Effets de deux hydrolysats de collagène de poisson sur le métabolisme de chondrocytes articulaires équins et humains : applications pour le traitement de l'arthrose et l'ingénierie du cartilage - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2021

Effect of two fish collagen hydrolysates on the metabolism of human and equine articular chondrocytes : applications for the treatment of osteoarthritis and cartilage engineering

Effets de deux hydrolysats de collagène de poisson sur le métabolisme de chondrocytes articulaires équins et humains : applications pour le traitement de l'arthrose et l'ingénierie du cartilage

Résumé

Articular cartilage is composed of a main cell type, chondrocyte, and an abundant extracellular matrix rich in collagens. Cartilage has a low intrinsic repair capacity. Thus, the repetition of chondral lesions generates an inflammatory microenvironment, which leads to the development of osteoarthritis, characterized by the irreversible degradation of cartilage. Current therapies aim to improve patient comfort by reducing pain and inflammation. In this context, our work aimed to assess the effects of marine collagen hydrolysates (Promerims® 30, 40 and 60) on the viability and phenotype of equine and human articular chondrocytes. Beyond the economic interest for the equine sector, the horse is an excellent study model for locomotor disorders observed in humans. In the first part of our study, we developed a culture model of equine cartilage organoids based on a protocol initially developed in human. The aim of this step was to develop the most relevant culture model to, subsequently, test in vitro the effects of Promerims® on a hyaline-like cartilage, comparable to the in vivo cartilage. We have shown that the culture of equine chondrocytes in a type I/III collagen sponge for 7 days in hypoxia in the presence of BMP-2 produces an organoid of a hyaline nature.Then, we demonstrated the safety of Promerims® for chondrocytes cultured as monolayers. Promerims® increase metabolic activity, viability and delay the onset of senescence. Promerims® also appear to promote the proliferation (P30-P40) and migration (P60) of chondrocytes in in vitro wound healing assays. We then evaluated the effects of Promerims® on cartilage organoids grown in hypoxia in the absence or presence of BMP2 and/or IL-1. We showed that Promerims® induced a decrease in the expression of protease transcripts (MMP-1 and -3, HTRA1, ADAMTS5) involved in the degradation of cartilage that occurs during osteoarthritis. Promerims® also promoted the accumulation of matrix proteins (type II and I collagens). The pro-inflammatory environment, inherent to osteoarthritis, enhances the effects of Promerims®. Promerims® induce similar effects on equine and human chondrocytes, although their effects are generally more moderated on human cells.
Le cartilage articulaire est composé d’un type cellulaire majoritaire, le chondrocyte, et d’une abondante matrice extracellulaire riche en collagènes. Le cartilage possède une faible capacité de réparation intrinsèque. Ainsi, la répétition de lésions chondrales génère un microenvironnement inflammatoire propice au développement de l’arthrose, caractérisée par la dégradation irréversible du cartilage. Les thérapies actuelles visent à améliorer le confort de vie de patient en diminuant la douleur et l’inflammation. Nos travaux se positionnent dans ce contexte et avaient pour but d’évaluer les effets d’hydrolysats de collagènes d’origine marine (Promérims® 30, 40 et 60) sur la viabilité et le phénotype de chondrocytes articulaires équins et humains. Au-delà de l’intérêt économique pour la filière équine, le cheval constitue un excellent modèle d’étude pour les affections locomotrices observées chez l’Homme. Dans une première partie, nous avons transposé le modèle de culture d’organoïdes cartilagineux initialement développé chez l’Homme au modèle équin. Cette étape avait pour but de développer le modèle de culture le plus pertinent afin de tester ultérieurement les effets des Promérims®, in vitro, sur un tissu cartilagineux de nature hyaline, comparable au cartilage in vivo. Nous avons montré que la culture de chondrocytes équins au sein d’une éponge de collagène de type I/III durant 7 jours en hypoxie en présence de BMP-2 permet d’obtenir un organoïde de nature hyaline.Ensuite, nous avons démontré que les Promérims® n’altèrent pas la viabilité des chondrocytes cultivés en monocouche. Au contraire, les Promérims® permettent d’augmenter l’activité métabolique, la viabilité, et de retarder la survenue de la sénescence. Les Promérims® semblent également favoriser la prolifération (P30-P40) et la migration (P60) des chondrocytes lors de tests de blessure in vitro. Nous avons ensuite évalué les effets des Promérims® sur des organoïdes cartilagineux cultivés en hypoxie en absence ou en présence de BMP2 et/ou d’IL-1. Nous avons montré que les Promérims® induisaient une diminution de l’expression des transcrits de protéases (MMP-1 et -3, HTRA1, ADAMTS5) impliquées dans la dégradation du cartilage lors de l’arthrose. Les Promérims® favorisent également l’accumulation de protéines matricielles (collagènes de type II et I). L’environnement pro-inflammatoire, inhérent à l’arthrose, potentialise les effets des Promérims®. Les Promérims® induisent des effets semblables sur les chondrocytes équins et humains, bien que leurs effets soient globalement plus modérés sur les cellules humaines.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04229264 , version 1 (05-10-2023)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04229264 , version 1

Citer

Bastien Bourdon. Effets de deux hydrolysats de collagène de poisson sur le métabolisme de chondrocytes articulaires équins et humains : applications pour le traitement de l'arthrose et l'ingénierie du cartilage. Médecine humaine et pathologie. Normandie Université, 2021. Français. ⟨NNT : 2021NORMC407⟩. ⟨tel-04229264⟩
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