L'inflammation chronique est une caractéristique de la tendinopathie et de la rupture du tendon d'Achille
Stephanie Georgina Dakin
Introduction
La tendinopathie et la rupture du tendon d’Achille, sont des pathologies difficiles à traiter, nécessitant une réadaptation prolongée et qui ont un taux de récidive élevé. (2, 3)
Bien que les médiateurs inflammatoires contribuent à l'initiation et à la progression de la maladie tendineuse de l'épaule, (8-11) l'importance relative et le rôle de l'inflammation sont très discutés pour les tendons à accumulation d'énergie tels que le tendon d’Achille, où la pathologie était souvent décrite comme « dégénérative ». (12)
Des études plus récentes ont permis d'identifier des cellules immunocompétentes, notamment des macrophages, des lymphocytes T, des cellules tueuses naturelles et des mastocytes dans des échantillons de biopsie humaine provenant de tendinopathies d’Achilles chroniques non rompues. (13) Des voies d’apoptose ont également été décrites comme une cascade de signalisation importante impliquée dans la biologie de la tendinopathie d'Achille. (6)
Une meilleure compréhension des processus cellulaires et moléculaires qui orchestrent l'inflammation dans la maladie du tendon d'Achille est essentielle pour identifier les cibles thérapeutiques qui traitent de la biologie de la maladie sous-jacente.
Dans la présente étude, nous avons étudié les caractéristiques cellulaires et moléculaires de l'inflammation dans des échantillons de biopsie de patients atteints de tendinopathie et de rupture d'Achille. Nous avons émis l'hypothèse que les tendons à stockage d’énergie tels qu’Achille pourtant fonctionnellement distincts des tendons positionnels tels que la coiffe partageraient des mécanismes inflammatoires communs.
Matériel et méthodes
Des échantillons de tissus ont été prélevés sur des cohortes de patients présentant une tendinopathie d'Achille de la mi-portion ou une rupture. Nous avons étudié les signatures d'inflammation des tissus dans ces cohortes de patients par rapport aux tendons ischio-jambiers sains. Les voies inflammatoires ont ensuite été étudiées dans des fibroblastes stromaux en culture dérivés de tendons sains et malades. Pour l'histologie et l'immunocoloration, un chercheur en simple aveugle a acquis des images.
Les patients atteints de tendinopathie d'Achille ont été recrutés dans une clinique de médecine du sport (n = 17). Les patients présentant une rupture du tendon d'Achille ont été recrutés dans une unité de traumatologie (n = 19) entre 36 et 48 heures après la rupture du tendon
Des tendons ischio-jambiers (semi-tendineux) sains ont été recueillis chez 15 patients subissant une reconstruction du ligament croisé antérieur chirurgical.
Résultats
Les Tendons d’Achille tendinopathiques et rompus montrent une signature inflammatoire tissulaire complexe et une augmentation de la vascularisation
En utilisant l'immunohistochimie, nous avons identifié une augmentation de l'expression des cellules CD14 + et CD68 + dans les tendons pathologiques et rompus (regroupés comme malades) par rapport aux tendons d’ischio-jambiers sains (p = 0,0015 et 0,0007, respectivement) (figure 1A).
Les tendons d'Achille malades présentaient une signature protéique d'activation macrophagique complexe et exprimaient des marqueurs des voies d'activation de l'interféron (IRF5, IRF1), STAT-6 (CD206) du récepteur glucocorticoïde (GCR) (CD163) et des macrophages (figure 1B-D).
En plus de caractériser les cellules myéloïdes, nous avons également étudié CD31, un marqueur de la vascularisation dans les 3 échantillons (figure 1E). L'analyse quantitative de la coloration immunopositive a montré une augmentation de l'expression de CD31 chez les tendinopathies (P = 0,02) et les ruptures (P = 0,0002) d’Achille par rapport aux tendons d’ischio-jambiers sains. Les ruptures ont montré une augmentation de l'expression de CD31 par rapport aux échantillons d'Achille tendinopathiques (P = 0,0003) (figure 1E).
Nous avons ensuite étudié l'expression génique dans ces échantillons en utilisant un panel de marqueurs impliqués dans l'activation des macrophages. (8) En appui aux signatures protéiques identifiées dans ces échantillons, les tendons pathologiques ont montré une signature de gêne d'inflammation complexe avec quelques différences entre les échantillons tendinopathiques et rompus.
Les Tissus tendineux d'Achille malades expriment des marqueurs de l'activation de fibroblastes stromales.
Nous avons ensuite étudié si les cellules tendineuses résidant dans ces échantillons possédaient également un phénotype pro-inflammatoire.
Nous avons trouvé que l'ARNm PDPN, l'ARNm CD106, l'ARNm CD248 et l'expression des marqueurs SFA et du récepteur pro-inflammatoire du marqueur 4 (TLR4) étaient augmentés pour le groupe tendinopathie (P = 0,04) et rupture d'Achille (P = 0,01) par rapport aux tissus sains des tendons ischio-jambiers (figure 3A-D)
Les Tissus tendineux d'Achille malades expriment des marqueurs de l'activation de fibroblastes stromales.
Nous avons ensuite étudié si les cellules tendineuses résidant dans ces échantillons possédaient également un phénotype pro-inflammatoire.
Nous avons trouvé que l'ARNm PDPN, l'ARNm CD106, l'ARNm CD248 et l'expression des marqueurs SFA et du récepteur pro-inflammatoire du marqueur 4 (TLR4) étaient augmentés pour le groupe tendinopathie (P = 0,04) et rupture d'Achille (P = 0,01) par rapport aux tissus sains des tendons ischio-jambiers (figure 3A-D)
Enfin, les marqueurs des voies inflammatoires et l'activation des fibroblastes détectés dans les tendons pathologiques et rompus ont ensuite été étudiés in vitro pour comparer les effets du traitement cytokinique sur les cellules stromales dérivées des tendons isolées des ischio-jambiers sains et des tendons d'Achille tendinopathiques et rompus.
Nous avons pu démontrer que les cellules stromales dérivées de tendon d’Achille pathologiques sont amorcées pour l'inflammation.
Au cours des 20 dernières années, la maladie tendineuse a été caractérisée comme un processus « dégénératif » dépourvu d'inflammation. Récemment, ce paradigme a été contesté. Des études récentes ont amélioré la compréhension des phénotypes des cellules immunitaires identifiées dans des échantillons de biopsie de tendons humains malades. (8) D'autres travaux ont également montré que les fibroblastes stromaux résidents dans des tendons humains malades présentent un phénotype pro-inflammatoire, (11) illustrant que les cellules non immunitaires sont également impliquées dans les processus inflammatoires des tendons.
Dans cette étude, nous avons identifié que l'inflammation est une caractéristique à la fois de la tendinopathie du tendon d'Achille et de la rupture. Nous avons également montré que des échantillons issus de cohortes de patients tendinopathiques d'Achille présentaient une signature d'inflammation complexe.
Nous avons précédemment identifié qu'une signature d'interféron similaire à celle trouvée dans les tendons d'Achille tendinopathiques était une caractéristique des biopsies tissulaires de la coiffe des rotateurs tendinopathiques. (8). En revanche, les tendons d'Achille rompus expriment fortement les gènes cibles NF-κB PTGS2 et IL-8 et montrent une augmentation de la vascularisation.
Le tableau 1 résume les caractéristiques comparatives de la maladie dans des tendons fonctionnellement distincts, tels que les tendons d'Achille et la coiffe des rotateurs.
Nous avons pu démontrer que les cellules stromales dérivées de tendon d’Achille pathologiques sont amorcées pour l'inflammation.
Discussion
Au cours des 20 dernières années, la maladie tendineuse a été caractérisée comme un processus « dégénératif » dépourvu d'inflammation. Récemment, ce paradigme a été contesté. Des études récentes ont amélioré la compréhension des phénotypes des cellules immunitaires identifiées dans des échantillons de biopsie de tendons humains malades. (8) D'autres travaux ont également montré que les fibroblastes stromaux résidents dans des tendons humains malades présentent un phénotype pro-inflammatoire, (11) illustrant que les cellules non immunitaires sont également impliquées dans les processus inflammatoires des tendons.
Dans cette étude, nous avons identifié que l'inflammation est une caractéristique à la fois de la tendinopathie du tendon d'Achille et de la rupture. Nous avons également montré que des échantillons issus de cohortes de patients tendinopathiques d'Achille présentaient une signature d'inflammation complexe.
Nous avons précédemment identifié qu'une signature d'interféron similaire à celle trouvée dans les tendons d'Achille tendinopathiques était une caractéristique des biopsies tissulaires de la coiffe des rotateurs tendinopathiques. (8). En revanche, les tendons d'Achille rompus expriment fortement les gènes cibles NF-κB PTGS2 et IL-8 et montrent une augmentation de la vascularisation.
Le tableau 1 résume les caractéristiques comparatives de la maladie dans des tendons fonctionnellement distincts, tels que les tendons d'Achille et la coiffe des rotateurs.
Après avoir caractérisé les phénotypes des cellules myéloïdes dans les tissus d'Achille malades, nous avons ensuite étudié le phénotype des fibroblastes stromaux du tendon résident (ténocytes) dans les tissus et les cellules dérivés de ces cohortes de patients. Nous avons précédemment identifié que les tissus et les cellules isolés des tendons pathologiques de l'épaule exprimaient hautement des marqueurs SFA, suggérant un changement durable de leur phénotype suite à l'exposition à l'inflammation.
Nous avons découvert que des échantillons de tissus provenant de patients atteints de tendinopathie d'Achille et de rupture exprimaient également fortement PDPN, CD106 et CD248. Une étude récente portant sur l'inflammation de fibroblastes stromaux isolés de tendons déchirés de la coiffe des rotateurs a révélé que les cellules tendineuses malades étaient amorcées pour l’inflammation (8).
Collectivement, nos données appuient le concept que les tissus et les cellules des tendons d'Achille malades subissent un changement phénotypique et peuvent devenir « amorcés » après l'exposition à l'inflammation. Les caractéristiques cellulaires et moléculaires de l'inflammation chronique commune aux tendons fonctionnellement distincts sont résumées dans la figure 5, où la résolution altérée de l'inflammation et l'incapacité à éliminer les cellules apoptotiques soutiennent l'inflammation chronique et la fibrose. Inversement, avec une résolution réussie, l'expression des médiateurs pro-inflammatoires est modérée, bien qu'un certain degré d'AFS persiste. (8 11) Cette « mémoire » stromale peut sensibiliser les cellules stromales tendineuses et augmentent la susceptibilité à d'autres épisodes d'inflammation et de maladie récurrente des tendons.
Nous avons découvert que des échantillons de tissus provenant de patients atteints de tendinopathie d'Achille et de rupture exprimaient également fortement PDPN, CD106 et CD248. Une étude récente portant sur l'inflammation de fibroblastes stromaux isolés de tendons déchirés de la coiffe des rotateurs a révélé que les cellules tendineuses malades étaient amorcées pour l’inflammation (8).
Collectivement, nos données appuient le concept que les tissus et les cellules des tendons d'Achille malades subissent un changement phénotypique et peuvent devenir « amorcés » après l'exposition à l'inflammation. Les caractéristiques cellulaires et moléculaires de l'inflammation chronique commune aux tendons fonctionnellement distincts sont résumées dans la figure 5, où la résolution altérée de l'inflammation et l'incapacité à éliminer les cellules apoptotiques soutiennent l'inflammation chronique et la fibrose. Inversement, avec une résolution réussie, l'expression des médiateurs pro-inflammatoires est modérée, bien qu'un certain degré d'AFS persiste. (8 11) Cette « mémoire » stromale peut sensibiliser les cellules stromales tendineuses et augmentent la susceptibilité à d'autres épisodes d'inflammation et de maladie récurrente des tendons.
Il existe des limites potentielles à l'utilisation du tendon ischio-jambier comme comparateur au tendon d’Achille malade, y compris les différences dans l'âge du donneur et le type de tendon.
Les résultats de notre étude démontrent que les tissus de patients atteints de tendinopathies ou rupture du tendon d’Achille présentent tous deux des signes d'inflammation chronique. De plus, des tendons fonctionnellement distincts, tels que le tendon d'Achille et la coiffe des rotateurs, partagent des caractéristiques cellulaires et moléculaires communes. Nous identifions de légères différences dans les profils pro-inflammatoires entre les tendons d'Achille pathologiques et rompus et suggérons que cette différence est attribuable à une inflammation aiguë surajoutée et à une augmentation de la vascularisation, survenant après la rupture récente du tendon d'Achille. Nous proposons que les stratégies de traitement qui ciblent l'inflammation non résolutive sont un bénéfice thérapeutique potentiel pour les patients atteints de pathologie du tendon d'Achille.
Dakin SG,Newton J, Martinez FO, et al. Br J Sports Med Published Online First doi:10.1136/ bjsports-2017-098161
Références
1 Kujala UM, Sarna S, Kaprio J. Cumulative incidence of achilles tendon rupture and tendinopathy in male former elite athletes. Clin J Sport Med 2005;15:133–5.
2 Lenskjold A, Kongsgaard M, Larsen JO, et al. The influence of physical activity during youth on structural and functional properties of the achilles tendon. Scand J Med Sci Sports 2015;25:25–31.
3 Järvinen TA, Kannus P, Maffulli N, et al. Achilles tendon disorders: etiology and epidemiology. Foot Ankle Clin 2005;10:255–66.
4 Almekinders LC, Temple JD. Etiology, diagnosis, and treatment of tendonitis: an analysis of the literature. Med Sci Sports Exerc 1998;30:1183–90.
5 Dudhia J, Scott CM, Draper ER, et al. Aging enhances a mechanically-induced reduction in tendon strength by an active process involving matrix metalloproteinase activity. Aging Cell 2007;6:547–56.
6 Nell EM, van der Merwe L, Cook J, et al. The apoptosis pathway and the genetic predisposition to Achilles tendinopathy. J Orthop Res 2012;30:1719–24.
7 Gwilym SE, Watkins B, Cooper CD, et al. Genetic influences in the progression of tears of the rotator cuff. J Bone Joint Surg Br 2009;91:915–7.
8 Dakin SG, Martinez FO, Yapp C, et al. Inflammation activation and resolution in human tendon disease. Sci Transl Med 2015;7:311ra173.
9 Millar NL, Hueber AJ, Reilly JH, et al. Inflammation is present in early human tendinopathy. Am J Sports Med 2010;38:2085–91.
10 Millar NL, Akbar M, Campbell AL, et al. IL-17A mediates inflammatory and tissue remodelling events in early human tendinopathy. Sci Rep 2016;6:27149.
11 Dakin SG, Buckley CD, Al-Mossawi MH, et al. Persistent stromal fibroblast activation is present in chronic tendinopathy. Arthritis Res Ther 2017;19:16.
12 Tallon C, Maffulli N, Ewen SW. Ruptured achilles tendons are significantly more degenerated than tendinopathic tendons. Med Sci Sports Exerc 2001;33:1983–90. 13 Kragsnaes MS, Fredberg U, Stribolt K, et al. Stereological quantification of immune-
competent cells in baseline biopsy specimens from achilles tendons: results from patients with chronic tendinopathy followed for more than 4 years. Am J Sports Med 2014;42:2435–45.
14 Murray PJ, Allen JE, Biswas SK, et al. Macrophage activation and polarization: nomenclature and experimental guidelines. Immunity 2014;41:14–20.
15 Rahim M, El Khoury LY, Raleigh SM, et al. Human genetic variation, sport and exercise medicine, and achilles tendinopathy: Role for angiogenesis-associated genes. OMICS 2016;20:520–7.
16 Belperio JA, Keane MP, Arenberg DA, et al. CXC chemokines in angiogenesis. J Leukoc Biol 2000;68:1–8.
17 Carr A, Cooper C, Campbell MK, et al. Effectiveness of open and arthroscopic rotator cuff repair (UKUFF): a randomised controlled trial. Bone Joint J 2017;99-B:107–15.
18 Robinson JM, Cook JL, Purdam C, et al. The VISA-A questionnaire: a valid and reliable index of the clinical severity of Achilles tendinopathy. Br J Sports Med 2001;35:335–41.
19 Murphy RJ, Floyd Dean BJ, Wheway K, et al. A novel minimally invasive ultrasound- guided technique to biopsy supraspinatus tendon. Oper Tech Orthop 2013;23:56–62.
Conclusion
Les résultats de notre étude démontrent que les tissus de patients atteints de tendinopathies ou rupture du tendon d’Achille présentent tous deux des signes d'inflammation chronique. De plus, des tendons fonctionnellement distincts, tels que le tendon d'Achille et la coiffe des rotateurs, partagent des caractéristiques cellulaires et moléculaires communes. Nous identifions de légères différences dans les profils pro-inflammatoires entre les tendons d'Achille pathologiques et rompus et suggérons que cette différence est attribuable à une inflammation aiguë surajoutée et à une augmentation de la vascularisation, survenant après la rupture récente du tendon d'Achille. Nous proposons que les stratégies de traitement qui ciblent l'inflammation non résolutive sont un bénéfice thérapeutique potentiel pour les patients atteints de pathologie du tendon d'Achille.
Article original
Dakin SG,Newton J, Martinez FO, et al. Br J Sports Med Published Online First doi:10.1136/ bjsports-2017-098161
Références
1 Kujala UM, Sarna S, Kaprio J. Cumulative incidence of achilles tendon rupture and tendinopathy in male former elite athletes. Clin J Sport Med 2005;15:133–5.
2 Lenskjold A, Kongsgaard M, Larsen JO, et al. The influence of physical activity during youth on structural and functional properties of the achilles tendon. Scand J Med Sci Sports 2015;25:25–31.
3 Järvinen TA, Kannus P, Maffulli N, et al. Achilles tendon disorders: etiology and epidemiology. Foot Ankle Clin 2005;10:255–66.
4 Almekinders LC, Temple JD. Etiology, diagnosis, and treatment of tendonitis: an analysis of the literature. Med Sci Sports Exerc 1998;30:1183–90.
5 Dudhia J, Scott CM, Draper ER, et al. Aging enhances a mechanically-induced reduction in tendon strength by an active process involving matrix metalloproteinase activity. Aging Cell 2007;6:547–56.
6 Nell EM, van der Merwe L, Cook J, et al. The apoptosis pathway and the genetic predisposition to Achilles tendinopathy. J Orthop Res 2012;30:1719–24.
7 Gwilym SE, Watkins B, Cooper CD, et al. Genetic influences in the progression of tears of the rotator cuff. J Bone Joint Surg Br 2009;91:915–7.
8 Dakin SG, Martinez FO, Yapp C, et al. Inflammation activation and resolution in human tendon disease. Sci Transl Med 2015;7:311ra173.
9 Millar NL, Hueber AJ, Reilly JH, et al. Inflammation is present in early human tendinopathy. Am J Sports Med 2010;38:2085–91.
10 Millar NL, Akbar M, Campbell AL, et al. IL-17A mediates inflammatory and tissue remodelling events in early human tendinopathy. Sci Rep 2016;6:27149.
11 Dakin SG, Buckley CD, Al-Mossawi MH, et al. Persistent stromal fibroblast activation is present in chronic tendinopathy. Arthritis Res Ther 2017;19:16.
12 Tallon C, Maffulli N, Ewen SW. Ruptured achilles tendons are significantly more degenerated than tendinopathic tendons. Med Sci Sports Exerc 2001;33:1983–90. 13 Kragsnaes MS, Fredberg U, Stribolt K, et al. Stereological quantification of immune-
competent cells in baseline biopsy specimens from achilles tendons: results from patients with chronic tendinopathy followed for more than 4 years. Am J Sports Med 2014;42:2435–45.
14 Murray PJ, Allen JE, Biswas SK, et al. Macrophage activation and polarization: nomenclature and experimental guidelines. Immunity 2014;41:14–20.
15 Rahim M, El Khoury LY, Raleigh SM, et al. Human genetic variation, sport and exercise medicine, and achilles tendinopathy: Role for angiogenesis-associated genes. OMICS 2016;20:520–7.
16 Belperio JA, Keane MP, Arenberg DA, et al. CXC chemokines in angiogenesis. J Leukoc Biol 2000;68:1–8.
17 Carr A, Cooper C, Campbell MK, et al. Effectiveness of open and arthroscopic rotator cuff repair (UKUFF): a randomised controlled trial. Bone Joint J 2017;99-B:107–15.
18 Robinson JM, Cook JL, Purdam C, et al. The VISA-A questionnaire: a valid and reliable index of the clinical severity of Achilles tendinopathy. Br J Sports Med 2001;35:335–41.
19 Murphy RJ, Floyd Dean BJ, Wheway K, et al. A novel minimally invasive ultrasound- guided technique to biopsy supraspinatus tendon. Oper Tech Orthop 2013;23:56–62.