Biomarqueurs de l'arthrose : analyse tribologique et microspectroscopie Raman du liquide synovial

Biomarkers of osteoarthritis : tribological and Raman micro-spectroscopy analyses of synovial fluid

• Auteur / Autrice : Catherine Bosser
• Direction : Caroline Boulocher, Cécile Nouguier-Lehon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biomécanique
• Date : Soutenance le 23/11/2017
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : École Centrale de Lyon (1857-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de tribologie et dynamique des systèmes (Écully, Rhône ; 1970-)
• Jury : Président / Présidente : Yves Henrotin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Caroline Boulocher, Cécile Nouguier-Lehon, Laurent Grange
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Patrick Chabrand, Stéphanie Briançon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Arthrose

Mots clés libres

Arthrose

Osteoarthritis

Résumé

L’arthrose est la plus commune des maladies articulaires dans le monde. Elle induit des charges physiques, psychologiques, sociétales et économiques majeures. Selon les Nations Unies, en 2050, 315 millions de personnes souffriront d’arthrose symptomatique et 105 millions d’entre elles seront fortement handicapées par la maladie.Les symptômes cliniques et les techniques d’imagerie constituent les éléments principaux pour le diagnostic et le suivi de l’arthrose aujourd’hui. En dépit de progrès technologiques et des recherches intensives de nouveaux biomarqueurs, aucun outil ne permet de détecter précocement la maladie, de classer les patients selon le pronostic d’évolution de la maladie ou encore de quantifier l'effet des traitements. Ce manque de biomarqueurs sensibles, spécifiques et reproductibles limite les progrès thérapeutiques dans la perspective d’une médecine personnalisée.Dans les articulations synoviales, l’homéostasie est assurée par le maintien de la composition physiologique du liquide synovial, fluide visqueux et lubrifiant. Au cours du processus arthrosique, des changements de composition du liquide synovial interviennent en même temps que la dégradation des tissus articulaires.Dans ce travail, une technique mini-invasive a été mise au point pour caractériser l’état arthrosique du liquide synovial, dans le cadre du suivi de la pathologie et de l’effet de traitements, chez les animaux et les patients. Le dépôt de quelques microlitres de liquide synovial sur une lame en verre forme une goutte circulaire qui, en séchant, concentre dans un anneau périphérique les solutés, dont les caractéristiques tribologiques renseignent sur la présence d’une pathologie articulaire. La spectroscopie Raman fournit des informations précises sur la composition chimique du liquide synovial et permet de suivre les altérations biomoléculaires et structurelles des solutés de l’anneau périphérique de la goutte de liquide synovial séchée. Cette thèse aboutit à la proposition de biomarqueurs synoviaux représentatifs du processus arthrosique articulaire.

Osteoarthritis is the most common joint disorder worldwide. Symptomatic osteoarthritis is a painful and debilitating disease which is associated with a large physical, psychological, societal and economic burden. According to the United Nations, by 2050, 315 million people will suffer from symptomatic osteoarthritis worldwide, of whom 105 million will be severely disabled by the disease.Osteoarthritis has traditionally been diagnosed and followed-up based on clinical symptoms and imaging modalities. However, these techniques and molecular biomarker developments are insensitive and identification of patients at risk to disease progression remains a challenge. They also fail to subgroup the heterogenous osteoarthritis population while this would allow a better scrutiny of diagnosis and treatment options. A surrogate biomarker with prognostic and/or diagnostic capabilities able to identify potential responders is much needed in osteoarthritis care and therapy.In diarthrodial joints, homeostasis is based on physiological composition and function of synovial fluid, a viscous fluid that lubricates joints. During osteoarthritis, synovial fluid biochemical properties are modified simultaneously to other joint tissues damages.In this work, a minimally invasive technique has been developed to characterize synovial fluid osteoarthritic state in order to diagnose, predict and follow-up joint diseases in patients and animals. Deposition of only a few microliters of synovial fluid on fused silica slide forms a circular dried drop with a ring-like deposit of concentrated solutes at the droplet edge. Tribological analysis based on the morphology of the dried drops reflects synovial fluid biomolecular and structural modifications. Raman Spectroscopy provides more specific information on chemical composition and monitors biomolecular structural alterations. This thesis leads to the proposal of synovial biomarkers representative of the joint osteoarthritic process.