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Des chercheurs de l’école de médecine de l’université de Stanford ont découvert un moyen de régénérer, chez la souris et dans le tissu humain, le coussin de cartilage des articulations. La perte de cette couche de tissu glissant et absorbant les chocs, appelée cartilage articulaire, est responsable de nombreux cas de douleurs articulaires et d’arthrite qui touchent plus de 1 % de la population de la planète.

Régénérer le cartilage des articulations

Les chercheurs de Stanford ont découvert comment relancer la croissance du cartilage articulaire en provoquant d’abord de légères lésions de ce tissu articulaire, puis en utilisant des signaux chimiques pour orienter la croissance des cellules souches squelettiques au fur et à mesure que les lésions se cicatrisent. « Le cartilage a un potentiel de régénération pratiquement nul à l’âge adulte, donc une fois qu’il est blessé ou disparu, ce que nous pouvons faire pour ce patient est très limité », a déclaré le professeur adjoint de chirurgie Charles K.F. Chan.
Ces travaux s’appuient sur des recherches antérieures menées à Stanford qui ont permis d’isoler la cellule souche du squelette, une cellule auto-renouvelable qui est également responsable de la production d’os, de cartilage et d’un type spécial de cellule qui aide les cellules sanguines à se développer dans la moelle osseuse. Ces nouvelles recherches, comme les précédentes découvertes de cellules souches squelettiques de souris et d’humains, ont été menées pour la plupart dans les laboratoires de Chan et du professeur de chirurgie Michael Longaker.
Le cartilage endommagé peut être traité par une technique appelée microfracture, dans laquelle de minuscules trous sont percés à la surface d’une articulation. Cette technique incite l’organisme à créer un nouveau tissu dans l’articulation, mais ce nouveau tissu ne ressemble pas vraiment à du cartilage. « La microfracture entraîne ce que l’on appelle du fibrocartilage, qui ressemble davantage à du tissu cicatriciel qu’à du cartilage naturel », a déclaré M. Chan. « Il recouvre l’os et c’est mieux que rien, mais il n’a pas le rebond et l’élasticité du cartilage naturel, et il a tendance à se dégrader relativement rapidement ».
Ces travaux de recherche les plus récents ont été réalisés en partie grâce au travail du chirurgien Matthew Murphy, PhD, chercheur invité à Stanford qui est maintenant à l’université de Manchester. « Je n’ai jamais eu l’impression que quelqu’un comprenait vraiment le fonctionnement de la microfracture », a déclaré M. Murphy. « J’ai réalisé que la seule façon de comprendre le processus était de regarder ce que font les cellules souches après une microfracture ». Murphy est l’auteur principal de ce document. Chan et Longaker sont des coauteurs principaux.

Les microfractures activent les cellules souches squelettiques

Pendant longtemps, a dit M. Chan, les gens ont supposé que le cartilage adulte ne se régénérait pas après une blessure parce que ce tissu ne comportait pas beaucoup de cellules souches squelettiques pouvant être activées. Ces travaux, réalisés sur un modèle de souris, ont montré que les microfractures activaient effectivement les cellules souches squelettiques. Cependant, laissées à elles-mêmes, ces cellules souches squelettiques activées ont régénéré le fibrocartilage de l’articulation.
Mais que se passerait-il si le processus de guérison après une microfracture pouvait être orienté vers le développement du cartilage et s’éloigner du fibrocartilage ? Les chercheurs savaient qu’au fur et à mesure que l’os se développe, les cellules doivent d’abord passer par une étape de cartilage avant de se transformer en os. Ils ont eu l’idée qu’ils pourraient encourager les cellules souches squelettiques de l’articulation à commencer à se transformer en os, mais à arrêter le processus au stade du cartilage.
Les chercheurs ont utilisé une puissante molécule appelée protéine morphogénétique osseuse 2 (BMP2) pour amorcer la formation osseuse après une microfracture, mais ont ensuite arrêté le processus à mi-chemin avec une molécule qui bloquait une autre molécule de signalisation importante dans la formation osseuse, appelée facteur de croissance endothélial vasculaire (VEGF).
« Ce que nous avons obtenu, c’est du cartilage composé du même type de cellules que le cartilage naturel avec des propriétés mécaniques comparables, contrairement au fibrocartilage que nous obtenons habituellement », a déclaré M. Chan. « Il a également permis de redonner de la mobilité à des souris arthrosiques et de réduire considérablement leurs douleurs ».

Cette technique fonctionne également chez l’homme

Pour prouver que cela pourrait également fonctionner chez l’homme, les chercheurs ont transféré du tissu humain dans des souris élevées pour ne pas rejeter ce tissu, et ont pu montrer que les cellules souches du squelette humain pouvaient être orientées vers le développement osseux mais s’arrêter au stade du cartilage.
L’étape suivante de cette recherche consiste à mener des expériences similaires sur des animaux de plus grandes tailles avant de commencer les essais cliniques chez l’homme. M. Murphy souligne qu’en raison de la difficulté à travailler avec de très petites articulations de souris, il pourrait y avoir quelques améliorations du système qu’elles pourraient apporter en se déplaçant dans des articulations relativement plus grandes.
Longaker souligne qu’un des avantages de leur découverte est que les principaux composants d’une thérapie potentielle sont approuvés comme sûrs et efficaces par la FDA. « La BMP2 a déjà été approuvée pour aider à la guérison des os, et les inhibiteurs du VEGF sont déjà utilisés comme thérapies anticancéreuses », a déclaré M. Longaker. « Cela contribuerait à accélérer l’approbation de toute thérapie que nous développons. »
Cette recherche a été publiée dans Nature Medecine et Nature Communications.
Source : Stanford University Medical Center
Crédit photo : Pixabay