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Thèmes de recherche

 

 

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Le laboratoire UROC est spécialisé dans la sélection (screening) de principes actifs ou de médicaments à visée anti-arthrosique. Ce laboratoire a développé plusieurs modèles de culture permettant l’étude des mécanismes d’action de ces composés sur les ostéoblastes et les chondrocytes humains.  Il est un partenaire de choix pour les industries pharmaceutiques ou agro-alimentaires actives dans le domaine ostéo-articulaire

 

Métabolisme des chondrocytes

 

Culture de chondrocytes en monocouche

Dans ce modèle, les chondrocytes humains ou bovins primaires (P0) sont cultivés en monocouche sur un support en plastique. Ce modèle est particulièrement bien adapté à la sélection des molécules ou des principes actifs potentiellement anti-arthrosiques. Il permet l’étude de la prolifération cellulaire, de l’apoptose et de  l’expression des gênes impliqués dans le remodelage de la matrice extracellulaire cartilagineuses.

 

Culture de chondrocytes en billes d’alginate

L’alginate est un polysaccharide linéaire isolé de l’algue brune. En présence de cations divalents comme le Ca++, ce polymère se gélifie instantanément et forme une matrice poreuse autour des chondrocytes. Dans ces conditions les chondrocytes conservent leur phénotype au moins cinq semaines.

Ce modèle offre de nombreux autres avantages :

-          La matrice néo-synthétisée présente une compartimentation identique à celle retrouvée dans le cartilage hyalin in vivo. La microscopie électronique permet de distinguer très nettement deux compartiments. La matrice entourant la cellule ou « Cell-associated matrix (CM) qui correspond à la matrice péricellulaire et territoriale de la matrice du cartilage in vivo, et d’autre part la matrice contenue dans l’alginate ou « Further-removed Matrix » (FRM) qui correspond à la matrice interterritoriale du cartilage.

-          Les cellules et la matrice extracellulaire néo-synthétisée peuvent être facilement récupérées, après dépolymérisation de l’alginate par addition d’un chélateur de calcium (p.ex .citrate). Il est donc possible d’effectuer des analyses quantitatives et qualitatives des fractions CM et FRM.

-          Les volumes occupés par les différents compartiments de la bille d’alginate correspondent à ceux observés dans le cartilage normal.

-          La demi-vie (t1/2) de l’agrécane est plus longue que celle enregistrée dans d’autres modèles de culture, et se rapproche de la valeur observée in vivo.

Ce modèle est pertinent pour l’étude de substances sur la formation de matrice extracellulaire du cartilage.

Culture d'explants de cartilage

permet l’étude de l’homéostasie de la matrice du cartilage. Dans ce modèle, les interactions entre le chondrocyte et la matrice péricellulaire sont conservés.  La matrice extracellulaire peut être marquée par l’incorporation de radio-éléments (35S ou 3H-proline). Il est donc possible d’étudier la dégradation des protéoglycanes  et des collagènes dans les conditions basales ou en présence d’une ou de plusieurs cytokines stimulant la protéolyse matricielle (p.ex. IL-1).

Ce modèle est indiqué pour l’étude de la dégradation de la matrice extracellulaire.

 

Culture de chondrocytes primaires sous traction.

Au cours du mouvement, les chondrocytes sont soumis à des tractions qui résultent du glissement des surfaces articulaires. Le système FleXercell permet de soumettre des chondrocytes cultivés en monocouche à des tractions. La force exercée sur le chondrocyte et la fréquence d’application de ces forces peuvent être modulées. Ce modèle permet l’étude des tractions sur le métabolisme des chondrocytes.

 

 

Métabolisme des ostéoblastes

Culture d'ostéoblastes sous-chondraux humains

Dans ce modèle, les ostéoblastes sont isolés à partir des zones non sclérosées ou sclérosées de l'os sous-chondral arthrosique [11].

 

Culture d'ostéoblastes comprimés

Les ostéoblastes sont cultivés en monocouche durant 28 mois. Durant cette période de culture, les ostéoblastes produisent une abondante matrice riche en collagène, au sein de laquelle ils deviennent emprisonné. Cette membrane de matrice contenant les ostéoblastes peut alors être récoltée et soumise à la compression (système Flexercell Compression plus). Ce modèle permet l’étude des stress mécaniques sur le métabolisme des ostéoblastes [12] .

 

Intéractions os/cartilage

Co-culture ostéoblastes/chondrocytes

Dans ce modèle, les chondrocytes arthrosiques sont cultivés en billes d’alginate et les ostéoblastes des zones sclérosées ou des zones non sclérosées en monocouche. Les deux types cellulaires sont séparés par une membrane poreuse permettant le passage de molécules de faible poids moléculaire. Ce modèle est donc particulièrement bien adapté à l’étude de la communication entre les chondrocytes et les ostéoblastes [13]

 

Métabolisme des synoviocytes

Culture de synoviocytes

Nous isolons et cultivons des synoviocytes, provenant des zones enflammées ou non de la membrane synoviale arthrosique. Ce modèle nous permet d'étudier l'influence de molécules sur l'inflammation de la membrane synoviale, ainsi que sur l'angiogenèse.

 

Etudes in vivo

Modèles animaux

L’UROC a une grande connaissance du modèle d’arthrose induite chez le lapin par rupture du ligament croisé et du modèle d’arthrose spontané développé par le cobaye Hartley. Grâce à des marqueurs biologiques originaux, nous sommes capables de détecter des dysfonctionnements métabolique du cartilage avant l’apparition de lésions histologiques.

 

Etudes cliniques

L’UROC participe et organise de nombreuses études cliniques. Depuis plus de 10 ans, il est un laboratoire de référence pour le dosage dans les fluides biologiques de patients arthrosiques de marqueurs biologiques du métabolisme de l’os et du cartilage. Récemment, l’UROC a déposé quatre familles de brevets protégeant l’utilisation de peptides du collagène de type II, de la fibuline-3 et de la serpine comme marqueurs de l’arthrose. Ce laboratoire a développé six dosages ELISA permettant de mesurer dans les fluides biologiques des peptides du collagène de type II (Coll 2-1 et Coll 2-2) sous leur forme native ou nitrée et des fragments de la fibuline-3 (Fib3-1 et Fib3-2). Ces dosages sont actuellement commercialisés par la Spin-Off Artialis, de l’Université de Liège. Le laboratoire UROC participe directement au transfert de la technologie vers l’industrie et au développement clinique et commercial de ces dosages. L’UROC a donc une connaissance approfondie du développement et de l’industrialisation de trousses de diagnostic. 

 

Bibliographie

[1] Bassleer CT, Henrotin YE, Reginster JL, Franchimont PP. Effects of tiaprofenic acid and acetylsalicylic acid on human articular chondrocytes in 3-dimensional culture. J Rheumatol 1992;19: 1433-8. [Pubmed]
[2] Bassleer CT, Franchimont PP, Henrotin YE, Franchimont NM, Geenen VG, Reginster JY. Effects of ipriflavone and its metabolites on human articular chondrocytes cultivated in clusters. Osteoarthritis Cartilage 1996;4: 1-8. [Pubmed]
[3] Bassleer C, Henrotin Y, Franchimont P. Effects of ximoprofen and acetylsalicylic acid on human articular chondrocytes in three-dimensional culture. Drug Invest 1993;5: 11-18.
[4] Henrotin Y, Labasse A, Zheng SX, Galais P, Tsouderos Y, Crielaard JM, Reginster JY. Strontium ranelate increases cartilage matrix formation. J Bone Miner Res 2001;16: 299-308. [Pubmed]
[5] Sanchez C, Mateus MM, Defresne MP, Crielaard JM, Reginster JY, Henrotin YE. Metabolism of human articular chondrocytes cultured in alginate beads. Longterm effects of interleukin 1beta and nonsteroidal antiinflammatory drugs. J Rheumatol 2002;29: 772-82. [Pubmed]
[6] Sanchez C, Mathy-Hartert M, Deberg MA, Ficheux H, Reginster JY, Henrotin YE. Effects of rhein on human articular chondrocytes in alginate beads. Biochem Pharmacol 2003;65: 377-88. [Pubmed]
[7] Henrotin YE, Sanchez C, Deberg MA, Piccardi N, Guillou GB, Msika P, Reginster JY. Avocado/soybean unsaponifiables increase aggrecan synthesis and reduce catabolic and proinflammatory mediator production by human osteoarthritic chondrocytes. J Rheumatol 2003;30: 1825-34. [Pubmed]
[8] Henrotin YE, Labasse AH, Jaspar JM, De Groote DD, Zheng SX, Guillou GB, Reginster JY. Effects of three avocado/soybean unsaponifiable mixtures on metalloproteinases, cytokines and prostaglandin E2 production by human articular chondrocytes. Clin Rheumatol 1998;17: 31-9. [Pubmed]
[9] Henrotin YE, Labasse AH, Simonis PE, Zheng SX, Deby GP, Famaey JP, Crielaard JM, Reginster JY. Effects of nimesulide and sodium diclofenac on interleukin-6, interleukin-8, proteoglycans and prostaglandin E2 production by human articular chondrocytes in vitro. Clin Exp Rheumatol 1999;17: 151-60. [Pubmed]
[10] Henrotin YE, Zheng SX, Labasse AH, Deby GP, Crielaard JM, Reginster JY. Modulation of human chondrocyte metabolism by recombinant human interferon. Osteoarthritis Cartilage 2000;8: 474-82. [Pubmed]
[11] Sanchez C., Deberg M. A., Bellahcene A., Castronovo V., Msika P., Delcour J. P., Crielaard J. M. and Henrotin Y. E. Phenotypic characterization of osteoblasts from the sclerotic zones of osteoarthritic subchondral bone. Arthritis Rheum 2008;58 (2): 442-455. [Pubmed]
[12] Sanchez C., Gabay O., Salvat C., Henrotin Y. E. and Berenbaum F. Mechanical loading highly increases IL-6 production and decreases OPG expression by osteoblasts. Osteoarthritis Cartilage 2009;17 (4): 473-81. [Pubmed]
[13] Henrotin YE, Deberg MA, Crielaard JM, Piccardi N, Msika P, Sanchez C. Avocado/soybean unsaponifiables prevent the inhibitory effect of osteoarthritic subchondral osteoblasts on aggrecan and type II collagen synthesis by chondrocytes. J Rheumatol 2006;33: 1668-78. [Pubmed]