Arthrose: Effet de la méniscectomie sur le cartilage articulaire

Comme indiqué précédemment, les ménisques articulaires jouent un rôle important dans le fonctionnement normal des articulations. Ces structures améliorent la congruence des surfaces articulaires du fémur et du tibia, renforcent la stabilité latérale et optimisent la distribution du liquide synovial et les échanges de nutriments avec le cartilage articulaire. La méniscectomie totale ou partielle modifie la direction de la charge exercée sur la surface articulaire du tibia, entraînant une dégénérescence du cartilage articulaire.

De nombreuses études ont été consacrées à l'étude de l'effet de la méniscectomie sur la biomécanique de l'articulation, ainsi qu'à l'induction de processus dégénératifs du cartilage articulaire et de l'os sous-chondral chez l'animal (généralement le chien et le mouton). Initialement, les chercheurs pratiquaient une ectomie du ménisque médial du genou, mais il a été constaté ultérieurement qu'une ectomie du ménisque latéral accélère le développement de l'arthrose.

En utilisant la méniscectomie latérale chez le mouton, Little et al. (1997) ont examiné les modifications du cartilage articulaire et de l'os sous-chondral de plusieurs zones de l'articulation du genou. Les observations histologiques typiques illustrant les modifications induites du cartilage articulaire six mois après la chirurgie étaient: effilochage du cartilage, diminution de la concentration en protéoglycanes et diminution du nombre de chondrocytes. Sous les zones de cartilage altéré de l'os sous-chondral, on a observé une croissance capillaire dans la zone cartilagineuse calcifiée, un déplacement vers l'extérieur de la « bordure ondulée » et un épaississement de la substance spongieuse de l'os sous-chondral.

Dans l'étude de P. Ghosh et al. (1998), il a été démontré que 9 mois après une méniscectomie latérale chez le mouton, on observe des signes de remodelage osseux sous-chondral et une augmentation de sa densité minérale secondaire à la dégénérescence du cartilage articulaire. Dans les zones soumises à une charge mécanique anormalement élevée due à l'ablation du ménisque latéral (condyle latéral du fémur et plaque latérale du tibia), une synthèse accrue de protéoglycanes contenant du sulfate de dermatane a été observée, bien qu'une synthèse accrue de protéoglycanes du même type ait également été observée dans le cartilage de la plaque médiale. Il s'est avéré que les protéoglycanes contenant du sulfate de dermatane sont principalement représentés par la décorine. Sa concentration la plus élevée a été observée dans les zones moyennes et profondes du cartilage articulaire.

Parallèlement à l'augmentation de la synthèse de protéoglycanes contenant du sulfate de dermatane dans les zones cartilagineuses fortement sollicitées suite à l'ablation du ménisque latéral, un catabolisme accru de l'aggrécane a été détecté, comme en témoignent la libération de ses fragments dans le milieu nutritif à partir d'explants cartilagineux, ainsi que l'activité élevée des MMP et des aggrécanases. L'activité inflammatoire étant minime dans ce modèle d'arthrose, les auteurs ont suggéré que les chondrocytes étaient la source des enzymes.

Bien que de nombreuses questions restent sans réponse, les études décrites ci-dessus révèlent un rôle possible des facteurs biomécaniques dans la pathogenèse de l'arthrose. Il est clair que les chondrocytes sont capables de « détecter » les propriétés mécaniques de leur environnement et de réagir aux changements en synthétisant une matrice extracellulaire (MEC) capable de supporter des charges plus importantes et ainsi de prévenir les lésions cartilagineuses. Chez les jeunes animaux, un exercice modéré a induit la synthèse d'une MEC riche en agrécane. Cette phase hypertrophique (ou adaptative) de la réponse chondrocytaire peut durer plusieurs années, assurant un niveau stable de charge mécanique sur le cartilage articulaire. Cependant, la perturbation de cet équilibre due à une augmentation de l'intensité ou de la durée de la charge, ou à des modifications de la biomécanique articulaire normale après une blessure ou une intervention chirurgicale, ou à une diminution de la capacité des chondrocytes à améliorer la synthèse de la matrice extracellulaire en réponse à une charge accrue (au cours du vieillissement), l'action des facteurs endocriniens entraîne des changements significatifs aux niveaux cellulaire et matriciel: la synthèse des protéoglycanes et du collagène de type II est inhibée, et la synthèse de la décorine et du collagène de types I, III et X est stimulée. Simultanément à la modification de la biosynthèse, le catabolisme de la matrice extracellulaire augmente, ainsi que le niveau de MMP et d'aggrécanases. On ne sait pas comment la charge mécanique favorise la résorption de la matrice extracellulaire environnante par les chondrocytes; ce processus est probablement médié par les prostanoïdes, les cytokines (telles que l'IL-1p ou le TNF-a, et les radicaux libres de l'oxygène). Il est nécessaire de mentionner ici le rôle de la synovite dans l'arthrose, car la source la plus probable des médiateurs du catabolisme mentionnés ci-dessus peut être les synovocytes de type macrophage et les leucocytes infiltrant la membrane synoviale de l'articulation.

Une étude menée par O.D. Chrisman et al. (1981) a montré qu'une lésion articulaire traumatique stimule la production d'acide arachidonique, un précurseur des prostaglandines. Les membranes des chondrocytes endommagés sont considérées comme la source d'acide arachidonique. Il est bien connu que l'acide arachidonique est rapidement converti en prostaglandines par l'enzyme cyclooxygénase (COX). Il a été démontré que les prostaglandines, en particulier la PGE ₂, interagissent avec les récepteurs des chondrocytes, modifiant l'expression de leurs gènes. Cependant, on ignore encore si l'acide arachidonique stimule ou inhibe la production de protéinases et d'aggrécanases. Des études antérieures ont montré que la PGE ₂ augmente la production de MMP et provoque la dégradation du cartilage articulaire. D'autres études ont montré que la PGE ₂ a un effet anabolisant sur la matrice extracellulaire (MEC) et favorise également son intégrité en inhibant la production de cytokines par les chondrocytes. Il est possible que les résultats contradictoires de ces études soient dus aux différentes concentrations de PGE2 _utilisées dans celles-ci.

Une petite quantité d'IL-1β (la principale cytokine qui stimule la synthèse et la libération des MMP, ainsi qu'inhibe l'activité de leurs inhibiteurs naturels) peut être formée en réponse à des dommages au cartilage articulaire, ce qui conduit à une dégradation supplémentaire des tissus.

Ainsi, les études décrites dans cette section ont montré que le maintien d'une charge dynamique infra-liminaire sur l'articulation entraîne la prolifération de chondrocytes capables de supporter de nouvelles conditions mécaniques, ce qui marque l'apparition du stade hypertrophique de l'arthrose. Les chondrocytes hypertrophiés sont des cellules en dernier stade de différenciation, ce qui signifie que l'expression des gènes des principaux éléments de la matrice est altérée. Par conséquent, la synthèse des protéoglycanes agrécanes et du collagène de type II est inhibée, tandis que celle de la décorine et des collagènes de types I, III et X est augmentée.

Une diminution de la teneur en agrécane et en collagène de type II dans la matrice extracellulaire (MEC), associée à un déséquilibre entre les processus de synthèse et de dégradation, confère au cartilage articulaire la propriété de ne pas répondre adéquatement aux contraintes mécaniques. De ce fait, les chondrocytes sont démunis et le processus passe à une troisième étape, catabolique, caractérisée par une activité protéolytique excessive et la sécrétion de facteurs régulateurs autocrines et paracrines. Morphologiquement, cette étape est caractérisée par la destruction de la MEC du cartilage articulaire; cliniquement, elle correspond à une arthrose manifeste. Cette hypothèse, bien sûr, représente une vision simplifiée de tous les processus complexes intervenant dans l'arthrose, mais elle généralise la conception moderne de la pathobiologie de l'arthrose.

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