Université de Liège Page d'accueil de l'UROC
Thèmes de recherche

 

 

  This page in English
Responsable : Yves Henrotin

L’arthrose est une pathologie caractérisée par la perte progressive du cartilage articulaire. Cette maladie chronique et évolutive dont la prévalence peut dépasser 90 % chez les personnes âgées de plus de 65 ans altère leur qualité de vie et pourrait constituer un problème majeur de santé publique dans les années à venir.

Les traitements pharmacologiques de l’arthrose ont essentiellement une action symptomatique. Ceux-ci ont un effet modéré, voire faible, sur la douleur et sont associés à de nombreux effets secondaires limitant donc leur administration dans le temps. Parmi les traitements non médicamenteux, la pose de prothèses est réservée aux formes évoluées de la maladie arthrosique.

A ce jour, les remèdes et les innovations technologiques dans ce domaine sont peu nombreux. La réparation du cartilage reste un défi pour les scientifiques qui sont confrontés aux conditions mécaniques et biochimiques particulières de ce tissu. En effet, le cartilage ne contient ni vaisseaux sanguins ni vaisseaux lymphatiques. Sa matrice extracellulaire est quant à elle capable de résister à des contraintes mécaniques plusieurs fois supérieures à la masse corporelle. Ses cellules (chondrocytes) ne se renouvellent pratiquement plus à l’âge adulte.

La conception de nouveaux biomatériaux pouvant répondre à ces conditions particulières est une voie d’avenir. Notre unité de recherche s’inscrit dans ce mouvement avec la conception d’un biomatériau en 3 dimensions composé d’alginate et de chitosan, en collaboration avec la firme Kitozyme

 

Etude de la tension en oxygène sur le métabolisme des chondrocytes
 
Le cartilage présente la particularité de ne contenir aucun vaisseau sanguin. Dès lors, l'apport en oxygène est assuré par imbibition du liquide synovial. Une des conséquences de ce mode d’apport en oxygène est la formation au sein du cartilage d'un gradient d'oxygène. La tension en oxygène est de 10% au niveau de la couche la plus superficielle et inférieure à 1% dans la couche la plus profonde du cartilage. Le métabolisme de base des chondrocytes varie donc selon leur localisation au sein de ce tissu. De plus, la tension en oxygène du fluide synovial varie, en fonction du statut inflammatoire et fonctionnel de l'articulation.
Dans l'arthrose ou polyarthrite rhumatoïde, elle est significativement diminuée. Les variations de la tension en oxygène modifient le métabolisme du chondrocyte et contribuent à la dégénérescence du cartilage. Jusqu'à présent, la majorité des études in vitro portant sur le métabolisme des chondrocytes ont été réalisées en normoxie (21% O2). Notre laboratoire étudie les effets de la pression partielle en oxygène
• Sur le métabolisme de la matrice extracellulaire
• Sur l’équilibre redox des chondrocytes
• Sur la réponse des chondrocytes aux cytokines
• Sur la réponse des chondrocytes aux contraintes mécaniques
  Etude du stress oxydatif des chondrocytes
L’oxygène, indispensable à notre métabolisme aérobie, peut être transformé de façon enzymatique en molécules très réactionnelles : les formes activées de l’oxygène (FAO). Ces molécules, très agressives, sont normalement éliminées par des systèmes de défense antioxydante enzymatiques ou biochimiques. Une rupture de l’équilibre entre la production des FAO et les systèmes de défense antioxydante conduit à un stress oxydatif.
Une production excessive et incontrôlée de FAO peut alors endommager le cartilage et participer aux mécanismes physio-pathologiques de l’arthrose.

Principales FAO cellulaires

Défense antioxydante cellulaire

 Les objectifs de nos recherches sont :
• La mise en évidence la production de FAO dans le cartilage
• L’évaluation des capacités de défense antioxydante du cartilage
• La détermination des mécanismes physiopathologiques responsable d’un déséquilibre oxydants / antioxydants au sein de cartilage
• L’évaluation des propriétés anti-oxydantes de différentes molécules.
 
 

  Etude des contraintes mécaniques sur le métabolisme des chondrocytes
Le métabolisme du chondrocyte est régulé par des signaux mécaniques dont l’influence n’est que partiellement connue. Bien que les stimuli mécaniques soient reconnus comme favorables à la maintenance d’un cartilage de bonne qualité, un accroissement excessif de ces contraintes est un des facteurs pathogéniques de la dégradation du cartilage. Notre laboratoire étudie la mécanobiologie du cartilage : les effets de tractions et de compressions mécaniques sur le métabolisme des chondrocytes et sur l’homéostasie de la matrice extracellulaire du cartilage sont analysés sur des modèles in vitro.
Bibliographie

[1] Mathy-Hartert M, Burton S, Deby-Dupont G, Devel P, Reginster JY, Henrotin Y. Influence of oxygen tension on nitric oxide and prostaglandin E2 synthesis by bovine chondrocytes. Osteoarthritis Cartilage 2005;13: 74-9. [Pubmed]
[2] Mathy-Hartert M, Burton S, Deby-Dupont G, Henrotin Y. Le Rôle des antioxydants dans la prise en charge des maladies articulaires. Dieta 2003;33: 22-5.
[3] Mathy-Hartert M, Deby-Dupont GP, Reginster JY, Ayache N, Pujol JP, Henrotin YE. Regulation by reactive oxygen species of interleukin-1beta, nitric oxide and prostaglandin E(2) production by human chondrocytes. Osteoarthritis Cartilage 2002;10: 547-55. [Pubmed]
[4] Mathy-Hartert M, Martin G, Devel P, Deby-Dupont G, Pujol JP, Reginster JY, Henrotin Y. Reactive oxygen species downregulate the expression of pro-inflammatory genes by human chondrocytes. Inflamm Res 2003;52: 111-8. [Pubmed]
[5] Henrotin Y, Deby-Dupont G, Deby C, Franchimont P. Active oxygen species, articular inflammation and cartilage damage. In: Emerit I, Chance B, editors. Free radicals and aging. Basel: Birkhauser Verlag; 1993, p. 308-22. [6] Henrotin Y, Kurz B. Antioxidant to treat osteoarthritis: dream or reality? Curr Drug Targets 2007;8: 347-57. [Pubmed]
[7] Henrotin YE, Bruckner P, Pujol JP. The role of reactive oxygen species in homeostasis and degradation of cartilage. Osteoarthritis Cartilage 2003;11: 747-55. [Pubmed]
[8] Martin G, Andriamanalijaona R, Grassel S, Dreier R, Mathy-Hartert M, Bogdanowicz P, Boumediene K, Henrotin Y, Bruckner P, Pujol JP. Effect of hypoxia and reoxygenation on gene expression and response to interleukin-1 in cultured articular chondrocytes. Arthritis Rheum 2004;50: 3549-60. [Pubmed]
[9] Martin G, Andriamanalijaona R, Mathy-Hartert M, Henrotin Y, Pujol JP. Comparative effects of IL-1beta and hydrogen peroxide (H2O2) on catabolic and anabolic gene expression in juvenile bovine chondrocytes. Osteoarthritis Cartilage 2005;13: 915-24. [Pubmed]