Interaction os - cartilage Institut National de la Santé Et de la Recherche Médicale Interaction os - cartilage M. Cohen-Solal INSERM U606 et Université Paris-Diderot-P7 Centre Viggo Petersen, hôpital Lariboisière Paris

Arthrose Maladie focale d’expression variable Pathologie d’organe : « articulation dans son ensemble » cartilage articulaire tissu osseux : ostéophyte, os sous-chondral muscles et ligaments Hunter D & Felson D 2006

Mécanisme des formes progressives et douloureuses ?

Remodelage du cartilage Formation Dégradation Contrainte mécanique Coll.II COMP Protéoglycane MMP ADAMTS Arthrose : déséquilibre de la balance apoptose chondrocytaire inflammation locale (cytokine) Compétence tissulaire

Contraintes mécaniques et cartilage Épaisseur du cartilage Immobilisation Vibration Pre-HDT 5.02 ±1.18 4.18 ± 1.03 Post-HDT 4.29 ± 1.25 5.25 ± 1.21 % change -14.57* 26.61* Immobilisation Surcharge Contraintes Liphardt AM, OC 2009

Contraintes mécaniques et couplage os-cartilage

Arthrose et os sous-chondral Les propriétés de l’os sous-chondral qui influencent la compétence mécanique : Quantité osseuse : volume osseux de l’os sous-jacent Qualité osseuse : Architecture des travées Elasticité/rigidité de la matrice osseuse Degré de minéralisation osseuse Remodelage osseux et l’environnement biochimique

Arthrose et qualité osseuse Degré de minéralisation osseuse et microstructure Hunter D, ART, 2009 Volume osseux Épaisseur trabéculaire Témoins Arthrose

Arthrose et qualité osseuse Souris « ostéogenèse imparfaite » : mutation collagène type I Blair-Levy JM, AR, 2008

Tissu osseux et pathogénie de l’arthrose Données précoces issus d’expérimentations animales Botter et al, Biorheology, 2006 T. Hayami, Bone, 2006

Arthrose et résorption osseuse Sham-knees n=10 0.50 ± 0.85 53.50 ± 12 33.1 ± 4.9 30.5 ± 14.1 0.004 ± 0.002 Mnx-knees n=10 1.90 ± 1.29 * 38.70 ± 10 * 28.51 ± 4.7* 52.9 ± 24.3* 0.007 ± 0.001* OA Score BV/TV (%) Tb.Th (µm) Tb.Sep (µm) N. Oc/BV Kadri et al, AR, 2008

Remodelage osseux et pathogénie de l’arthrose Alendronate et arthrose

Arthrose et résorption osseuse Etude KOSTAR : 2438 patients, 60 ± 1 ans AFT interne avec épaisseur articulaire 2-4 mm Bingham et al, AR, 2004 Garnero et coll, Osteoart. & Cartilage, 2008

Arthrose et résorption osseuse Stress mécanique IL-1 TGFb RANKL Cathepsine K Wnt … MMP-13 ADAMTS IL-1 Cytokines

Arthrose et résorption osseuse Kadri et al, AR, 2008

Arthrose et résorption osseuse Souris hyper-exprimant Runx-2 (coll I) WT TG .5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 - + - + WT Runx2-Tg PAM OA SCORE * Runx2-Tg controls Runx2-Tg receiving PAM Kadri et al, soumis

Conclusions Contribution de l’os sous-chondral dans la pathogénie de l’arthrose Les expérimentations animales suggèrent une hyper-résorption osseuse précoce. L’inhibition de la résorption osseuse limite la progression de l’arthrose chez l’animal (RANKL ?). Une meilleure compréhension des mécanismes permettra : - de déterminer les patients à progression rapide - de développer des thérapies ciblées