniques comparables, contrairement au fibrocartilage que nous obtenons habituellement », a déclaré Chan. « Cela a également rétabli la mobilité des souris arthrosiques et réduit considérablement leur douleur », a ajouté Chan.

Comme preuve de principe que cela pourrait également fonctionner chez l’Homme, les chercheurs ont transféré des tissus humains dans des souris qui ont été élevées spécifiquement pour ne pas rejeter le tissu, et ont pu démontrer que les cellules souches squelettiques humaines pouvaient également être orientées vers le développement osseux en s’arrêtant à l’étape du cartilage.

De ce fait, la prochaine étape de la recherche consiste à mener des expériences similaires sur des animaux plus gros avant de commencer des essais cliniques sur l’humain. Murphy a souligné qu’en raison de la difficulté à travailler avec de très petites articulations (de souris), il pourrait encore y avoir des améliorations au système, qui pourraient être apportées à mesure que les tests seront effectués dans des articulations plus grandes.

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Selon les chercheurs, les premiers essais cliniques sur l’Homme pourraient concerner des personnes souffrant d’arthrite aux doigts et aux orteils. « Nous pourrions commencer avec de petites articulations, et si cela fonctionne, nous passerions à des articulations plus grosses comme les genoux », explique Murphy. « À l’heure actuelle, l’une des chirurgies les plus courantes pour l’arthrite des doigts consiste à retirer l’os à la base du pouce. Dans de tels cas, nous pourrions essayer ceci pour sauver l’articulation, et si cela ne fonctionne pas, nous retirerons l’os comme nous l’aurions fait de toute façon. Il y a un grand potentiel d’amélioration », a-t-il ajouté.

Longaker souligne que l’un des avantages de leur découverte est que les principaux composants d’une thérapie potentielle sont déjà approuvés comme sûrs et efficaces par la FDA. « Le BMP2 a déjà été approuvé pour aider à la guérison des os, et les inhibiteurs du VEGF sont déjà utilisés comme thérapies anticancéreuses », a déclaré Longaker. « Cela aiderait à accélérer l’approbation de toute thérapie que nous développons », a-t-il ajouté.

Il faut savoir que la chirurgie de remplacement articulaire a révolutionné la manière dont les médecins traitent l’arthrite, et est très courante : à 80 ans, une personne sur dix a subi une arthroplastie de la hanche et une personne sur vingt a un genou remplacé. Bien entendu, une telle arthroplastie est extrêmement invasive, a une durée de vie limitée et n’est effectuée qu’après que l’arthrite ait frappé et que les patients endurent une douleur durable. Les chercheurs imaginent un futur où nous serons capables d’éviter de contracter l’arthrite, en rajeunissant le cartilage dans les articulations avant que ce dernier ne soit gravement dégradé.

Sources : Nature Medicine, Nature Communications

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