Intervention régénérative précoce pour l'arthrose post-traumatique (ERIPTO)

Le domaine de la médecine régénérative et de l'orthobiologie a suscité l'intérêt de nombreux cliniciens et membres de la communauté scientifique. Au cours des 20 dernières années, il y a eu un grand intérêt et une croissance dans ce domaine, une recherche Scopus sur les cellules musculo-squelettiques et souches a abouti à plus de 3000 documents, dont plus d'un tiers sont des critiques. Une recherche PubMed au cours des 6 dernières années a abouti à 52 publications au cours des 5 dernières années.

Malheureusement, la fragmentation de la médecine régénérative s'est produite avec de nombreux cliniciens utilisant des protocoles généralisés entraînant peu d'améliorations cliniques significatives ou des avantages à court terme qui s'estompent souvent avec le temps.

Il reste encore beaucoup de recherches à faire pour élucider la meilleure façon d'utiliser les différentes composantes de la médecine régénérative ainsi que la physiopathologie de l'arthrose.

L'étude ERIPTO vise à étudier un protocole proposé utilisant divers composants de la médecine régénérative, notamment le plasma riche en plaquettes (PRP), l'acide hyaluronique (HA) et le concentré d'aspiration de moelle osseuse humaine (BMAC).

Dans les traumatismes et la cicatrisation normale des plaies, le collagène est souvent l'activateur initial des plaquettes avec le développement de monocouches plaquettaires sur les surfaces de collagène exposées, comme on le voit dans les articulations post-traumatiques. Ceci s'oppose au clivage protéolytique immédiat des plaquettes par la thrombine avec libération immédiate subséquente des facteurs de croissance stockés. Des recherches sur l'expression des gènes dans les articulations après une lésion mécanique du cartilage articulaire ont été étudiées. Dans un modèle cisaillement versus impaction, les chercheurs ont trouvé une augmentation de l'expression du collagène de type 1 suite à un traumatisme de la surface articulaire. Cette expression de collagène peut agir comme un point d'ancrage pour le PRP injecté par voie percutanée dans les articulations post-traumatiques pour aider à faciliter la sécrétion régulière de facteurs de croissance.

On sait que la durée de vie moyenne d'une cellule mésangiale une fois délivrée dans une articulation est d'environ 30 jours. Seulement 26 % des cellules greffées survivent dans l'articulation. Ce laps de temps dépend de la fourniture d'un environnement approprié et hospitalier pour la cellule à injecter. Compte tenu du micro-environnement catabolique de l'arthrose, il est évident qu'une articulation arthritique abrite souvent un milieu moléculaire qui n'est pas adapté ou bénéfique pour les cellules mésangiales transplantées et les cellules natives, y compris les chondrocytes, le collagène de type 2, la matrice extracellulaire, la synoviale , ainsi que des cellules progénitrices sous-chondrales. Il peut également favoriser la différenciation ostéogénique du cartilage natif et conduire à la progression vers une maladie articulaire en phase terminale.

Des recherches se font également jour concernant la niche inflammatoire présente dans l'environnement au moment de la greffe des cellules mésangiales et pouvant avoir une incidence sur les facteurs trophiques sécrétés par les cellules souches mésenchymateuses (CSM) ainsi que sur les effets immunomodulateurs qu'elles possèdent. La stimulation des récepteurs de type Toll sur la polarisation des MSC joue un rôle important dans le développement d'un MSC pro-inflammatoire ou anti-inflammatoire. Les facteurs pro-inflammatoires présents dans le milieu tels que l'interféron (IFN) gamma ou l'IFN alpha peuvent influencer la différenciation vers le bas de la lignée pro-inflammatoire du MSC et aider à favoriser la modulation immunitaire ultérieure pour favoriser la différenciation du macrophage M1 (pro-inflammatoire), l'activation des lymphocytes T CD8, ainsi qu'une expression accrue de chimiokines pro-inflammatoires telles que CCL2, CXCL-9 et CXCL-10. [17] Si un faible niveau d'iNOS est présent, cela peut ensuite conduire à l'activation et à la prolifération des cellules T via des chimiokines induites par des cytokines. Bien que cela soit largement vrai, l'expression de l'IL-6 induite par les MSC a contribué à promouvoir la différenciation en lignée M2 (anti-inflammatoire).

Des recherches récentes ont mis en lumière un nouveau concept dans les articulations post-traumatiques et arthritiques. C'est l'effet que l'environnement inflammatoire et les espèces réactives de l'oxygène peuvent avoir sur le dysfonctionnement des tissus natifs, en particulier les facteurs de croissance tels que la superfamille TGF-B avec le BMP. En 2019, les chercheurs ont étudié le dysfonctionnement du MSC natif avec un TGF-B dysfonctionnel, peut-être en raison du milieu catabolique de l'arthrose. La protéine induite par le TGF-B (TGF-Bi) a été considérée comme un facteur de croissance exprimé dans les CSM natives des articulations ainsi que de la moelle osseuse. On a découvert qu'il jouait deux rôles dans la différenciation chondrogénique normale.

Dans un rôle, il stimule la prolifération et la différenciation tandis que dans un autre rôle, il inhibe la minéralisation et la différenciation terminale des chondrocytes. Il est postulé que le TGF-Bi dans les BM-MSC aide à réguler la condensation des BM-MSC dans la phase précoce de la chondrogenèse en reliant l'action entre les cellules, les collagènes et les protéoglycanes. Dans leur étude, les chercheurs sont arrivés à la conclusion que cela a été réalisé par la modulation des molécules d'adhésion ITGB1, ITGB5 et NCAD. Dans leur étude, les chercheurs ont pu démontrer la régulation à la hausse contre-intuitive du TGF-Bi dans l'os et le cartilage articulaire des articulations atteintes d'arthrose, soulevant la question de la dérégulation des facteurs de croissance natifs.

Les chercheurs ont émis l'hypothèse que cela pourrait être le résultat de la tentative de TGF-Bi d'inverser les changements calcifiants survenant dans les chondrocytes des régions gravement arthritiques du genou et ont noté une concentration accrue de ceux-ci dans les ostéophytes et les zones de dommages importants. Les chercheurs ont également suggéré une dérégulation de la famille de gènes TGF-B au sein de l'arthrose et ont noté le rôle régulateur que joue le TGF-Bi sur le collagène X, un marqueur de l'hypertrophie des chondrocytes. Des preuves sont également révélées de multiples niches MSC qui existent dans les articulations qui aident à maintenir l'intégrité du cartilage et aident à guérir les microdéfauts dans le cartilage endommagé. Les chercheurs ont noté que parmi les MSC, le TGF-Bi était régulé à la baisse dans le coussinet adipeux infrapatellaire et les BM-MSC des articulations arthrosiques et ont noté que l'efficacité des BM-MSC pour réparer les lésions cartilagineuses in vivo justifiait une enquête plus approfondie.

Le rôle des espèces réactives de l'oxygène dans la dérégulation de la BMP native dans des conditions musculo-squelettiques a également été étudié. Les chercheurs ont expliqué comment de faibles niveaux de ROS sont nécessaires pour maintenir des MSC indifférenciés et comment les ROS (générés par NOX-2 et NOX-4) et les BMP jouent des rôles physiologiques cruciaux dans la chondrogenèse. Dans une discussion concernant l'ostéonécrose et l'arthrose, les enquêteurs notent que les lésions nécrotiques entraînent une production accrue de radicaux libres d'oxygène (O-, H202) avec une production accrue ultérieure de BMP-2, observée dans les lésions nécrotiques et le cartilage endommagé des patients atteints d'arthrose. Des niveaux accrus de H2O2, produits soit par l'activation de NOX soit par l'inflammation, induisent l'activation de NF-kB qui améliore l'expression de BMP-2. La BMP2 stimule la synthèse des protéoglycanes, induit la vascularisation, favorise l'ostéogenèse endochondrale et a des effets anabolisants sur le métabolisme et la fonction des chondrocytes, et est considérée comme un marqueur de la sévérité de l'arthrose. La dérégulation de ce système peut entraîner un stress oxydatif et un dysfonctionnement cellulaire pouvant contribuer à diverses pathologies.

De plus, lorsque l'on considère la capacité des CSM à favoriser la formation de néocartilage, l'inflammation joue certainement un rôle dans son efficacité. Les facteurs inflammatoires tels que le TNF-alpha, l'IL-1B et l'IL-6 entravent la capacité des CSM à promouvoir la chondrogenèse par la production excessive de radicaux libres. Le rôle de l'IL-1B dans la contribution à un microenvironnement inflammatoire a également été évalué. Ceux-ci comprennent la dégradation du cartilage, l'induction de la phosphorylation Ik-B alpha et la translocation nucléaire subséquente du facteur nucléaire - kappa B (NF-kB), l'augmentation de la production d'espèces réactives de l'oxygène (ROS) (peut également activer NF-kB), l'expression accrue d'ADAMTS- 4 (inhibe l'expression génique de l'aggrécane et du COMP) et réduit l'expression génique des enzymes anti-oxydantes. Les chercheurs ont discuté de la façon dont le stress oxydatif élevé produit par ces cytokines inflammatoires inhibe la synthèse des macromolécules de la matrice cartilagineuse (c.-à-d. collagène de type 2 et aggrécane), favorise la dégradation du cartilage articulaire dans les articulations arthritiques et inhibe la chondrogenèse des cellules souches mésenchymateuses natives et implantées.

On sait maintenant que le PRP a diverses influences sur les MSC lorsqu'il est combiné avec le traitement des MSC, notamment l'augmentation du taux de prolifération des chondrocytes, la promotion de la différenciation chondrogénique, l'inhibition de RUN X 2, le piégeage du NF-KB et un changement anabolique global dans le microenvironnement.

On sait maintenant que les cellules mésangiales jouent un rôle d'orchestration via des mécanismes liés à la paracrine dans l'expression de facteurs anabolisants, y compris l'expression du collagène de type 2, un rôle anti-inflammatoire et immunomodulateur bien documenté, ainsi que des études démontrant le recrutement de cellules progénitrices natives par rapport à la différenciation directe. . C'est au cœur de ce que font les MSC transplantés pour aider au processus de guérison. Comme mentionné précédemment, il n'y a qu'un taux de survie de 26% pour les cellules transplantées et il y a une pression importante pour trouver des modalités de bio-ingénierie pour aider à soutenir la survie des MSC transplantés. Parmi les modalités, citons la transplantation de MSC avec des matrices dérivées de hyaluronane.

CD44 et CD168 sont impliqués dans la régulation de la signalisation du facteur de croissance. L'implantation de MSC dans un échafaudage HA peut aider à augmenter la communication des MSC dans le microenvironnement articulaire. Les chercheurs discutent également des effets pléiotropes bien documentés de l'AH, notamment des effets anti-apoptotique, anti-inflammatoire, immunosuppresseur, antifibrotique et chondroprotecteur. Comme mentionné ci-dessus, avec un dysfonctionnement endogène du CSM dû à la présence d'une niche inflammatoire au sein des articulations arthrosiques, il existe une réponse immunologique qui contribue également au milieu arthritique au sein des articulations. HA a démontré des qualités immunosuppressives et a vu la diminution des niveaux de cellules T activées. Il est également avantageux d'utiliser l'HA disponible dans le commerce pour aider à normaliser la synthèse endogène de l'HA.

Avec le protocole ERIPTO proposé, il existe une approche logique pour obtenir des résultats plus durables et cliniquement pertinents.