Guérir l’arthrose : un hydrogel délivre directement le traitement dans l’articulation pour enrayer sa dégradation

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L’arthrose se caractérise par une détérioration du cartilage articulaire. Actuellement, plus de 340 millions de personnes dans le monde souffrent d’arthrose. On estime que d’ici 2050, ce chiffre aura doublé. L’arthrose est un véritable problème de santé publique, car c’est l’une des maladies les plus lourdes en matière de coûts pour le système de santé, représentant de 1 à 5% du produit intérieur brut (PIB) des pays industrialisés. Aux États-Unis, 32 millions d’Américains souffrent de cette maladie articulaire chronique, dont une proportion importante de militaires. Le coût total est de 3 milliards par an, pour les traitements symptomatiques ou les prothèses. Néanmoins, la première façon de lutter contre l’arthrose est d’en prévenir l’apparition. C’est pourquoi une équipe de scientifiques a mis au point un hydrogel révolutionnaire permettant de délivrer directement le traitement dans l’articulation en souffrance pour stopper l’évolution de l’arthrose (et l’empêcher d’atteindre le stade 4 – lorsque le cartilage a quasiment disparu).

L’arthrose désigne l’usure du cartilage articulaire. Cette usure est le plus souvent liée à la surutilisation de l’articulation sur le long terme, sur un fond de prédisposition familiale et touche en particulier : hanches, genoux, vertèbres lombaires, gros orteil (hallux) et pouce (articulation trapézo-métacarpienne). Elle ne touche pas uniquement la personne âgée.

Une autre cause d’arthrose peut concerner toutes les articulations du corps : l’arthrose post-traumatique, représentant 10% des cas. Effectivement, l’usure du cartilage est d’évolution rapide lorsque l’articulation a été victime d’un traumatisme (entorse grave, luxation, fracture, etc.). Elle peut donc survenir chez le sujet jeune, actif, dans les décennies suivant le traumatisme, typiquement le cas des militaires. L’arthrose est source de douleurs mécaniques (lors des mouvements) et peut être source d’arrêt de travail, voire de reconversion professionnelle. L’arthrose ne survient évidemment pas après tous les traumatismes. Le risque existe lorsque le cartilage est atteint (fracture passant par l’articulation) ou si la mécanique de l’articulation est modifiée (luxation récidivante, entorse grave).

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Malheureusement, à part les analgésiques, il n’existe aucun traitement pharmaceutique capable de ralentir ou d’arrêter la progression de la maladie. L’arthrose post-traumatique est d’autant plus problématique qu’elle concerne des individus le plus souvent jeunes, qui sans traitement se dirigent vers une incapacité de travail. Le nombre de pensions d’invalidité dans le milieu militaire dues à l’arthrose post-traumatique ne fait qu’augmenter. Pourtant, c’est le type d’arthrose sur lequel il est possible d’agir précocement, le processus causal étant identifié. Encore faut-il pouvoir faire parvenir les médicaments aux articulations touchées et qu’ils puissent y rester suffisamment longtemps afin de supprimer l’inflammation et favoriser la régénération du cartilage.

Un gel préventif et régénératif tenant à distance l’inflammation

Récemment, une équipe de l’Université de New York aurait développé à la fois la charge utile thérapeutique optimale de traitement ainsi que le véhicule pour la délivrer, afin d’administrer un traitement pharmacologique directement aux articulations touchées par l’arthrose post-traumatique. Cette procédure permettrait de stopper efficacement l’apparition et la progression de cette maladie articulaire chronique. Cette étude est soutenue par le département américain de la Défense et les National Institutes of Health et l’US National Science Foundation. L’équipe a publié ses découvertes dans la revue Biomaterials.

Au cœur de la solution, se trouve un composé de polypeptides et de protéines (E5C), lié à un facteur de croissance anti-inflammatoire appelé Atsttrin. Les E5C ont été assemblés dans un hydrogel injectable. Le complexe E5C comprend cinq répétitions de polypeptide de type élastine (E) et un domaine enroulé de protéine de matrice oligomère de cartilage (C). L’Atsttrin est un dérivé chondroprotecteur de la progranuline du facteur de croissance anti-inflammatoire (PGRN).

À température corporelle, ces composés forment un réseau poreux qui fournit l’environnement biomécanique optimal pour la libération prolongée des facteurs de croissance anti-inflammatoires, l’Atsttrin, tout en favorisant la régénération des tissus. Précisons que le cartilage articulaire maintient, habituellement, son intégrité via un équilibre entre synthèse et dégradation de ses composants (ou matrice extracellulaire), médié par les chondrocytes.

Ces derniers représentent 10% du volume cartilagineux. Ce nouvel hydrogel inhibe ainsi le catabolisme (dégradation) des chondrocytes tout en facilitant la signalisation anabolique in vitro, c’est-à-dire la synthèse de tissus (régénération). De plus, cet hydrogel semble prévenir le développement des ostéophytes. Un ostéophyte, aussi appelé « bec de perroquet » ou éperon osseux, est une excroissance osseuse se développant autour d’une articulation ou sur un os dont le cartilage est altéré, marqueur typique de l’arthrose.

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Représentation numérique du volume de tissu ostéophytique (rouge) et d’os sous-jacent (gris) en fonction du traitement apporté, comparé à une situation témoin sans arthrose (à gauche) et d’une situation témoin avec arthrose post-traumatique et sans traitement (à droite). © P. Katyal et al., 2022 (modifié par Laurie Henry pour Trust My Science)

L’équipe a pu démontrer l’action efficace de l’hydrogel par des expériences in vitro, puis par des expériences in vivo sur des lapins. Ces derniers présentaient de l’arthrose post-traumatique induite par leurs ligaments antérieurs croisés. Le gel protégeait contre la progression de cette arthrose. Il est important de noter que le gel est basé sur des protéines, plutôt que sur des matériaux synthétiques, et devrait donc être bien toléré dans le corps et se biodégrader en quelques semaines, une fois son rôle thérapeutique accompli.

Il reste encore du travail pour déterminer la posologie optimale aux différents scénarios. Effectivement, les expériences impliquaient la même concentration unique de médicament comme moyen de prévention et de traitement de l’arthrose post-traumatique. Mais les scientifiques pensent que ces premiers résultats prometteurs fournissent la base d’une nouvelle thérapie, non seulement pour ce type d’arthrose, mais aussi pour d’autres affections caractérisées par des articulations endommagées et enflammées.

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Jin Kim Montclare, co-auteur, déclare dans un communiqué : « L’exploration future de charges de médicaments plus élevées et/ou d’administration répétée de médicaments dans des cohortes plus importantes et une évaluation in vivo détaillée nous permettront d’optimiser l’utilité de notre construction chargée d’Atsttrin dans la progression de l’arthrose post-traumatique ». Il ajoute : « Notre étude fournit non seulement des preuves supplémentaires à l’appui de l’application protectrice d’Atsttrin dans la pathogenèse de l’arthrose post-traumatique, mais décrit également le développement d’un nouveau système d’administration de médicaments peu invasif qui peut être mis en œuvre pour prévenir et traiter cette arthrose et d’autres maladies articulaires dégénératives également ».

De multiples bénéfices directs

Outre l’amélioration manifeste de l’articulation du patient, cette approche pourrait entraîner d’importantes économies de coûts de santé, en évitant ou en retardant une intervention chirurgicale pour l’arthrose. En effet, elle concurrencera tous les produits stéroïdiens actuels. Ces derniers offrent un soulagement de la douleur à action rapide et sont très efficaces comme agents anti-inflammatoires. Cependant, les stéroïdes endommagent le cartilage, et n’apportent qu’un soulagement transitoire, limitant leur utilisation à trois ou quatre injections par an.

De surcroît, une gestion inadéquate de la douleur est directement liée à la qualité de vie. Près d’un tiers des personnes de plus de 45 ans, atteintes de la maladie, souffrent de niveaux élevés de dépression et de privation de sommeil. Ces conséquences psychologiques sont augmentées quand elles se cumulent avec l’arrêt forcé de la profession et les séquelles psychologiques dues au milieu militaire. À mesure que les symptômes s’aggravent, on constate, d’une part, que plus de 60% des personnes atteintes développeront au moins une comorbidité, comme l’hypertension artérielle ou le diabète ; d’autre part, leurs déplacements deviennent plus restreints augmentant, de fait, ces comorbidités. Il est donc urgent de prévenir efficacement l’évolution de l’arthrose post-traumatique et notamment dans le milieu militaire.

Source : Biomaterials

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