Calcification du cartilage au cours de l'arthrose: nouvelles stratégies pour les identifier et élucider leurs interactions cellulaires – OASIS

L’arthrose (OA) est la maladie articulaire la plus fréquente chez l’adulte et est responsable de handicaps et de surmortalité. Elle n’a pas de traitement médical efficace, aboutit à la perte du cartilage et à la destruction de l’articulation. Les calcifications du cartilage composées de deux types de cristaux (apatites et pyrophosphates de calcium dihydratés (CPPD)) en sont un des facteurs de progression de la maladie. Ces cristaux stimulent la production de médiateurs cataboliques et d’enzymes protéolytiques par les cellules de l’articulation. Leurs mécanismes d’activation cellulaire sont incompris et plus particulièrement leurs interactions avec les membranes cellulaires et leurs devenirs intracellulaires. De plus, le rôle de chaque type de cristaux phosphocalciques dans l’OA demeure méconnu en raison des difficultés à les différencier par les techniques d’imagerie actuelles.
Le projet OASIS s’inscrit dans ce contexte et ses objectifs sont de mieux comprendre sur le plan fondamental les interactions cristaux-membrane cellulaire, l’internalisation et le devenir des cristaux au niveau cellulaire et de discriminer les deux types de cristaux phosphocalciques chez des patients. Ce dernier point serait une avancée majeure dans la compréhension de la maladie arthrosique et sa prise en charge.
Pour ce faire, OASIS réunit un consortium multidisciplinaire de 5 partenaires académiques (cliniciens, biologistes, chimistes, physiciens, informaticiens) et un partenaire industriel (Canon Medical Systems) reconnu sur le plan international pour ses compétences dans la construction de scanners. Ce consortium possède des expertises complémentaires : un savoir-faire unique dans la synthèse de cristaux phosphocalciques purs (apatite, CPPD) et de sondes fluorescentes, une maîtrise des outils d’analyse physico-chimique (spectroscopie Raman, diffraction des RX, microscopie force atomique (AFM)) et biologique (approche in vitro et in vivo), l’accès à des cohortes de patients hautement caractérisés et au dernier prototype de scanner spectral (AQUILION PRISM).
En effet, nous avons réussi pour la première fois à coupler étroitement des nanoparticules fluorescentes (FON) avec des cristaux phosphocalciques. De plus, des premiers tests ont montré la capacité du scanner spectral AQUILION PRISM à différencier les cristaux de CPPD de l’apatite de l’os fémoral. Ces résultats préliminaires garantissent le succès du projet.
Ce projet s’articule autour de plusieurs tâches allant d’étude à l’échelle nanométrique jusqu’à l’application chez l’homme. Chaque type de cristal sera synthétisé puis finement caractérisé. Les études d’interaction cristal-cellule seront réalisées par AFM sur des membranes artificielles. L’internalisation des cristaux d’apatite et de CPPD par des cellules macrophages sera suivie par microscopie confocale après couplage des cristaux aux FON. Parallèlement, des blocs de différentes masses de chaque type de cristal, greffés dans les muscles de souris puis inclus dans des blocs de résine, serviront à déterminer ex vivo les paramètres optimaux d’acquisition du scanner spectral permettant leur discrimination. Ces paramètres seront ensuite validés in vivo chez des patients souffrant d’OA et nécessitant la pose d’une prothèse. Les résultats du scanner spectral seront confrontés aux analyses ex vivo des pièces opératoires.
Enfin, OASIS possède un fort potentiel de valorisation sur les plans fondamental et appliqué. À court terme, la compréhension des mécanismes d’activation cellulaire ouvrira des pistes thérapeutiques et la compréhension des mécanismes d’internalisation des cristaux pourra être étendue à d’autres particules. Sur le plan du diagnostic, à court et moyen termes, les procédures de différenciation des cristaux phosphocalciques pourront être intégrées aux logiciels d’analyse des scanners puis à plus long terme appliquées à d’autres maladies (lithiases rénales, calcifications vasculaires et des tumeurs).