Evaluation d'outils pour l'étude de l'arthrose à l'échelle protéique, cellulaire et animale

Evaluation of tools for the study of osteoarthritis at the protein, cellular and animal level

• Auteur / Autrice : Sabine Drevet
• Direction : Bernard Lardy, Gaëtan Gavazzi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire
• Date : Soutenance le 07/05/2020
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Groupe de recherche et d’études du processus inflammatoire (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Athan Baillet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bernard Lardy, Gaëtan Gavazzi, Jacques Boddaert, Corinne Dupuy, Laurent Grange
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hubert Blain, Hervé Kovacic

Mots clés

Mots clés contrôlés

Stress oxydatif

NADPH oxydase

Chondrocytes

Arthrose

Mots clés libres

Arthrose

Chondrocyte

NADPH oxidase 4

Stress oxydant

Modèle

Animal

Osteoarthritis

Chondrocyte

NADPH oxidase 4

Oxidative stress

Model

Animal

Résumé

L’arthrose est une pathologie chronique dégénérative invalidante, fréquente, multifactorielle, grave et coûteuse. Deux avancées conceptuelles récentes soulignent une vision pluritissulaire de la maladie et un abord clinique phénotypique, permettant d’envisager l’individualisation de la stratégie thérapeutique. Un article publié dans la Revue de Gériatrie résume brièvement ces deux concepts. Sur le plan physiopathologique, le chondrocyte est la cellule cible primordiale et la NADPH Oxydase (Nox) 4 semble être un acteur d’intérêt. La Nox4, son activité, son interaction avec ses partenaires et sa conformation constituent des enjeux scientifiques d’intérêt et autant de cibles thérapeutiques potentielles pour l’élaboration de stratégies thérapeutiques anti-arthrosiques. Au cours de ce travail de thèse, le lien entre Nox4 et arthrose était abordé à 3 niveaux : structural, cellulaire et animal. Le volet structural laisse supposer que la boucle E de Nox4 est une séquence intrinsèquement désordonnée. Ainsi, la fonction de Nox4 pourrait être liée à sa structure, venant ainsi corroborer l’hypothèse de la « cage redox » avec une production de peroxyde d’hydrogène par dismutation spontanée. Les connaissances actuelles sur l’implication du stress oxydant et particulièrement de la Nox4 dans l’arthrose ont été étudiées au cours d’une publication dans Experimental and Gerontology. Ensuite, le volet cellulaire confirmait que la Nox4 est exprimée par le chondrocyte primaire humain et notre hypothèse d’une voie de signalisation catabolique IGF-1/Nox4 n’a pas été invalidée. Le volet animal a été l’occasion de faire une revue des connaissances tant sur les différents modèles murins d’arthrose que sur les critères d’évaluation clinique et paraclinique avec notamment des innovations technologiques. Cet article est en cours de révision majeure dans Bone Research. Notre travail expérimental a par ailleurs montré que le cartilage murin exprimait les isoformes Nox2 et Nox4, et nos résultats sont en accord avec la littérature récente. Nous avons pour finir évalué un nouveau modèle d’arthrose murin selon des critères de jugement robustes et novateurs. Le modèle a été choisi dans la perspective de tester l’implication de Nox4 dans la voie de signalisation de l’IL-1β in vivo. Cet article sera soumis dans Bone Research.

Osteoarthritis (OA) is a chronic degenerative disease affecting millions of people around the world and one of the most co-occurring diseases among patients aged 55 years and older. Two recent conceptual approaches highlighted a pluritissular vision of the disease and a phenotypic clinical approach, making it possible to envisage individualization of the therapeutic strategy. An article published in the Revue de Gériatrie briefly summarizes these two concepts. The chondrocyte is the target cell and NADPH Oxidase (Nox) 4 is a player of interest in the physiopathological process of osteoarthritis. Nox4, its activity, its interaction with its partners and its conformation constitute scientific issues of interest and potential therapeutic targets for the development of anti-arthritis therapeutic strategies. In the course of this work, the link between Nox4 and osteoarthritis was approached from three complementary points of view. The structural aspect suggests that the E loop of Nox4 is an intrinsically disordered peptide. Thus, the function of Nox4 could be linked to its random structure, thus corroborating the "redox cage" hypothesis with a production of hydrogen peroxide by spontaneous dismutation. Current knowledge on the involvement of oxidative stress and particularly of Nox4 in OA has been reviewed in a publication in Experimental and Gerontology. Then, the cellular component confirmed that Nox4 is expressed by the human primary chondrocyte and our hypothesis of a catabolic IGF-1/Nox4 signalling pathway has not been invalidated. The animal component provided an opportunity to review knowledge of the various mouse models of osteoarthritis and the clinical and paraclinical evaluation criteria, including technological innovations. This article is currently undergoing major revision in Bone Research. Our experimental work has also shown that murine cartilage expresses the Nox2 and Nox4 isoforms, and our results are in agreement with recent literature. Finally, we assessed a new murine model of OA according to robust and innovative judgment criteria. The model was chosen with the prospect of testing the involvement of Nox4 in the IL-1β signalling pathway in vivo. This paper will be submitted to Bone Research.