Le raisonnement scientifique pour l’application du plasma riche en facteur de croissance dans les pathologies du tissu articulaire : l’arthrose de genou

 

Le traitement des articulations synoviales reste un combat intimidant malgré les avancées dans la gestion pharmacologique de la douleur et de l’inflammation, le perfectionnement des procédures et des techniques chirurgicales, et la contribution primordiale de la médecine régénérative. L’articulation synoviale est un organe mécanique complexe qui inclut un cartilage articulaire (AC), un tissu avasculaire hydraté, fonctionnellement pris en sandwich entre 2 structures hautement innervés et vascularisé : la membrane synovial et l’os sous chondral. Les tissus intra-articulaires sont dotés de réponses cellulaires très distinctes, responsables de l'organisation de leur matrice extracellulaire spécifique (MCE), qui rendent compte des propriétés mécaniques globales des tissus afin de transférer, d'absorber et de dissiper les forces mécaniques parmi eux, dans un mouvement sans friction et sans douleur.

 

L'arthrose du genou (KOA) est un trouble induit mécaniquement par des cytokines et des enzymes, avec différentes signatures biochimiques, inflammatoires et génétiques suivant des phases et des phénotypes distincts et englobant tous les tissus articulaires, la douleur et l'inflammation étant les caractéristiques cliniques et biochimiques de la maladie.

 

Une approche thérapeutique d’inspiration biologique, consistant en des infiltrations intra articulaires de PRP, a prouvé qu'elle réduit considérablement la douleur chez les patients atteints de KOA, ainsi que les raideurs, et améliore la fonctionnalité. Contrairement à une stratégie thérapeutique unique reposant sur un facteur de croissance, le PRP transporte de nombreux médiateurs bioactifs au sein d'un réseau de fibrine autologue libéré progressivement, qui se sont avérés avoir des effets positifs sur le rétablissement de l'homéostasie des tissus articulaires, grâce à une gamme d'actions telles que effets inflammatoires, immunomodulateurs et antioxydants, un effet analgésique et enfin des effets chondroprotecteurs et anabolo-trophiques.

 

 

• L’homéostasie articulaire et le stress mécanique

 

Le stress mécanique et / ou des médiateurs biochimiques anormaux, provenant de traumatismes, d'obésité, de lésions ou de dysfonctionnements des composants du genou, ainsi que de maladies métaboliques, peuvent casser la stabilité dynamique du genou et déclencher des réponses biologiques qui perturbent l'homéostasie des cellules et des tissus de l'articulation via une inflammatoire locale, soutenue, de bas grade conduisant à une dégradation de la matrice.

 

Suite à cette dégradation du cartilage par la matrice stérile, il se produit un épuisement des aggrécanes et un clivage du collagène II, ce qui conduit à l'érosion du cartilage, modifiant par la suite la nano-rigidité du cartilage articulaire et affaiblissant sa capacité portante.

 

Outre la libération de produits dégradant la matrice, la dégradation de la matrice extra cellulaire a un impact profond sur l'environnement micromécanique des chondrocytes et modifie l'ampleur des forces de compression dynamiques transférées de celles-ci vers l'os sous-jacent. Ces nouvelles forces anormales aberrantes et soutenues (chroniques) incitent les chondrocytes et les ostéoblastes à répondre avec une expression génique pro-inflammatoire via l'activation de la voie de signalisation NFkB et par l'augmentation de l'ostéoclastogenèse, augmentant ainsi respectivement la résorption osseuse et la sclérose.

 

Par conséquent, malgré le fait que la recherche du « premier événement pathogène » responsable de l'initiation du KOA reste une quête insaisissable, tout dommage mécanique ou métabolique induit sur les tissus articulaires en combinaison avec des influences prédéterminées telles que la génétique, l'obésité et le vieillissement, ouvre la voie à l’instauration d’un environnement commun néfaste impliquant le cartilage, la membrane synovial (MS) et l’os sous chondral.

 

• L’homéostasie de la membrane synoviale et de l’os sous chondral

 

Au cours des dernières années, de nombreuses preuves se sont accumulées en faveur d’une contribution décisive de la membrane synoviale et de l’os sous chondral dans la dégradation du cartilage articulaire et dans la progression du KOA, dont le cartilage peut être finalement la victime et non le coupable de cytokines inflammatoires provenant de la MS et de l’os sous chondral, et déclenchées par des contraintes mécaniques anormales. Les données scientifiques fondamentales ainsi que les contextes précliniques et cliniques démontrent de plus en plus le rôle de l'inflammation synoviale dans la pathogenèse et la progression de l'arthrose.

 

• Inflammation articulaire et cellule souche mésenchymateuse

 

Il a été rapporté que l'agression et l'inflammation du cartilage, de la MS, des ménisques et des ligaments entraînent une augmentation des cellules souches mésenchymateuses (CSM) dans le liquide synovial, ce qui est couramment interprété comme une réponse tissulaire à une lésion, équivalente à la réponse des cellules progénitrices chondrogéniques migratrices, de l’os sous chondral au cartilage blessé. Bien que la source de l’augmentation des CSM reste à déterminer, l’origine la plus probable reste l’os sous chondral, la membrane synoviale et la zone de décomposition du cartilage superficiel. 

 

 

 

• Inflammation et stress oxydatif

 

Des études in vitro et in vivo ont montré que les PRGF et les facteurs de croissance, tels que les HGF, IGF-1, PDGF et TGFB, ainsi que les microparticules plaquettaires exercent un effet immunomodulateur et favorisent un environnement anti-inflammatoire. Les HGF et les microparticules plaquettaires ont montré qu’ils participaient à la polarisation des macrophages de type M1 en type M2. Les libérations d'IGF-I, PDGF, HG et PRGF modifient le statut inflammatoire des chondrocytes en supprimant la voie de signalisation NF-kβ12-14, ce qui pourrait entraîner une diminution de la présence d'IL-β, de TNF-α et d'autres cytokines pro-inflammatoires dans le liquide synovial.

 

• Arthrose et douleur

 

Plusieurs études pertinentes utilisant le même type de produit PRP (PRGF) ont démontré une réduction significative de la douleur et une amélioration de la fonction physique du genou chez les patients atteints de KOA traités trois infiltrations hebdomadaire de PRP. Les mécanismes à l'origine de la douleur arthrosique restent à identifier, de même que les mécanismes proposés pour l'efficacité du PRP. Deux mécanismes pourraient probablement lier la réduction de la douleur au traitement par PRP. Le premier est la suppression du NFkB sur les cellules intra articulaire inflammées. La seconde est la quantité significative de cannabinoïdes endogènes rapportée dans le PRP 20.

 

• Effets trophiques et anabolique

 

Il a été démontré que le PRP avait un effet prolifératif in vitro constant sur les chondrocytes humains en culture de manière dépendante de la dose et du temps et sur les chondrocytes de lapin lorsque les facteurs de croissance sont délivrés de manière soutenue par le biais de la régulation à la hausse des récepteurs CB1 et CB2. Le PRP obtenu par aphérèse, et caractérisé par une faible concentration en plaquettes et par très peu de leucocytes, a des effets positifs sur la migration, la prolifération et la différenciation chondrogénique de cellules progénitrices mésenchymateuses sous-chondrales humaines cultivées. 

 

Enfin et surtout, une angiogenèse dérégulée et une prolifération des tissus fibroneurovasculaires sont deux caractéristiques histologiques d’une MS et d’un os sous chondral arthrosique. Malgré le fait que le PRP contienne des facteurs de croissance proangiogéniques et pro fibrotiques (VEGF, FGF, PDGF et TGFβ), plusieurs études in vitro et in vivo n'ont signalé aucune augmentation du taux de VEGF et de TGFβ97, ni une fibrose tissulaire ni une angiogenèse aberrante

 

 

L'administration intra-articulaire est la modalité conventionnelle pour administrer le PRP chez les patients atteints de KOA. Il a été démontré que ce médicament était sans danger et efficace pour améliorer les symptômes cliniques. Cette voie de distribution de médicaments atteint la membrane synoviale et l’os sous chondral, qui sont parfois ciblés de manière inefficace par la distribution de médicaments systémique. L'administration intra-articulaire contourne la toxicité systémique et ses effets secondaires, offre une excellente biodisponibilité et ne présente pas de limitation de taille moléculaire, contrairement aux molécules délivrées par voie systémique qui pénètrent dans l'articulation via les capillaires du sous-synoviaux.

 

 

Article original : Padilla S., Anitua E., Fiz N, Pompei O, Azofra J, Sánchez M. The Scientific Rationale to Apply Plasma Rich in Growth Factors in Joint Tissue Pathologies: Knee Osteoarthritis. Platelet Rich Plasma in Orthopaedics and Sports Medicine

 

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