Une malheureuse boucle biologique « feed-forward » pousse les cellules cartilagineuses dans une articulation arthritique à contribuer réellement à la development de la maladie, affirment des chercheurs de l’Université Duke et de l’Université de Washington à Saint Louis.



Wolfgang Liedtke, chercheur sur la douleur et mécanobiologiste, professeur de neurologie à Duke, s’est associé à Farshid Guilak, ancien collègue de Duke et qualified en cartilage, maintenant à la Washington University University of Medicine, pour examiner l’activité des canaux ioniques sensibles à la pression dans le cartilage. Leur étude paraît la semaine du 22 mars dans les actes de la National Academy of Sciences.

Le cartilage est un tissu élastique hautement lubrifié et à faible frottement qui tapisse les surfaces articulaires, amortit les mouvements et absorbe des hundreds of thousands de cycles de compression mécanique. Au fur et à mesure que le cartilage se décompose dans l’arthrose douloureuse, les extrémités des os peuvent se rassembler os contre os, augmentant encore in addition la douleur.



Les cellules qui construisent et entretiennent le cartilage sont appelées chondrocytes, et à leur floor se trouvent des canaux ioniques sensibles à la pressure, appelés Piezo1 et Piezo2. En réponse aux fees mécaniques sur l’articulation, les canaux piézoélectriques envoient des signaux dans la cellule qui peuvent modifier l’activité du gène dans cette cellule.

Normalement, les chondrocytes produisent une matrice extracellulaire, les protéines structurales et d’autres biomolécules qui confèrent au cartilage sa rigidité mécanique, son élasticité et son faible frottement. Mais dans l’arthrose, la dégénérescence et le dysfonctionnement de ces cellules – qui sont incapables de se réparer par division cellulaire – contribuent à la dégradation progressive du cartilage.

L’une des autres caractéristiques de l’arthrose est une swelling chronique de bas quality, provoquée par une molécule de signalisation appelée interleukine-1 alpha. En utilisant des cellules cartilagineuses de porcs et d’articulations humaines prélevées pour des chirurgies de remplacement, les chercheurs ont voulu voir remark l’inflammation affecte les chondrocytes.

Ils ont découvert que la signalisation interleukine dit à la cellule de produire furthermore de canaux piézoélectriques, ce qui la rend encore plus smart à la pression et aboutit à ce que les chercheurs appellent une boucle « feed-forward  » nocive qui conduit à une moreover grande dégradation du cartilage.

« L’interleukine reprogramme les chondrocytes afin qu’ils soient in addition sensibles aux traumatismes mécaniques », a déclaré Liedtke. « Le cycle d’avance les broie lentement et la cellule ne peut pas être remplacée. »

Liedtke décrit un chondrocyte sain comme une sphère rebondissante, « comme une balle de tennis » qui est maintenue rigide par sa matrice interne de fibres d’actine. Mais à mesure que ces cellules perdent leur capacité à remplacer les fibres d’actine, « elles deviennent furthermore molles, moreover molles ».

Malheureusement, les chercheurs ont constaté que additionally ils deviennent spongieux, plus les canaux piézo sont créés.

« Les canaux piézo surexprimés rendent le chondrocyte enflammé hypersensible aux microtraumatismes mécaniques, augmentant ainsi le risque de lésion des chondrocytes induite mécaniquement et la progression ultérieure de l’arthrose », a déclaré l’ingénieur biomédical, Whasil Lee, premier auteur et co-correspondant qui a quitté le Liedtke-Lab pour ouvrir son propre laboratoire à l’Université de Rochester

« C’est le cartilage se reprogrammant lui-même pour faire furthermore de dégâts », a déclaré Liedtke.

Pour additionally de affirmation, les chercheurs ont constaté qu’en bloquant l’activité des canaux piézo, le squishiness des chondrocytes pouvait être inversé.

L’arthrose est la forme d’arthrite la furthermore courante et affecte des tens of millions de personnes dans le monde souffrant de douleurs et de raideurs articulaires. Il se trouve le moreover souvent dans les genoux, les hanches et la colonne vertébrale.

« Nous savions que la demand mécanique de l’articulation est essentielle pour maintenir la santé du cartilage, a déclaré Guilak. » Dans cette étude, nous avons découvert un mécanisme par lequel une cost excessive dans des situations inflammatoires peut créer une circumstance pouvant conduire à une dégénérescence progressive du cartilage.  »

« Nous sommes toujours à la recherche de mécanismes de rétroaction en tant que facilitateurs des maladies chroniques », a déclaré Liedtke. « Ici, nous en avons trouvé un, qui nous ouvre la porte à des traitements modificateurs de la maladie, actuellement inexistants pour l’arthrose. »

Cette recherche a été soutenue par les subventions du NIH AR072999, AR074240, AR073221, AR065653, AG15768, AG46927, DE027454, P30 AR069655, P30 AR074992 et P30 AR073752, la Fondation Arthritis et la Fondation Michael Ross Haffner.