Pathologies articulaires associées aux maladies métaboliques et à l’âge

Francis Berenbaum
Chef(s) d'équipe(s) : Francis Berenbaum
Contact administratif : Olguine Trismercin

Hôpital Saint-Antoine - Bâtiment Kourilsky - 5ème étage - 184, rue du Faubourg Saint-Antoine, 75012 Paris, France


 La Rhumatologie à Saint-Antoine : LaRhumato.fr

Professeurs, Maîtres de conférence, Chercheurs, Cliniciens
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Doctorants, Master

L'arthrose, une maladie dégénérative affectant principalement les articulations périphériques et le rachis, touche 6 millions de personnes en France, avec une prévalence mondiale de la maladie estimée récemment à plus de 250 millions d'habitants. Globalement, l'arthrose périphérique/rachidienne est la cause la plus fréquente d'invalidité avec des dépenses médicales annuelles dépassant 3,4 milliards €, soit un doublement en 10 ans. Malheureusement, les seules stratégies de traitement cliniquement reconnues sont à visée symptomatique, et aucun médicament à visée structurale contre l'arthrose n'est approuvé. Un traitement efficace de l'arthrose est donc un besoin critique non satisfait.

Notre équipe s'intéresse depuis plusieurs années à la physiopathologie de l'arthrose et regroupe des physiologistes, des biologistes cellulaires, des biochimistes, des rhumatologues et des orthopédistes qui se consacrent à la recherche de nouvelles cibles thérapeutiques, des traitements innovants et de nouveaux biomarqueurs diagnostiques et pronostiques contre l'arthrose. Nous ciblons principalement notre recherche sur le rôle des maladies métaboliques et des interactions os/cartilage/tissu synovial dans la pathogénèse de l’arthrose.

Pour atteindre ces objectifs, nous avons développé plusieurs outils, allant des cultures cellulaires aux cohortes humaines, de la préclinique avec des modèles murins d’arthrose à l'analyse des tissus articulaires. Nous concentrons nos projets sur la relation entre l'arthrose et les maladies métaboliques. Six projets sont actuellement à l'étude :

1 - Rôle de la différenciation des chondrocytes sur l'angiogenèse de l'os sous-chondral
2 - Rôle du système cholinergique dans la protection articulaire
3 - Rôle des tissus adipeux dans la physiopathologie de l'arthrose
4 - Identification de la signature moléculaire de la douleur dans la gonarthrose par omique
5 - Développement de médicaments : Utilisation du Liraglutide par injection intra-articulaire comme traitement de fond de l'arthrose
6 - Étude des modifications de la matrice extracellulaire à la jonction ostéochondrale

Au niveau cellulaire :

• Culture primaire de chondrocytes articulaires (souris, humain) et chondrocytes costaux (souris), d'ostéoblastes humains et murins (membrane 3D), de synoviocytes humains, de macrophages, de cellules souches mésenchymateuses (issues de moelle osseuse et de tissus adipeux humains et de rats), de cellules endothéliales
• Contrôle du phénotype des chondrocytes (différenciation hypertrophique et dé-différenciation fibroblastique)
• Tests cellulaires (prolifération, adhérence, angiogenèse)
• Analyse cellulaire (Western-blot, activité protéolytique, ELISA, qRT-PCR, interférence ARN, immunocytologie)



Au niveau tissulaire :

• Culture d’explants de cartilage, histologie, immunohistochimie , biochimie et analyse moléculaire des tissus de l’articulation.

Modèles in vivo :

Modèle expérimentaux d’arthrose chez la souris et le rat (post-traumatique, monoiodoacétate, collagénase)

Données chez l’Humain :

• BioJoint : Biobanque de tissus humains arthrosiques (cartilage, os, tissu synovial et liquide synovial, tissu adipeux) pour des analyses tissulaires, cellulaires, biochimiques et moléculaires.
• DIGICOD : une cohorte de 426 patients ayant une arthrose des mains (phénotypage clinique, ADN, serum, Radiographies, IRM, échographies)
• TRANSIMMUNOM : une cohorte de patients souffrant de maladies inflammatoires incluant 50 arthrose du genou.

 

Collaborations internationales :

• Hong Kong (Polytechnic University)
• San Diego (Scripps Institute)
• San Francisco (USDF Bakar Institute)

 

Mots-Clès :

• arthrose
• inflammation
• tissu adipeux
• système cholinergique
• cartilage
• tissu synovial
• os sous-chondral
• modèles murins d’ arthrose
• culture in vitro/ex vivo de cellules de l’articulation
• modèles de différenciation des chondrocytes

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Roles of the different adipose tissues on osteoarthritis progression by biomechanical and metabolic mechanisms. Increases on systemic adipose tissues like subcutaneous adipose tissue, visceral adipose tissue and intra-muscular adipose tissue contribute to abnormal loading of the joint, this mechanical stress have been shown to be part of osteoarthritis onset and progression. Lipocalin adipokine family has emerged as sensors of mechanical load, inflammatory status and catabolic stimuli of the joint, suggesting its involvement in osteoarthritis pathophysiology. On the other hand, the paracrine role of subcutaneous adipose tissue, visceral adipose tissues, intra muscular adipose tissues and local adipose tissues bone marrow adipose tissue and intra-articular adipose tissue affect joint health. The adipokines secreted by all those tissues have proven to promote directly: 1. Secretion of inflammatory cytokines like IL-1b and TNF-a which are well documented for their active involvement in the pathophysiology of osteoarthritis, 2. Cartilage catabolism, including inhibition of proliferation in chondrocytes and degradation of the matrix components, collagen type 2 and agrecan, 3. Immune response by the infiltration of joint tissues by monocytes and leucocytes which increases even more the inflmmatory signals present on the joint affected, 4. Loss of balance between osteoclast and osteoblast affecting directly bone remodelling, changes on bone constitution are part of osteoarthritis pathophysiology and 5. Changes on stem-cell principal characteristics like prolifereation and differentiation capacity.
From Curr Opin Rheumatol 2021, 33:84–93

 

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Human OA subchondral bone has peripheral and cholinergic nerves. Immunofluorescence of peripherin and ChAT in human OA subchondral bone (see video 2) after the 3DISCO clearing protocol and analysis with Imaris. The colocalization of both markers showed that some subchondral bone peripheral nerves marked by Prph (white) are also cholinergic, as they showed ChAT immunofluorescence (red) as shown on the right while some did not expressed ChAT (left). ChAT: choline acetyltransferase, Prph: peripherin.
From Scientific Reports | (2020) 10:8852

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