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Le diagnostic de l’arthrose repose essentiellement sur l’examen clinique et la radiographie standard. Néanmoins, les lésions du cartilage apparaissent bien avant que le diagnostic radiologique ait été posé. Actuellement, il n’existe pas de moyens permettant le dépistage précoce de la maladie en routine. Pourtant, celui-ci permettrait l’administration d’une thérapie (médicamenteuse et/ou physique) au début de la maladie, avant que les lésions tissulaires ne soient irréversibles. Les techniques d’imagerie telles que l’ultrasonographie et l’IRM ont été développées dans cet esprit, mais elles restent onéreuses et peu accessibles. Il est donc important de pouvoir disposer de biomarqueurs permettant de diagnostiquer la maladie précocement, de pronostiquer sa progression mais aussi d’apprécier l’efficacité des traitements [1], [2]. A ce jour, il n’existe pas de biomarqueurs qui atteignent ces objectifs.

Dans ce but, l’Unité de Recherche sur l’Os et le Cartilage a développé deux dosages immuno-enzymatiques originaux permettant de mesurer dans les fluides biologiques (sérum, urine, fluide synovial) un peptide de la triple hélice du collagène de type II, soit sous sa forme native 108HRGYPGLDG116 (Coll 2-1), soit sous sa forme nitrée 108HRGY(NO2)PGLDG116 (Coll 2-1 NO2).

Les fondements de notre démarche scientifique étaient les suivants :

  1. Dans l’arthrose, les chondrocytes produisent des quantités anormalement élevées de monoxyde d’azote et d’anion superoxyde. La réaction de ces deux espèces activées de l’oxygène génère du peroxynitrite, un oxydant puissant, responsable de la nitration des acides aminés aromatiques (p.ex. la tyrosine) ;

  2. Le collagène de type II contient deux tyrosines. Une tyrosine est située au niveau de la triple hélice de la molécule de collagène de type II, et l’autre au niveau du télopeptide COOH-terminal ;

  3. Le collagène de type II est spécifique du cartilage. La dégradation de cette molécule par les collagénases est un mécanisme physiopathologique impliqué dans la dégradation du cartilage. Ces fondements nous autorisent à émettre l’hypothèse suivante : « L’augmentation de la concentration de Coll 2-1 dans les fluides biologiques refléterait le catabolisme de la matrice cartilagineuse alors qu’une élévation de la concentration de Coll 2-1 NO2 témoignerait de l’importance de l’oxydation de la matrice ».

Des études ont été effectuées afin de juger de la pertinence de notre raisonnement. Nous avons dosé Coll 2-1 et Coll 2-1 NO2 dans le sérum de sujets sains, de patients souffrant d’arthrose du genou (OA) et de patients souffrant de polyarthrite rhumatoïde (RA). Les taux sériques de Coll 2-1 étaient plus élevé dans les groupes OA (x 1.6) et RA (x 1.4) que chez les sujets sains. La concentration sérique de Coll 2-1 NO2 était deux fois plus élevée chez les sujets OA et trois fois plus élevée chez les patients RA, que chez les normaux [3]. Enfin, il existait une forte corrélation entre les taux sériques de Coll 2-1 NO2 et de protéine C-réactive (CRP) dans les groupes pathologiques. Par contre, la concentration de Coll 2-1 n’était pas corrélée à celle de la CRP. De plus, la variation sur 1 an de Coll2-1 est prédictive de l’évolution radiologique de l’arthrose [4]. Ce marqueur est aussi utile pour suivre la progression de la pathologie arthosique chez le cheval, le chien, la souris et le cobaye [5], [6]

La recherche de nouveaux biomarqueurs de l’arthrose est réalisée au moyen de techniques d’analyse protéomique différentielle. Cette approche globale ne se limite pas à considérer les protéines issues de la dégradation du cartilage. Elle permet la mise en évidence de protéines particulières dont la concentration est modifiée de manière significative dans différents milieux biologiques issus de patients atteints d’arthrose. Le profil d’expression de ces protéines dans un compartiment biologique particulier peut dès lors servir de marqueur biologique de la maladie.

La technique du 2D-DIGE (two-dimensionnal-differential> in-gel electrophoresis) permet de comparer la composition d’échantillons normaux et pathologiques de manière quantitative : les protéines présentes un sein d’un échantillon sont marquées au moyen d’un fluorochrome de longueur d’onde d’excitation spécifique (Cydye 2, 3 ou 5).
Un standard interne, composé d’un mélange équivalent des échantillons à comparer, est lui-même marqué par un troisième fluorochrome. Les échantillons sont mélangés et migrent ensemble sur un même gel d’électrophorèse.
L’abondance relative des peptides est comparée sur base de leur intensité de fluorescence. Les protéines d’intérêt sont ensuite identifiées par spectrométrie de masse en tandem.

 

Par cette démarche, nous espérons trouver de nouveaux marqueurs biologiques de l’arthrose. Ensuite, nous développerons des dosages permettant de mesurer la concentration de ces marqueurs dans le sang ou les urines. Grâce à cette technologie, nous pourrons bientôt peut être diagnostiquer l’arthrose par une simple prise de sang.

Bibliographie

[1] Henrotin Y, Deberg M, Dubuc JE, Quettier E, Christgau S, Reginster JY. Type II collagen peptides for measuring cartilage degradation. Biorheology 2004;41: 543-7. [Pubmed]
[2] Henrotin Y, Addison S, Kraus V, Deberg M. Type II collagen markers in osteoarthritis: what do they indicate? Curr Opin Rheumatol 2007;19: 444-50. [Pubmed]
[3] Deberg M, Labasse A, Christgau S, Cloos P, Bang Henriksen D, Chapelle JP, Zegels B, Reginster JY, Henrotin Y. New serum biochemical markers (Coll 2-1 and Coll 2-1 NO2) for studying oxidative-related type II collagen network degradation in patients with osteoarthritis and rheumatoid arthritis. Osteoarthritis Cartilage 2005;13: 258-65. [Pubmed]
[4] Deberg MA, Labasse AH, Collette J, Seidel L, Reginster JY, Henrotin YE. One-year increase of Coll 2-1, a new marker of type II collagen degradation, in urine is highly predictive of radiological OA progression. Osteoarthritis Cartilage 2005;13: 1059-65. [Pubmed]
[5] Gangl M, Serteyn D, Lejeune JP, Schneider N, Grulke S, Peters F, Vila T, Deby-Dupont G, Deberg M, Henrotin Y. A type II-collagen derived peptide and its nitrated form as new markers of inflammation and cartilage degradation in equine osteochondral lesions. Res Vet Sci 2007;82: 68-75. [Pubmed]
[6] Ameye LG, Deberg M, Oliveira M, Labasse A, Aeschlimann JM, Henrotin Y. The chemical biomarkers C2C, Coll2-1, and Coll2-1NO2 provide complementary information on type II collagen catabolism in healthy and osteoarthritic mice. Arthritis Rheum 2007;56: 3336-46. [Pubmed]