Interactions dynamiques de l'écosystème de la niche synoviale – DISNEy

Pour comprendre comment le vieillissement remodèle la synoviale, nous avons comparé des articulations de souris jeunes et naturellement âgées en combinant plusieurs approches complémentaires.

Une cartographie cellulaire de la synoviale a d’abord été réalisée par séquençage de l’ARN en cellule unique (scRNA-seq), après dissociation du tissu et purification des cellules vivantes par tri cellulaire. Cette approche a permis d’identifier les principales populations synoviales et d’analyser l’évolution de leur abondance et de leur état moléculaire avec l’âge. Des analyses de transcriptomique en population (bulk RNA-seq) ont ensuite été réalisées sur des fibroblastes et macrophages purifiés afin de caractériser plus finement leurs modifications transcriptionnelles.

La cytométrie en flux a permis de quantifier et de phénotyper les populations cellulaires dans plusieurs articulations et de valider les changements observés par transcriptomique. Des analyses histologiques et immunohistochimiques ont parallèlement été utilisées pour étudier l’architecture du tissu, la cellularité et l’accumulation de collagène.

Des essais fonctionnels ont également évalué l’activité inflammatoire et les capacités phagocytaires des macrophages au cours du vieillissement. Enfin, des modèles murins permettant la déplétion de différentes populations macrophagiques ont été utilisés afin de tester directement leur contribution au maintien de la matrice extracellulaire et au contrôle de la fibrose synoviale.

L’intégration de ces approches transcriptomiques, cellulaires, histologiques et fonctionnelles a permis de relier les changements moléculaires observés avec l’âge à des altérations concrètes de l’organisation et du fonctionnement de la niche synoviale.

Le projet DISNEy montre que le vieillissement physiologique s’accompagne d’une désorganisation profonde de la synoviale, en particulier de sa sous-couche, où interagissent fibroblastes et macrophages résidents.

Les analyses transcriptomiques à l’échelle de la cellule unique ont révélé qu’avec l’âge, les fibroblastes de la sous-couche développent des signatures de stress oxydatif et présentent une altération de programmes associés au maintien de la matrice extracellulaire. Ces modifications s’accompagnent d’une accumulation de collagène, d’une fibrose du tissu et d’une perte préférentielle des fibroblastes THY1+.

Le vieillissement affecte également les macrophages résidents. Ceux-ci présentent une diminution de leur réponse inflammatoire et de leur capacité de phagocytose, ainsi qu’une perte préférentielle d’une population de macrophages TIM4+VSIG4- localisée dans la sous-couche synoviale. Ces changements surviennent malgré une augmentation systémique des cellules myéloïdes circulantes, sans accumulation myéloïde majeure dans l’articulation.

Les analyses transcriptomiques et les expériences de déplétion macrophagique soutiennent en outre un rôle des macrophages résidents non bordants dans le maintien de l’homéostasie de la matrice extracellulaire et la limitation de la fibrose.

Dans leur ensemble, ces résultats identifient la défaillance coordonnée de la niche stromale-myéloïde de la sous-couche synoviale comme une caractéristique majeure du vieillissement articulaire physiologique et mettent en évidence un lien entre stress des fibroblastes, perte de macrophages résidents protecteurs et altération de l’homéostasie tissulaire.

Les résultats de DISNEy ouvrent plusieurs perspectives. Une première priorité sera de préciser la chronologie des événements conduisant à la désorganisation de la niche synoviale avec l’âge. Les données actuelles montrent simultanément stress des fibroblastes, perte des fibroblastes THY1+, diminution des macrophages TIM4+VSIG4- et fibrose, sans permettre encore d’établir l’ordre causal de ces événements. Des approches longitudinales et de traçage cellulaire permettront de mieux distinguer les causes des conséquences.

Une deuxième perspective consiste à démontrer plus directement le rôle spécifique des macrophages de la sous-couche synoviale dans le contrôle de la matrice extracellulaire. Les expériences de déplétion soutiennent un rôle protecteur des macrophages résidents non bordants, mais des outils génétiques plus sélectifs seront nécessaires pour cibler spécifiquement la population TIM4+VSIG4-.

Le projet ouvre également la voie à une analyse plus complète de l’organisation spatiale de la synoviale. Les cellules endothéliales, lymphocytes, mastocytes et adipocytes restent encore insuffisamment caractérisés dans ce contexte. Des approches de transcriptomique spatiale et de transcriptomique sur noyaux pourraient permettre de mieux définir leur contribution au vieillissement de la niche.

Enfin, le maintien des macrophages résidents et les voies de stress fibroblastique apparaissent comme deux axes prometteurs pour préserver l’intégrité de la synoviale. Une étape essentielle sera désormais de déterminer dans quelle mesure ces mécanismes sont conservés chez l’humain et s’ils contribuent à la susceptibilité accrue à l’arthrose avec l’âge.

L'objectif primordial de la proposition DISNEy (Dynamic Interplays of the Synovial Niche Ecosystem) est d'acquérir de nouvelles connaissances sur les mécanismes impliqués dans la régulation homéostatique de la niche du tissu synovial en se concentrant sur les interactions entre les macrophages et les cellules stromales mésenchymateuses dont les fibroblastes et les cellules endothéliales ainsi que sur leur dialogue, maintien, et influence sur l'écosystème environnant. Je fais l'hypothèse que les interactions macrophages-cellules stromales sont essentielles à la santé et à la longévité du tissu articulaire et que le vieillissement normal influence l'écosystème synovial, modifiant ainsi l'homéostasie et la fonction des articulations. Ce projet vise à combler un fossé intellectuel important entre l’axe de recherche ostéo-articulaire et le domaine de l'immunologie en étudiant l'interface entre les cellules stromales et les cellules immunitaires innées dans des conditions physiologiques. Les objectifs spécifiques sont de 1) déterminer comment les macrophages régulent le microenvironnement de la niche synoviale et 2) d’étudier comment le vieillissement normal influence les interactions entre les différents partenaires qui composent le tissu articulaire aux niveaux cellulaires et moléculaires.