Évaluation de différents biomarqueurs du cartilage sérique dans la réponse aiguë à la marche et au vélo chez des sujets masculins en bonne santé

Les biomarqueurs peuvent être utilisés pour surveiller le métabolisme du cartilage et servir de marqueurs pronostiques ou diagnostiques pour détecter les modifications de la structure articulaire (8). La plupart de ces biomarqueurs sont des composants essentiels de la matrice extracellulaire cartilagineuse (MEC). La mesure des biomarqueurs cartilagineux repose sur le principe selon lequel la charge osmotique et mécanique déclenche l'efflux de fragments de MEC produits protéolytiquement dans le liquide synovial puis hors de la capsule articulaire. Ainsi, les concentrations de biomarqueurs peuvent être mesurées par des tests immunologiques dans le liquide synovial, le sang et l'urine. De même, les concentrations de biomarqueurs ont été utilisées pour étudier les effets aigus ou à long terme de l’exercice sur la santé et le métabolisme du cartilage articulaire.

Le biomarqueur sérique du cartilage le plus étudié est la protéine matricielle oligomérique du cartilage (COMP). COMP, également connue sous le nom de thrombospondine-5, est une glycoprotéine pentamère composée de cinq sous-unités identiques. L'extrémité C-terminale de chaque monomère interagit avec de nombreuses protéines KDHM, telles que le collagène II, le collagène IX, les matrilines et les protéoglycanes (9). De plus, COMP affecte la sécrétion de collagène et la fibrillogenèse, influençant ainsi le taux de formation, l'organisation et le diamètre des fibrilles (10). En raison de ces interactions avec d’autres protéines KDHM, COMP joue un rôle important dans l’assemblage et la structure de la matrice cartilagineuse, déterminant ses propriétés mécaniques.

Sur la base de ces propriétés, le COMP a été largement étudié en termes de charge aiguë et s'est révélé mécanosensible (11). Il a été constaté que les niveaux sériques de COMP varient entre -16 % et +39 % après 30 minutes d'interventions de course modérées (12). Cependant, aucune augmentation de la concentration sérique n’a été détectée en réponse à d’autres exercices aigus, tels que la flexion du genou ou la flexion/extension lombaire répétée (13). Ceci suggère que la réponse aiguë en COMP sérique dépend des caractéristiques de charge articulaire.

D'autres biomarqueurs d'intérêt sont les enzymes protéolytiques impliquées dans la dégradation des composants du cartilage KDHM. Les métalloprotéinases matricielles (MMP) sont une famille d'enzymes dont la spécificité du substrat et la structure primaire varient.

Certains membres de la famille MMP jouent un rôle à la fois dans le remodelage du KDHM et dans la dégradation pathologique. Par exemple, la MMP-3 (stromélysine) dégrade la plupart des composants du KDHM et active d’autres MMP telles que la MMP-9 (gélatinase B), qui elle-même joue un rôle important dans le développement de l’arthrose (14).

YKL-40 est une autre protéine KDHM impliquée dans la pathogenèse du cartilage. Bien que la fonction de YKL-40 n’ait pas été définie en détail, il a été démontré qu’elle est impliquée dans le remodelage général des tissus et les processus inflammatoires en tant que glycosylase (15). Les niveaux de YKL-40 augmentent lors d’une inflammation articulaire et les niveaux de résistine sont également élevés par des stimuli inflammatoires. La résistine est une adipokine initialement associée à l’obésité et à la résistance à l’insuline chez les rongeurs.

La réponse des concentrations de MMP, de YKL-40 et de résistine à l'exercice a déjà été étudiée. Il a été démontré que la course au marathon augmente les concentrations sériques de MMP-3 (+142 %), de YKL-40 (+56 %) et de résistine (+107 %) immédiatement après le marathon par rapport aux valeurs de base (16).

Le collagène de type II est un composant majeur du cartilage articulaire. La dégradation du collagène de type II se produit via l'activité des collagénases et de la MMP-9. Coll2-1 est un épitope peptidique spécifique situé sur la triple hélice des molécules de collagène de type II et constitue un marqueur de la dégénérescence du cartilage.

La forme nitrée de Coll2-1 est appelée Coll2-1 NO2 et reflète la dégradation de la matrice cartilagineuse liée à l'oxydation. Il a été démontré que les concentrations sériques de Coll2-1 (-13 %) et de Coll2-1 NO2 (-19 %) diminuent après un marathon (17).

Nagaoka et coll. (18) ont évalué le métabolisme du collagène cartilagineux chez des athlètes exposés à une charge articulaire intense. Ils ont mesuré à la fois la synthèse du collagène de type II et les biomarqueurs de dégradation dans l’urine. Les résultats ont montré que la dégradation du collagène de type II augmentait en réponse à des exercices d'endurance incluant une charge articulaire intense, en particulier chez les athlètes qui effectuaient des mouvements de saut fréquents tels que le volley-ball, le basket-ball et le handball.

Le but de notre étude était d'examiner l'effet aigu de deux interventions physiques couramment utilisées (marche et vélo) sur la corrélation des biomarqueurs sériques reflétant le métabolisme de la matrice extracellulaire du cartilage, COMP, YKL-40 et MMP3.