Changes in chondrogenic progenitor populations associated with osteoarthritis grades

Etude des progéniteurs chondrogéniques en fonction du niveau d'atteinte du cartilage articulaire

• Auteur / Autrice : Marija Mazor
• Direction : Hechmi Toumi, Eric Lespessailles
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie - Santé
• Date : Soutenance le 14/12/2016
• Etablissement(s) : Orléans
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Santé, Sciences Biologiques et Chimie du Vivant (Centre-Val de Loire ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Imagerie multimodale multiéchelle et modélisation du tissu osseux et articulaire (Orléans ; 2012-2022)
• Jury : Président / Présidente : Bernhard Ryffel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hechmi Toumi, Eric Lespessailles, Bernhard Ryffel, Thomas Best, Xavier Houard, David Courteix
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Thomas Best, Xavier Houard
• DOI : 10.70675/bbf86a20z077dz472az995czf2338b44eb73

Mots clés

Mots clés contrôlés

Arthrose

Cellules stromales mésenchymateuses

Cartilage

Mots clés libres

Cellules précurseurs mésenchymateuses

Arthrose

Cartilage

Mesenchymal progenitors cells

Osteoarthritis

Cartilage

Résumé

L'arthrose (OA) est une maladie dégénérative avec un impact remarquable sur la qualité de vie. Pourtant, aucune intervention pharmacologique entièrement appropriée, aucune thérapie biologique ou procédure n'entraînent la dégradation progressive de l'articulation OA. Ici, nous explorons les cellules souches mésenchymateuses (MSC) - précurseurs multi-potentiels de cellules qui peuvent être isolées à partir de différents niveaux de dégradation du cartilage. Nous émettons l'hypothèse que les cellules progénitrices mésenchymateuses (CPM) pourraient servir comme une thérapie potentielle. Le cartilage ostéoarthritique humain a été obtenu de 25 patients subissant un remplacement total du genou et classé en différents niveaux de dégradation. Les niveaux d'expression de l'ARNm de CD105, CD166, Notch 1, Sox9, Acan, Col II A1 et Col I A1 ont été mesurés au jour 0, au jour 14 (2 semaines in vitro) et au jour 35 (après chondrogénèse). Les cellules de toutes les classes d'OA ont augmenté de façon significative les marqueurs MPC de l'ARNm avec expression in vitro. Les cellules proliférées ont exprimées des marqueurs spécifiques aux MPC: CD105, CD166, CD73, CD90, Notch – 1 and Nucleostemin. La chondrogénèse induit une diminution de l'ARNm de CD105, de Notch 1 et de Sox9 seulement dans l'OA légère et modérée. Cependant, seules les pastilles modérées dérivées d 'OA ont révélé des signes de cartilage hyaline élevé - collagène II et faible expression de fibrocartilage - collagène I à la fois au niveau de l’ARNm et de la protéine. Une nouvelle conclusion émerge de nos données et confirme les différences dans les marqueurs MPC entre les différents niveaux de dégradation. Seules les cellules dérivées d 'OA modérées ont été capables de former une matrice hyaline composée de protéoglycanes et de collagène II avec le niveau faible en collagène I fibrocartilagineux. Nos résultats montrent que les CPM provenant d’un cartilage d’un niveau de dégradation modéré ont un fort potentiel d'auto-réparation.

Osteoarthritis (OA) is a degenerative disease with a remarkable impact on quality of life. Yet no fully appropriate pharmacological intervention, biologic therapy or procedure stops the progressive degradation of the OA joint. Herein, we explore mesenchymal stem cells (MSCs)—multipotent precursors of cells that can be isolated from different grades of OA cartilage. We hypothesize that mesenchymal progenitors cells (MPC), could emerge as a potential therapy. Human osteoarthritic cartilage were obtained and scored (according to the OARSI) from 25 patients undergoing total knee replacement. mRNA expression levels of CD105, CD166, Notch 1, Sox9, Acan, Col II A1 and Col I A1 were measured at day 0, day 14 (2 weeks in vitro) and day 35 (after chondrogenesis). Cells from all OA grades significantly increased MPC markers mRNA with in vitro expression. Proliferated cells expressed MPC specific antigens: CD105, CD166, CD73, CD90, Notch – 1 and Nucleostemin. The chondrogenesis induced decrease in CD105, Notch 1 and Sox9 mRNA only in mild and moderate OA. Yet, only moderate OA – derived pellets revealed high hyaline cartilage marker – collagen II and low fibrocartilage marker – Collagen I expression at both mRNA and protein level. A novel finding emerges from our data and confirms differences in MPC markers between OA grades. Only moderate – OA derived cells were able to form hyaline – like matrix composed of proteoglycans and collagen II with law level of fibrocartilaginous collagen I. Further studies that investigate the mechanistic effects of chondrogenic progenitor populations associated with aging and the progression of OA are crucial to our understanding of the clinical relevance of these cells for use in cartilage repair therapies.