Dissertations / Theses on the topic 'Articulations – Maladies'

La physiopathologie ostéoarticulaire est un vaste domaine dans lequel interviennent de nombreux facteurs et molécules dont la nature et les rôles ne sont pas encore entièrement élucidés. Ce travail présente l'implication de deux systèmes moléculaires, LIF (Leukemia inhibitory factor)/gp130/gp190 et OPG (ostéoprotégérine)/RANK (receptor activator of nuclear factor kappa b)/RANK-L (RANK-ligand) dans le cartilage en développement et dans des pathologies ostéoarticulaires. La première partie de cette étude a mis en évidence la présence du LIF par immunohistochimie dans les chondrocytes hypertrophiques et les bourgeons conjonctivo-vasculaires sur des coupes de fémurs de rat lors de l'ossification endochondrale. Ces résultats ont également été confirmés chez l'homme. La présence du LIF et son expression ont aussi été mises en évidence par la même technique, ainsi que par RT-PCR, dans une tumeur cartilagineuse de rat, le chondrosarcome de Swarm. Ces résultats suggèrent que la cytokine LIF pourrait être impliquée dans la différenciation des cellules cartilagineuses. .
Many factors and molecules whose nature and roles are not yet entirely elucidated intervene in osteoarticular physiopathology. This work presents the implication of two molecular systems, LIF (Leukemia inhibitory factor)/gp130/gp190 and OPG (osteoprotegerin)/RANK(receptor activator of nuclear Factor kappa b)/RANK-L (RANK-ligand) in developmental cartilage and ostearticular pathologies. The first part of this study highlighted the presence of LIF by immunohistochemistry in the hypertrophic chondrocytes and the conjonctivo-vascular buds on sections of rat femur during endochondral ossification. These results were also confirmed at human. The presence of LIF and its expression were also highlighted by the same technique, like RT-PCR, in a cartilaginous tumour of rat, the Swarm rat chondrosarcoma. These results suggest that LIF could be implied in the differentiation of the cartilaginous cells. In a second part, the expression of LIF and its receiving chains gp130 and gp190 was studied during various stages of endochondral ossification in vitro with cellular cell line ATDC5. . .

Lors des pathologies articulaires, les chondrocytes sont soumis à différents processus qui concourent à la dégradation du cartilage articulaire soit en entraînant la mort par apoptose (nonrenouvellement des constituants de la matrice) soit par l’activation de protéases détruisant les constituants matriciels. Le potentiel chondroprotecteur des protéines de stress (Hsp70 / Hsp27) lors des pathologies dégénératives ayant été démontré, nous avons souhaité évaluer l'intérêt thérapeutique de l’induction de ces protéines par un inhibiteur réversible du protéasome (MG132) dans un modèle expérimental : modèle par section du ligament croisé antérieur (SLCA). Au cours de cette étude, nous avons du évaluer un nouveau système de vectorisation afin de surexprimer les protéines de stress dans le cartilage articulaire. Cette technique (électroporation biphasique) repose sur la dissociation des impulsions perméabilisantes et électrophorétiques. Nous avons donc développé des plasmides nous permettant de surexprimer ces protéines, fusionnées à une protéine traceur, facilitant ainsi leur détection dans le tissu ciblé. Puis, nous avons évalué l’innocuité et l’efficacité des impulsions sur des tissus sains et pathologiques (dégénératifs et inflammatoires). Nous avons constaté que cette technique, en plus de limiter les altérations du tissu articulaire ou les phénomènes de dissémination, offrait des propriétés d’adressage tissulaire de part la multiplicité des combinaisons d’impulsions (nombre, fréquence et intensité). Enfin, les effets de l’induction (MG132) des Hsps sur un modèle physiopathologique (SLCA) ont été évalués et nous avons pu montrer une diminution de la sévérité des atteintes articulaires, tant au niveau du cartilage que de la membrane synoviale. Cette molécule non seulement permet à la fois de renforcer la résistance des chondrocytes aux atteintes mais également de limiter l’amplitude de la réponse inflammatoire qui participe à la dégradation
During articular diseases, chondrocytes suffer different mechanisms which take part in the degradation of the cartilage, either by generating cell death by apoptosis (without renewal of extracellular matrix components), or by protease activation which destroy matrix components. Based on the cytoprotective potential of Heat Shock proteins (Hsp70 and Hsp27) during degenerative diseases, we evaluated the therapeutic interest of these proteins induced by a transient proteasome inhibitor (MG132), in an experimental model, by transection of the anterior cruciate ligament (ACLT). During this study, we have evaluated a new electroporation system to overexpress HSPs in articular cartilage. This technique is based on two sets of electric pulses, wich have two roles, to permeabilize the target and to transport DNA across the permeabilized membrane. We have developed expression vectors to generate a fusion protein (Hsps linked to GFP). Effectively, GFP permit to detect simply the fusion protein in the targeted tissue by fluorescence. Besides, we have evaluated safety and efficiency of electric pulses on healthy and alterated tissues (degenerative and inflammatory). We have reported that this technique could limit articular tissue damages and, moreover, could offer the ability to target more specifically this tissue. Indeed, this apparatus allows a great number of electrics pulses combinations (number, frequency, intensity). Finally, the effects of the induction via MG132 of Hsps in a physiopathological ACLT model, have been evaluated and we have shown a decrease of severity of joint lesions, in cartilage and synovial tissues. This molecule has the advantage to reinforce the resistance of chondrocytes at stressful stimuli and moreover, to limite the amplitude of inflammatory response which contribute to the magnification of extracellular matrix destruction

Les maladies inflammatoires à médiation immunitaire représentent un groupe de maladies cliniquement distinctes mais liées par de multiples mécanismes pathogéniques inflammatoires sous- jacents, associant facteurs génétiques, immunitaires et environnementaux. La pathogenèse de ces maladies n’est toujours pas complètement établie, en particulier l’importance et les interactions entre ces différents facteurs, mais leur étude a permis d’établir un lien entre diverses maladies, comme les spondylarthropathies et les maladies des barrières épithéliales telles que le psoriasis et les maladies inflammatoires de l’intestin. En effet, ces dernières partagent des voies biologiques communes perturbées, notamment au niveau de l’immunité de type 3.Afin d’étudier les interactions entre les articulations, la peau et l’intestin dans un contexte inflammatoire, nous avons utilisé un modèle murin développant un syndrome inflammatoire spontané multi-organique lié à une déficience en tristétraproline, qui est une protéine impliquée dans la régulation post-transcriptionnelle de nombreuses cibles inflammatoires. Ce syndrome présente des similitudes avec le groupe des spondylarthropathies, par l’atteinte des articulations et de la peau, et une dépendance au TNFα et à l’IL-23. Dans ce contexte, nous avons investigué les bases cellulaires et moléculaires responsables de ce syndrome spontané, et les liens entre les différents organes, grâce à des approches transgéniques et interventionnelles.Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés aux interactions entre la peau et les articulations. Nous avons montré qu’une inflammation cutanée se développait en l’absence de tristétraproline, liée à une dérégulation de l’immunité de type 3 et que la tristétraproline avait un rôle essentiel au sein des kératinocytes dans le maintien de l’homéostasie cutanée, mais également dans le contrôle d’une inflammation systémique et articulaire. Nous avons ensuite étudié plus spécifiquement le rôle de la tristétraproline au niveau de l’homéostasie intestinale. Nous avons observé que la perte de tristétraproline n’entraînait pas de pathologie intestinale franche grâce à la présence de mécanismes régulateurs locaux tels qu’une expansion intestinale de lymphocytes T régulateurs et de cellules lymphoïdes innées du groupe 3, et que la perte de la tristétraproline au sein des cellules épithéliales intestinales ne perturbait pas l’homéostasie intestinale. Par contre, la modulation du microbiote intestinal a permis de montrer son impact direct sur le contrôle de l’inflammation locale mais également sur les manifestations systémiques de ce syndrome spontané. Enfin, la modulation des voies de détection microbienne a montré de façon plus complexe un rôle amplificateur ou inhibiteur selon les compartiments investigués.En conclusion, malgré une complexité liée aux différents types cellulaires probablement impliqués et au nombre d’organes atteints, ce modèle murin spontané a donc permis une étude plus détaillée des liens entre la peau, les intestins et les articulations dans un contexte inflammatoire, ainsi que le rôle du microbiote, dans le but d’une meilleure compréhension de la pathogenèse de maladies inflammatoires humaines et de leur prise en charge.
Doctorat en Sciences médicales (Médecine)
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La destruction progressive du cartilage, caractéristique commune des arthropathies inflammatoires et dégénératives, résulte d 'un déséquilibre entre les processus de synthèse et de dégradation matricielle. L'interleukine-l (IL-1) joue un rôle central dans la perte d 'homéostasie du cartilage lors de ces pathologies articulaires. Cette cytokine induit la production de médiateurs de l'inflammation, tels que le monoxyde d'azote (NO) et les prostaglandines ainsi que l'expression d'enzymes protéolytiques. La modulation des effets et/ou de la production d'IL-l par les chondrocytes et les synoviocytes est une stratégie essentielle pour prévenir la dégradation du cartilage. Les récepteurs nucléaires PPAR ("peroxisome proliferator-activated receptor")et RORα (" retinoic acid receptor-related orphan receptor alpha") sont des facteurs de transcription impliqués notamment dans la différenciation adipocytaire, le métabolisme lipidique et l'homéostasie du glucose. Des études récentes ont montré que ces récepteurs pouvaient être impliqués dans le contrôle de l'inflammation et plus particulièrement dans la modulation de l'action de cytokines pro-inflammatoires. Notre travail de thèse a consisté tout d'abord à mettre en évidence la présence de ces récepteurs dans les cellules articulaires traitées ou non par de l'IL-Iβ. Nous avons ensuite étudié la potentialité de ligands spécifiques à moduler les effets et/ou la production d'IL-Iβ ou les effets du lipopolysaccharide (LPS). Enfin, les mécanismes d'action de la I5d-PGJ2, ligand physiologique de PPARγ, et les cibles intracellulaires éventuelles dans les voies transcriptionnelles, NF-KB et AP-I, ont été explorés. Nos travaux menés in vitro sur des cultures de chondrocytes humains et de synoviocytes de type B de rat ont montré la présence de PPARα, PPARγet de RORα, au niveau de l'ARNm et de la protéine. Nous avons également observé que l'expression de ces 3 récepteurs était modulée différemment par l'IL-Iß dans les chondrocytes et par le LPS dans les synoviocytes. Ainsi, si l' expression de PPARα est inchangée après traitement, l'expression de PPARγ est diminuée et celle de RORα est augmentée. L'effet de ligands de PPAR et de RORα sur certains paramètres de l'inflammation induits par le LPS ou l'IL-1β a ensuite été étudié. Si dans nos deux modèles cellulaires, les ligands spécifiques de PPARα et RORα n' ont eu aucun effet, les ligands de PPARγ ont permis de s'opposer aux effets de l'IL-I~ ou du LPS. LaISd-PGh, ligand naturel de PPAR'Y, s'est néanmoins révélée bien plus efficace que les ligands synthétiques pour diminuer l'exp~sion de la NO synthase inductible, de la cyclooxygénase-2, de l'IL-Iβ et du tumor necrosis factor alpha (TNFα). De plus, la I5d-PGJ2 inhibe la production de NO induite par le LPS et l'IL-lβ ainsi que la baisse de synthèse des protéoglycanes induite par l'IL-lβ. Des analyses en Western-blot et en retard sur gel ont montré que la I5d-PGJ2 inhibe la translocation de p65 dans le noyau et la fixation de NF-KB et d' AP-1 sur l'ADN induite par le LPS ou l'IL-1β. Le peu d'effet observé avec la troglitazone suggère que l'action de la 15d-PGJ2 dans les chondrocytes et les synoviocytes est principalement indépendante de PPARγ. Cette hypothèse a été confirmée grâce à des expériences de transfection transitoire dans des chondrocytes de rat qui ont permis de surexprimer un récepteur fonctionnel ou muté (dominant-négatit). Enfin, nous avons pu mettre en évidence une action inhibitrice de la 15d-PGJ2 sur le complexe enz~atique IKB kinase ainsi qu'une inhibition de la dégradation de la protéine inhibitrice IKBα, et donc de la voie NF-KB. Ce mécanisme d'action anti-inflammatoire des cyclopentenones est tout à fait original et permet d'entrevoir de nouvelles voies thérapeutiques dans le domaine des arthropathies.

Dotés d’une position stratégique à la surface des cellules et au sein des matrices extracellulaires, les PGs à héparane-sulfates (HS) jouent un rôle essentiel dans de multiples processus physiopathologiques en régulant l’activité de nombreux médiateurs solubles. Les voies de biosynthèse des glycosaminoglycanes (GAGs) nécessitent l’action coordonnée de glycosyltransférases (GTs) et sulfotransférases (STs). Bien que celles-ci soient en partie caractérisées, leurs mécanismes de régulation restent mal connus. Dans la première partie de notre travail, nous avons réalisé une étude structure-fonction de la ß1,4-galactosyltransférase 7 (ß4GalT7) qui catalyse une étape clé de l’initiation des chaînes de GAG. Nous avons identifié deux motifs D163VD165 et 221FWGWGREDDE230 strictement conservés au sein des ß4GalTs. Une approche in vitro combinée à la mesure du taux de biosynthèse des PGs par incorporation de 35S ex vivo, a permis d’évaluer l’impact des mutations conservative et non conservative sur les propriétés cinétiques et fonctionnelles de la ß4GalT7. Nous avons ainsi pu cerner les résidus clés impliqués dans la reconnaissance des substrats donneur (UDP-galactose)/Mn2+, accepteur et la catalyse enzymatique. Dans un second temps, afin d’explorer les mécanismes de régulation des voies de biosynthèse, nous avons examiné les régions situées en 5’ des gènes codant les GTs et STs et mis en évidence une méthylation aberrante touchant en particulier la famille des 3-OSTs, dans les cellules de chondrosarcome humain H-EMC-SS (HEMC). Cette hyperméthylation provoque une diminution d’expression de ces transcrits conduisant à une altération des chaînes de HS, restaurée par le traitement des cellules par un agent déméthylant, la 5-aza-2’déoxycytidine. Ce traitement ainsi que la surexpression des 3-OSTs par transfert de gène produit un ralentissement de la prolifération et motilité cellulaires et une augmentation de capacité d’adhésion des cellules. Ces résultats soulignent l’importance de l’altération des chaînes de HS cellulaires dans le caractère invasif des HEMC et suggèrent que la 3-O-sulfatation est un facteur contribuant à ce processus. Nous avons montré pour la première fois que les gènes codant les ST à HS sont régulés par un mécanisme épigénétique dans les cellules HEMC. Ces résultats ouvrent la voie à une meilleure compréhension des pathologies articulaires d’origine cancéreuse et permettent d’envisager des stratégies thérapeutiques ciblant la méthylation de l’ADN
Located at the cell-tissue-organ interface, heparan sulfate proteoglycans (HSPGs) facilitate ligand-receptor interactions crucial to many physiopathological processes. The synthesis of glycosaminoglycans (GAGs) requires the coordinated action of an array of glycosyltransferases (GTs) and sulfotransferases (STs). Although the biosynthetic scheme of HSPGs has been outlined, little is known about the regulation of this complex process. In the first part of our work, we performed structure-function studies of the human ß1,4-galactosyltransferase 7 (ß4GalT7) which catalyses a key step of the initiation of GAG synthesis and identified two conserved domains D163VD165 and 221FWGWGREDDE230 in the ß4GalT family. In vitro studies combined to ex vivo analysis of PG synthesis by 35S incorporation allowed us to determine the impact of site-directed mutations on the catalytic and functional properties of ß4GalT7. We identified key residues for donor UDP-galactose/Mn2+ and acceptor substrate binding, and catalysis. Secondarily, to investigate more in depth the mechanisms involved in the regulation of PG biosynthetic pathway, we inspected the 5’ region of the genes coding for GT and ST enzymes and identified the presence of typical CpG islands with the most striking hypermethylation pattern for the 3-OST gene subfamily in the chondrosarcoma cell line H-EMC-SS (HEMC). Aberrant methylation was associated with downregulation of these genes and altered HS-GAG chains, as demonstrated both at biochemical and cellular levels. Treatment of cells with an inhibitor of DNA methyltransferases (5-aza-2’deoxycytidine) or reintroduction of 3-OST cDNA expression into HEMC cells resulted in a decrease in the proliferative and migration capacities of HEMC cells, and augmented adhesion ability of the cells. These findings underline the significance of HS alterations in the invasive phenotype of HEMC and identify 3-O-sulfation as a contributing factor to this process. We show for the first time that a specific set of HS-O-sulfotransferases is regulated via an epigenetic mechanism in HEMC cells, may be of particular relevance in understanding the process of cartilage tumor pathogenesis, towards the development of therapies targeting DNA methylation

L'évaluation de l'impact d'une pathologie sur la mortalité permet de quantifier la contribution de cette pathologie au fardeau global a l'échelle de la population. L'impact sur la mortalité reflète le poids de la pathologie en termes de santé publique et sa mesure longitudinale fournit parfois des hypothèses étiologiques permettant d'expliquer des tendances au cours du temps et d'orienter les interventions préventives. L'étude de l'impact sur la mortalité en population repose sur l'analyse des statistiques nationales des décès. II s'agit de la seule source de données disponibles à l'échelle nationale de façon exhaustive et continue sur plusieurs décennies. Ce travail s'intéresse aux pathologies ostéo-articulaires, qui représentent des causes importantes de morbidité et de mortalité, en particulier dans la population âgée. Deux pathologies ostéo-articulaires ont été sélectionnées en raison de leur importance et des évolutions thérapeutiques qui ont eu lieu au cours des quatre dernières décennies : la polyarthrite rhumatoïde et l'ostéoporose fracturaire. Objectif: l'objectif de ce travail est d'évaluer l'impact de ces deux pathologies ostéo-articulaires fréquentes sur la mortalité de la population française, en se basant sur les statistiques nationales de décès, et d'estimer l'évolution de cet impact au cours des quatre dernières décennies. Pour cela, des méthodologies visant à mesurer l'impact d'une pathologie sur la mortalité ont été mises au point. Materiel et Méthodes. Près de 20 millions certificats de décès ont été analysés. Pour la polyarthrite rhumatoïde, une analyse en causes multiples a été utilisée. Elle a permis d'identifier la PR, pathologie souvent mentionnée en cause associée au décès, à tous les niveaux du certificat de décès et de prendre en compte les causes associées au décès. Pour l 'ostéoporose fracturaire, une nouvelle méthodologie a été développée. Elle est basée sur l'élaboration d'une définition opérationnelle de la pathologie en question, utilisant les différents élements recueillis à partir du certificat de décès, en particulier les causes médicales de décès codées selon la CIM, et fondée sur une analyse des différents composants des définitions cliniques reconnues. Pour les deux pathologies, l'évolution des taux de mortalité a été analysée par une régression de Poisson. Les taux de mortalité annuels standardisés par âge ont été calculés selon une méthode de standardisation directe en utilisant la population française de 1990 comme référence. Les taux de mortalité spécifiques par âge ont également été calculés. L'âge moyen au décès a été identifié et comparé à celui de la population générale. Les causes associées au décès ont été identifiées et leur association avec la pathologie en question a été testée en utilisant la méthode du ratio O/E (paires observées/attendues). Résultats. Pour la PR, un impact significatif sur la mortalité a été mis en évidence (0,22% des décès). Cet impact a diminué entre 1970 et 1990, mais une tendance à l'augmentation, en particulier chez les femmes, a été observée à partir des années 1990. Elle est due à l'augmentation des taux de mortalité dans la classe d'âge plus avancé (> 84 ans). L'analyse en causes multiples a permis d'identifier trois fois plus de décès associés a la PR que l'approche traditionnelle basée uniquement sur la cause initiale de décès. D'autre part, elle a confirmé que la mortalité liée à la PR semble dependre en partie de comorbidités, en identifiant un changement du profil de causes associées. Pour l'ostéoporose fracturaire, la méthodologie développée a permis de classer comme ostéoporotiques les fractures survenant après 70 ans, dans les deux sexes et à tous les sites, après l'exclusion du nombre corrigé de fractures de haute-energie. Cette méthodologie a permis de mettre en évidence un impact significatif de l'ostéoporose fracturaire sur la mortalité (2,2% des décès. L'analyse au cours du temps a révélé une diminution significative de l'impact (environ de moitié), due essentiellement a la diminution des mentions de fractures de hanche et accessoirement à celles du crâne. Les mentions de fractures du pelvis, vertèbres et côtes ont évolué de façon contraire. Les comorbidites ont augmente au cours du temps. Conclusion. Plusieurs approches de l'analyse de causes de décès dans les statistiques nationales de décès ont été mises en oeuvre. Une analyse en causes multiples a ete appliquée pour quantifier l'impact sur la mortalité de la polyarthrite rhumatoïde. Pour l'ostéoporose fracturaire, une nouvelle méthodologie a été developpée, exploitant diverses informations présentes sur le certificat de décès, et qui sera utilisable pour quantifier l'impact d'autres pathologies de définition complexe sur la mortalité de la population. L'application de ces approches a permis de quantifier l'impact significatif des pathologies ostéo-articulaires etudiées sur la mortalité de la population française, de mettre en évidence des évolutions complexes au cours des quatre décennies et de suggérer le rôle important des pathologies associées, à rapporter à la fragilité générale des sujets atteints
Assessing the impact of a disease on the population mortality leads to quantifying the contribution of this problem to the global burden at the population level. The impact on mortality reflects the weight of this pathology in terms of public health, and its longitudinal measurement sometimes provides etiological hypotheses that allow to explain trends over time and to guide preventive interventions. Assessing the impact on mortality at the population level is based on the analysis of national statistics on deaths. This is the only data source available nationwide, exhaustive and continual over several decades. This thesis focuses on osteoarticulardiseases, which represent a major cause of morbidity and mortality, particularly in the elderly population. Two osteo-articular diseases were selected, because of their high burden of disease and the major therapeutic advances witnessed in the last two decades: rheumatoid arthritis (RA) and osteoporotic fractures. Objective. The objective of this thesis is to evaluate the population-level impact of the mentioned osteoarticular diseases on the mortality of the French population, based on the analysis of nationwide death statistics, and to estimate the trends over the last four decades. Specific dedicated methodologies were developed. Material and Methods. Nearly 20 million death certificates were analyzed. In RA, a multiple cause of death analysis was used, allowing the identification of RA, which is a disease mostly certified as an associated cause of death, at any level of the certificate and also the evaluation of the associated causes of death. As for osteoporotic fractures, a new methodology was developed. It relied on the elaboration of a new operational definition, using different components in the death certificate, particularly medical causes of death as coded according to the ICD, and based on the currently acknowledged clinical definitions of osteoporotic fractures. For both diseases, mortality rates were analyzed using Poisson regression. Annual standardized mortality rates were calculated by direct standardization using the 1990 French population as reference. Age-specific mortality rates were also calculated. Mean age at death was identified and compared to the general population. Associated causes of death were identified; their association with the disease was tested using the ratio O/E method (observed/expected pairs). Results. A significant impact of RA on mortality was identified (0. 22% of deaths). This impact decreased between 1970 and 1990, but a trend towards an increase, particularly in women, was identified starting 1990. It was driven by the increase of death rates in the most aged categories (>84 years-old). The multiple causes of death analysis allowed the identification of three times more death related to RA than the traditional approach based on the initial cause of death. It confirmed that RA related mortality seems to depend on comorbidities in part and identified a change of the pattern of associated causes of death. As for osteoporotic fractures, the methodology that was developed allowed to classify as osteoporotic all fractures occurring after the age of 70 years, in both sexes and all sites, after the exclusion of the corrected number of high-energy fractures. Based on this methodology, a significant impact of osteoporotic fractures on mortality was identified (2. 2% of deaths). A significant decline (by half) was observed during the studied period, mainly driven by hip fractures and accessorily by skull fractures. Mentions of pelvis, vertebral and ribs fractures increased with time. Comorbidities increased with time. Conclusion. Several approaches to the analysis of causes of death from national statistics of death were used. A multiple cause of death analysis was applied to quantify the impact of a chronic disease on mortality, as rheumatoid arthritis. For osteoporosis fractures, a new methodology was developed, involving the crossclassifications of information contained on the certificate, allowing quantifying the impact of diseases of complex definition on the population mortality. The application of theses methodologies on the French population across nearly four decades identified a significant impact of osteo-articular diseases on the mortality of the general population, as well as varying and complex trends over time and an important role of associatedpathologies, reflecting to the general fragility of patients

La maladie de Legg-Calvé-Perthes touche un grand nombre d'enfants, principalement des garçons. Cette maladie résulte d'une absence de vascularisation de l'épiphyse fémorale et se définit comme une ischémie vasculaire provoquant d'importants problèmes biomécaniques. C'est dans ce contexte clinique que s'inscrit ce travail concernant la caractérisation et la modélisation de la hanche, de manière à mieux connaître l'aspect de l'articulation aux différents stades de la maladie et à pouvoir trouver des facteurs objectifs donnant une classification prospective de la maladie. Pour cela, deux approches complémentaires ont été abordées: une approche biomécanique modélisant l'articulation et évaluant les rapports de forces mécaniques appliquées sur cette articulation; et une approche par traitement d'images, permettant l'obtention de la géométrie de l'articulation, la quantification biomécanique des différents tissus articulaires et la vascularisation de la tête fémorale
Legg-Calvé-Perthes disease is defined as an idiopathic avascular necrosis of the femoral epiphysis leading to biomechanical disorders. It affects a number of children, more frequently boys. It is in this clinical context that our study characterizes and models the hip. This study has been performed to better understand the various stages of the disease and the objective factors to identify the prospective classification of the disease. For this, two complementary approaches were elaborated: a biomechanical approach modelling the articulation and evaluating the applied mechanical stress; and an image processing approach, allowing to obtain the joint geometry, the biomechanical characterization of the joint tissues and the vascularization of the femoral head

Thèses en sciences du médicament. Les phases précoces des atteintes articulaires se caractérisent par une rupture de l'homéostasie du cartilage due en particulier à une inhibition de synthèse des composants matriciels. Nos travaux étudient les effets délétères de l'IL-1 et de compressions mécaniques lors de l'atteinte cartilagineuse observée dans un modèle original de chondrocytes en culture. Nous avons dans un premier temps mis en évidence le rôle clé de la GIcAT-I (une enzyme impliquée dans l'élongation de la chaîne des GAGs) dans la baisse de synthèse des PGs. Nous montrons d'autre part que la glucosamine s'oppose aux effets induits par l''IL-I et/ou les compressions mécaniques à la fois sur des enzymes anaboliques, caraboliques, mais aussi sur différents paramètres pro-inflammatoires. Les effets bénéfiques de ce glucide s'expliquent en partie par une action an niveau réceptoriel sut la voie d'activation de NF-kB. Cette étude ameliore les connaissances de l'effet bénéfique de la glucosamine sur le cartilage articulaire arthrosique par l'identification de deux cibles de ce glucide sur la signalisation cellulaire de l'IL-L
Early stages of articular disease are characterized by a breakdown of cartilage homeostasis notably due to a biosynthesis inhibition of matricial components. Our works concerns the IL-1 and mechanical compression deleterious effects in an articular cartilage damage observed in an origjnal model of chondrocyte culture. We first have determined the krey role of GIcAT-I (an enzyme implicated in GAG elongation chain) on the decrease of PG synthesis. Moreover, we have shown that glucosamine reserves the IL-1 mechanical compression-mediated effects on anabolic, catabolic enzymes and on differents pro-inflammatory parameters. The glucosamine beneficial effects can be in part explained by an action at the receptorial level and on activation of NF-kB. This study improves knowledge of beneficial glucosamine effects on articular osteoarthritic cartilage by the identification of two targets on IL-1 signaling pathways

Lorsque le cartilage est altéré, la réponse des chondrocytes est insuffisante pour stopper ce processus et réparer le tissu. Les thérapies non chirurgicales actuelles sont basées sur les anti-inflammatoires pour soulager la douleur. Cependant, certaines molécules thérapeutiques ne sont pas utilisées en raison d'une faible biodisponibilité ou d'effets secondaires importants. Le but est de préparer des particules polymère pour améliorer la biodisponibilité dans l'articulation de principes actifs (PA). Ceci est obtenu par le recouvrement des particules par des dérivés de l'acide hyaluronique (HA), naturellement présent dans le cartilage et qui possède une affinité pour un récepteur (CD44) à la surface des chondrocytes. Ce ciblage actif permet de concentrer les PA à proximité ou dans (internalisation) ces cellules et donc, d'obtenir un effet à des concentrations plus faibles en PA. Le HA est estérifié par des groupements hydrophobes pour obtenir des propriétés tensio-actives. Puis ces dérivés servent de stabilisant pour la formulation d'émulsions conduisant à l'obtention de particules polymère. Elles sont alors caractérisées: taille, distribution et quantité de HA modifié en surface. L'encapsulation de traceurs fluorescents démontre une internalisation in vitro et l'administration par injection intra-articulaire (ia) chez le rat n'engendre pas d'inflammation. L'encapsulation de PA (HA, chondroïtine sulfate) est possible, avec des tailles de particules plus importantes. Ceci ouvre de nouvelles approches dans le traitement des atteintes articulaires: l'injection ia de particules polymère recouvertes de HA permet un adressage des molécules qu'elles contiennent dans les cellules
A defect in articular cartilage yield to a biological response of the chondrocytes but it is not sufficient to stop the damage or heal the tissue. The non-chirurgical therapies available are based on anti-inflammatory, to relieve the pain. But, many molecules which might have therapeutic effects are not used because of poor bioavailability or severe side effects. Here, we described the elaboration of polymeric nanoparticles that can enhance articular bioavailability of entrapped drugs. One can reach this goal by using HA derivatives at the surface of such particles. HA is a polysaccharide naturally present in the joint, with a strong affinity for one receptor expressed by the chondrocytes: CD44. Such an active targeting will allow the accumulation of drugs near or in the cells (internalization) and therefore, lead to biological effects with lower concentration. We chemically modified the HA by esterification with hydrophobic chains to confer tensio-actives properties. Then, those derivatives were used to stabilize the formulation of polymeric particles and the characterization (size, distribution and amount of HA derivatives present) was determined. The encapsulation of fluorescent probes proved in vitro an internalization by the chondrocytes. Moreover, intra-articular (ia) injection of particles in healthy rats did not generate any inflammation. Entrapment of molecules (HA or Chondroitin Sulfate) was possible but the size was higher and the encapsulated amount could not be precisely measured. This work is promising for new therapies in articular diseases, the ia injection of polymeric particles covered by HA derivatives allow an active targeting of the entrapped drugs

Introduction : Des données nationales représentatives sont nécessaires pour aider à la décision des politiques de santé publique dans le domaine du handicap. Objectif : L'objectif de ce travail était d'évaluer la contribution des maladies musculosquelettiques (MS) au handicap en France 1) en comparant les handicaps attribuables aux maladies MS à ceux attribuables à d'autres maladies chroniques, 2) en évaluant les handicaps rencontrés dans les différentes maladies MS. Méthodes : Nous avons utilisé les données recueillies auprès de 29 931 individus ayant répondu à l'enquête Handicap-Santé volet ménage (HSM) en 2008-2009 dont un système de pondération complexe permettait d'obtenir des résultats représentatifs de la population française non institutionnalisée. Le diagnostic des maladies et les handicaps étaient auto-déclarés. Dans la première partie, nous avons considéré trois catégories de handicap : le handicap fonctionnel_ défini comme au moins 1 limitation d'activité de la vie quotidienne (AVQ), le handicap sévère_ défini comme l'impossibilité à faire seul au moins 1 AVQ, et le handicap ressenti_ défini comme le sentiment d'être handicapé. Dans la deuxième partie, nous avons utilisé les catégories de handicap rapportées dans le core set de la Classification Internationale du Fonctionnement, du Handicap et de la Santé spécifique des maladies MS. Afin de tenir compte des comorbidités, la contribution des maladies au handicap était évaluée par la fraction attribuable moyenne (FAM), qui s'interprète comme la proportion de handicap qui pourrait être évitée si la maladie en question était éliminée dans la population étudiée. Résultats: Les maladies neurologiques, MS, cardiovasculaires avaient la plus grande contribution au handicap en France. Les maladies neurologiques et MS contribuaient le plus au handicap fonctionnel (FAM 17. 4% et 16. 4%, respectivement). Les maladies neurologiques avaient la contribution la plus importante au handicap sévère (FAM 31. 0%). Les maladies MS et les troubles sensoriels avaient l'impact le plus important sur le handicap ressenti (FAM 15. 4% et 12. 3%). Les maladies psychiatriques avaient un impact majeur chez les 18-40 ans quelle que soit la catégorie de handicap considérée (FAMs 23. 8%-40. 3%). Les maladies cardiovasculaires faisaient aussi partie des 4 premières causes de handicap (FAMs 8. 5%-11. 1%). Au total, 27. 7% de la population (17. 3 millions de personnes) (IC 95%: 26. 9-28. 4%) déclaraient avoir au moins une maladie MS. La lombalgie (12. 5%, 12. 1-13. 1%) et l'arthrose (12. 3%, 11. 8-12. 7%) avaient la prévalence la plus élevée. L'arthrose avait la contribution la plus importante aux limitations d'activités (FAM 22% des difficultés à la marche, 18. 6% des difficultés à porter des charges, 12. 8% des difficultés pour s'habiller), et contribuait également au besoin d'aide humaine (9. 2% des aides familiales et 11. 8% des aides professionnelles) et financières (8. 9% des aides sociales). Les douleurs du rachis (lombalgie et cervicalgie) contribuaient le plus à la nécessité de changement de travail (FAM 13% pour la cervicalgie et,11. 5% pour la lombalgie). Conclusion: Les résultats de ce travail dressent un panorama des handicaps attribuables aux maladies chroniques et aux maladies MS en France. Ils devraient convaincre les décideurs de santé d'allouer d'avantage de moyens pour lutter contre les maladies MS et leurs conséquences afin d'améliorer l'état de santé de la population française
Introduction : Representative national data on disability are becoming increasingly important in helping policymakers decide on public health strategies. Objective : to assess the contribution of rheumatologic and musculoskeletal diseases (RMDs) to disability in France 1) comparing disabilities attributable to RMDs to disabilities attributable to other chronic disorders, 2) evaluating disabilities encountered in different Methods : Data on diseases and on disability for 29,931 subjects living in households were extracted from the national 2008-2009 Disability-Health Survey results. A weighting factor was applied to obtain representative estimates for the French population. Diagnosis and disabilities were self-reported. In the first part, disability was defined as at least one restriction in activities of daily living (ADL), severe disability as the inability to perform at least one ADL atone, and self-reported disability as a general feeling of being disabled. In the second part, we used the core set of disability categories for RMDs of the World Health Organization's International Classification of Functioning, Disability and Health for analysis. To account for comorbidities, we assessed the contribution of each chronic disorder to disability by using the average attributable fraction (AAF). This could be defined as the proportion of disability that could be avoided eliminating the disease. Results: Neurological, musculoskeletal, and cardiovascular chronic disorders mainly contribute to disability in France. Neurological and musculoskeletal diseases had the largest impact on disability (AAF 17. 4% and 16. 4%, respectively). Neurological disorders contributed the most to severe disability (AAF 31. 0%). Musculoskeletal and sensorial impairments contributed the most to self-reported disability (AAF 15. 4% and 12. 3%). Cardiovascular conditions were also among the top four contributors to disability categories (AAFs 8. 5%-11. 1%). Overall, 27. 7% (about 17. 3 million people) (95% CI 26. 9-28. 4%) of the population reported having at least one RMD. The most prevalent RMDs were low back pain (12. 5%, 12. 1-13. 1) and osteoarthritis (12. 3%, 11. 8-12. 7). Osteoarthritis was the main contributor to activity limitations (AAF 22% for walking difficulties, 18. 6% for difficulties in carrying objects, and 12. 8% for difficulties in dressing were attributable to OA). OA was also a contributor to need for human assistance (9. 2% of the need for help from immediate family, 11. 8% of the need for help from health professionals were attributable to OA), and to health service delivery (AAF 8. 9%). Changing jobs was mainly attributed to neck pain (AAF 13%) and low back pain (11. 5%). Conclusion : Our findings provide an overview of disabilities attributable to chronic diseases and RMDs in France. They may help to convince policymakers of the need to focus on RMDs to improve population health

Les AINS constituent l'une des classes thérapeutiques les plus utilisées et restent le traitementsymptomatique de première intention dans les pathologies articulaires, inflammatoires (arthrite) ou dégénérative (arthrose). Il est largement admis que leur principal mécanisme d'action consiste à inhiber la biosynthèse des PGs par la COX. Cependant, leur utilisation s'accompagne d'effets secondaires importants, notamment au niveau gastro-intestinal. La mise en évidence de deux isoformes de COX aux fonctions distinctes a permis de décrire des profils de sélectivité d'inhibition des deux isoformes de COX différents pour les AINSclassiques (d'après des modèles d'étude cellulaire). Ceci a également permis d'émettre unehypothèse pouvant paraître simpliste: l'inhibition de COX-l, isoforme constitutive est délétère alors que l'inhibition de COX-2 inductible, notamment au cours de l'inflammation, est bénéfique. COX-2 est donc devenue une cible thérapeutique de choix et de nouvellesmolécules ont été développées avec des pouvoirs inhibiteurs de COX-2 très importants, et par conséquent avec une tolérance notamment digestive accrue. La première partie de ce travail s'est attachée à étudier la pertinence de la sélectivité d'inhibition des isoenzymes de la COX dans des modèles mimant des conditions cliniquesd'utilisation des AINS, c'est-à-dire une administration orale réitérée du médicament au coursdu processus arthritique. Cette approche devait permettre d'étudier l'influence de la maladie arthritique sur la tolérance digestive aux AINS et de poyvoir mesurer les pouvoirs inhibiteurs des molécules dans les tissus cibles. Nous avons également mesuré l' effet de ces traitements sur l'anabolisme des protéoglycanes du cartilage. Une approche comparative entre des AINS classiques et des inhibiteurs plus ou moins sélectifs de COX-2 a été entreprise. Un inhibiteur réputé préférentiel de COX-2 (Méloxicam) et un inhibiteur réputé sélectif de COX-2 (Célécoxib) ont été comparés au naproxène, AINS classique dans des modèles d'arthrite aigue͏̈ ou chronique, avec des composantes locale ou sysémique. La seconde partie de cette étude avait pour principal objectif d'étudier les conséquences d'une inhibition plus ou moins sélective de la COX sur le cartilage articulaire au cours du processus arthrosique. Cette étude s'est plus particulièrement intéressée aux effets des traitements sur la sévérité de l' atteinte arthrosique, la survie chondrocytaire et l'anabolisme du cartilage dans la mesure où des AINS ayant une tolérance digestive améliorée sont susceptibles d'être administrés au long cours chez des patients souffrant d'arthrose. Les inhibiteurs sélectifs de COX-2,se positionnent, en effet, plus que jamais, comme une alternative au paracétamol. Cependant, ils ne doivent pas produire d'effets délétères sur le cartilage. Dans cette partie de l'étude, nous souhaitions mesurer l' impact des AINS sur le métabolisme du cartilage in vivo. Nous nous sommes intéressés aux effets de deux molécules, le rofécoxib, inhibiteur sélectif de COX-2 et le ML-3000, inhibiteur mixte COX/5-LOX, sur le cartilage. Pour cela, nous avons fait appel à des modèles expérimentaux mimant une atteinte dégénérative du cartilage articulaire (arthrose induite par section ligamentaire ou par injection de monoiodoacétate ). Nous avons plus particulièrement étudié les modifications métaboliques du cartilage (synthèse des protéoglycanes) et la survie cellulaire (apoptose chondrocytaire) Cette étude a permis de démontrer l'équivalence d'efficacité d'inhibiteurs ayant des profils de sélectivité différents pour COX-2 dans des modèles expérimentaux d'arthrite. Il a été possible de mettre en évidence la chondroneutralité de ces inhibiteurs sur le cartilage articulaire dans ces mêmes modèles. L'inhibiteur sélectif de COX-2 s'est avéré chondroneutre dans le modèle d'arthrose au MIA et sans effet aggravant sur la composante apoptotique. Par contre, l'inhibiteur mixte COX/5-LOX nous a permis de créer une chondroprotection expérimentale dans le modèle d'arthrose par section ligamentaire, avec un effet anti-apoptotique marqué.

Les contraintes liées à l'utilisation croissante d'images IRM et scanner ont servis à définir un outil logiciel, BiomechLab©, inscrit dans le cadre général du GMCAO établissant le lien entre l'imagerie et les modèles prédictifs biomécaniques. L'objectif étant d'améliorer le diagnostic, la technique chirurgicale et le traitement des pathologies ostéo-articulaires. La personnalisation du diagnostic a montré la nécessité d'une adaptation dépendante de l'application clinique. Les aspects reproductibilité, automatisation, volumétrie et maillage éléments finis ont été développés et évalués dans deux études pilotes concernant une pathologie du genou et de l'épaule. L'interface a été adaptée aux utilisateurs cliniciens pour améliorer la pertinence clinique de l'approche et réduire les temps de formation. Les travaux ont enfin concerné l'évaluation de BiomechLab© dans la planification de l'arthroplastie de l'épaule et dans une étude préliminaire de réduction de fractures fémorales chez le chien.

Les synoviocytes jouent un rôle crucial dans la pathogénèse des maladies articulaires chroniques, et particulièrement dans la phase de destruction ostéoarticulaire en devenant résistants à l’apoptose. Une première étude a mise en évidence une efficacité antiproliférative du cadmium minéral sur ces synoviocytes. Une preuve de concept d’un nouveau produit thérapeutique intra-articulaire à base de cadmium a été élaborée. Cette préparation pharmaceutique innovante, développée pour éviter la dissémination du cadmium minéral dans l’organisme, contenait des nanoparticules à base de cadmium, administrable sous forme liquide à température ambiante et se gélifiait à la température corporelle, en formant des micelles contenant des nanoparticules, ne traversant ainsi pas la cavité synoviale. Initialement, la reproductibilité de l’effet antiprolifératif du cadmium entre la forme minérale et les nanoparticules a été vérifiée dans un modèle in vitro de synoviocytes humains atteints de polyarthrites rhumatoïdes. Une captation différente des nanoparticules selon l’environnement inflammatoire ou pathologique des synoviocytes a été ensuite expliquée par la modification accrue de leurs morphologies. Similairement, l’effet de l’inflammation sur les propriétés physiques des vésicules, sécrétées par les synoviocytes, ont consolidé le choix des caractéristiques de la formulation. Les essais sur des modèles d’arthrite chez le rat ont permis de démontrer l’efficacité de cette nouvelle préparation originale, facilement injectable en intra-articulaire, en réduisant les scores cliniques avec une unique injection. Cette thérapie locale peut être une technique rapide et réalisable en ambulatoire
Synoviocytes play a crucial role in the pathogenesis of chronic joint diseases, particularly in the osteoarticular destruction phase by becoming resistant to apoptosis. A first study has demonstrated an antiproliferative efficacy of cadmium mineral on these synoviocytes. A proof of concept of a new intra-articular cadmium-based therapeutic product has been developed. This innovative pharmaceutical preparation, developed to prevent the spread of mineral cadmium in the body, contained cadmium-based nanoparticles, which can be administered in liquid form at room temperature and gelled at body temperature, forming micelles containing nanoparticles, thus crossing the synovial cavity. Initially, the reproducibility of the antiproliferative effect of cadmium between the mineral form and the nanoparticles was verified in an in vitro model of human synoviocytes with rheumatoid arthritis. A different uptake of nanoparticles according to the inflammatory or pathological environment of synoviocytes was then explained by the massive modification of their morphologies. Similarly, the effect of inflammation on the physical properties of the vesicles, secreted by synoviocytes, consolidated the choice of the characteristics of the formulation.Tests on arthritis models in rats have demonstrated the effectiveness of this new original preparation, easily injectable intra-articular, reducing clinical scores with a single injection. This local therapy can be a quick technique and achievable in outpatient

Avec l'allongement de la durée de vie, un nombre croissant d'individus souffre de pathologies ostéo-articulaires dégénératives, caractérisées par la destruction du cartilage, puis de l'os. Les traitements utilisés à l'heure actuelle sont loin d'être satisfaisants car ils ne permettent pas de réparer à long terme le cartilage articulaire. Outre le fait que ce tissu ne possède pas ou très peu de capacité d'autogénération, l'implantation de chondrocytes autologues se révèle une approche décevante car le néo-tissu a tendance à perdre ses propriétés fonctionnelles au cours du temps. C'est pourquoi, une nouvelle approche thérapeutique prometteuse repose sur l'ingénierie tissulaire et l'utilisation des cellules souches mésenchymateuses (CSM). Toutefois, une meilleure connaissance des processus de régulation des différentes étapes de la chondrogenèse des cellules souches adultes est nécessaire avant toute application clinique. Notre objectif a donc consisté à identifier de nouveaux facteurs régulant spécifiquement la différenciation chondrocytaire. Dans ce but, nous avons étudié le transcriptome des CSM à différents temps au cours de la chondrogenèse et validé un gène candidat pour ses capacités chondro-inductrices in vitro. Enfin, nous avons caractérisé phénotypiquement et fonctionnellement les cellules souches stromales mésenchymateuses issues de la moelle osseuse de brebis et développé un modèle pré-clinique de réparation du cartilage articulaire chez un grand animal. Ces résultats prometteurs sont en cours de validation in vivo, étape indispensable avant une application clinique.

Le but de cette thèse a été de redéfinir le diagnostic d’hyperlaxité de l’épaule. Ce travail s’appui sur plusieurs études cliniques, chirurgicales et d’analyse du mouvement. Pour mener ce travail, nous avons tout d’abord défini l’hyperlaxité telle qu’elle est actuellement décrite dans la littérature, ainsi que ses liens avec l’instabilité de l’épaule et son traitement. Ce premier chapitre décrit également les moyens techniques d’analyse du mouvement qui seront utilisés dans cette thèse. Ensuite, plusieurs études ont été proposées. L’étude 2 est une étude chirurgicale, qui a cherché à corréler la laxité capsulaire étudiée en per opératoire et l’hyperlaxité clinique. L’étude 3 a ensuite rechercher les moyens de rendre plus reproductible la mesure de la rotation externe dans le cadre de l’hyperlaxité. Les études 4 et 5 sont des études utilisant l’analyse du mouvement. La première a cherché à fiabiliser la mesure clinique des amplitudes articulaires de l’épaule en tentant d’analyser les facteurs d’erreur de mesure. La deuxième étude a ensuite eut pour but de définir le volume articulaire global du complexe articulaire de l’épaule et de préciser la relation de ce volume avec les différents degrés de liberté de l’épaule. Une dernière étude (Etude 6) a enfin permis de corréler le volume articulaire de l’épaule et les signes cliniques d’hyperlaxité. Enfin, le chapitre « conclusions générales et perspectives » rassemble les éléments de conclusion de ces différents travaux et a pour ambition de redéfinir le diagnostic d’hyperlaxité de l’épaule. Ce chapitre ouvre plusieurs perspectives. La première est de proposer des modifications de l’examen clinique de l’épaule et notamment pour le diagnostic d’hyperlaxité. La seconde est d’utiliser la description volumétrique de l’épaule dans d’autres situations physiologiques ou pathologiques. Enfin, nous rapportons les résultats préliminaires d’une étude anatomique visant à identifier la place respective de chaque articulation dans cette définition volumétrique des amplitudes articulaires de l’épaule
The aim of this study was to give a new definition to shoulder hyperlaxity. This work was conduced with clinical, surgical andmotion capture experimentations. We first gave a definition of hyperlaxity, as described actually in the literature, and its link with shoulder instability and treatment. Chapter 1 described also motion capture technics used along this work. Then, several studies were proposed. Study n°2 was a surgical one, and tempted to correlate peroperative capsular laxity and hyperlaxity. Therafter, study n°3 looked for an optimized way to examine external rotation of the shoulder. Studies N° 4 and 5 used motion capture analysis to assess clinical shoulder examination patterns and global reachable shoulder space volume. This volume was finally correlated to shoulder sign of hyperlaxity in study n°6. The last chapter, « general conclusions and perspectives » gather together conclusions of each study and redefine hyperlaxity. Finally, we report our prospect, giving first results of an anatomical study exploring the volumetric definition of shoulder range of motion described previously

Les protéoglycanes (PGs) jouent un rôle essentiel dans plusieurs processus physiologiques majeurs tels que la signalisation cellulaire, la prolifération et la migration ; ceci grâce aux interactions entre leurs chaînes de glycosaminoglycanes (GAGs) avec des médiateurs solubles et leurs récepteurs. L'initiation de la synthèse des chaînes de GAGs des PGs est catalysée par la xylosyltransferase I (XT-I). Récemment plusieurs études ont montré différentes mutations au niveau du gène de la XT-I associées au syndrome Desbuquois de type II, caractérisée des anomalies ostéoarticulaires. Afin d’étudier le rôle de la XT-I dans le développement ostéoarticulaire, nous avons généré des souris invalidées pour le gène de la XT-I (XT-I KO). L'analyse morphologique des embryons montre que les souris XT-I KO présentent un nanisme prononcé et une hypoplasie frontonasale apparente, indiquant des anomalies du développement ostéoarticulaire. L'évaluation du contenu en PGs a révélé une forte diminution de la synthèse des PGs chez les souris XT-I KO. L'examen des différentes zones chondrocytaires au niveau de la plaque de croissance des os longs a révélé la perte de l’organisation en colonne des chondrocytes prolifératifs et une réduction importante de la zone hypertrophique. Afin d'identifier les mécanismes et les facteurs à l’origine des anomalies squelettiques chez les souris XT-I KO, l'expression de plusieurs gènes impliqués dans le développement du squelette et dans la régulation de la chondrogenèse a été analysée par hybridation in situ à l'aide de la technique RNAscope. Les résultats ont montré une forte expression des marqueurs de l’hypertrophie chondrocytaires suggérant ainsi une maturation précoce des chondrocytes chez les souris XT-I KO. Les embryons XT-I KO montrent également une formation précoce du centre d'ossification secondaire, indiquant une ossification précoce qui participerait aux anomalies de croissance observées chez les souris XT-I KO. L’étude des voies de signalisation impliquées dans la différenciation et la maturation chondrocytaire a révélé une surexpression du récepteur FGFR3 et une activation importante de la signalisation sous-jacente, suggérant ainsi des perturbations de la signalisation du FGF. Compte tenu du rôle important du FGFR3 dans la régulation de la chondrogenèse et de l’ossification endochondrale, ces résultats suggèrent fortement l’implication de la voie de FGF dans le développement des anomalies squelettiques chez les souris XT-I KO et ouvrent la voie pour le développement de de nouvelles thérapeutiques pour le traitement des patients atteints du syndrome Desbuquois de type II
Proteoglycans (PGs) play an essential role in several major physiological processes such as cell signaling, proliferation and migration; this is mainly due to the interactions between their glycosaminoglycan chains (GAGs) with soluble mediators and their receptors. The initiation of the synthesis of GAG chains of PGs is catalyzed by Xylosyltransferase I (XT-I). Recently several studies have shown that mutations in XT-I gene are associated with Desbuquois syndrome type II which is characterized by skeletal abnormalities. To study the role of XT-I in skeletal development, we generated knockout mice for the XT-I gene (XT-I KO). XT-I KO mice show pronounced dwarfism and apparent frontonasal hypoplasia reflecting abnormalities in skeletal development. Evaluation of PG content revealed a strong decrease in PG synthesis in XT-I KO mice. Analysis of the different chondrocyte zones in the growth plate revealed a loss of columnar organization of proliferative chondrocyte and a significant reduction of the hypertrophic zone. To identify the mechanisms and factors underlying skeletal abnormalities in XT-I KO mice, the expression of several genes involved in skeletal development and in the regulation of chondrogenesis were analyzed by in situ hybridization using RNAscope technique. The results showed a strong expression of markers of chondrocyte hypertrophy thus suggesting early maturation of chondrocytes in XT-I KO mice. The XT-I KO embryos show also a premature formation of the secondary ossification center, indicating a precocious ossification which ultimately leads to the growth abnormalities showed in XT-I KO mice. The study of the signaling pathways involved in differentiation and chondrocyte maturation revealed an overexpression of the FGFR3 receptor and a significant activation of the downstream signaling pathways, thus suggesting disturbances of FGF signaling. Given the important role of FGFR3 in the regulation of chondrogenesis and endochondral ossification, these results strongly suggest the involvement of the FGF pathway in the development of skeletal abnormalities in XT-I KO mice and pave the way for the development of new therapeutics for the treatment of patients with Desbuquois syndrome type II

Les récepteurs activés par les proliférateurs de peroxysomes (PPARs) sont des facteurs de transcription impliqués dans la régulation du métabolisme lipidique et de la tolérance au glucose. Les PPARs contrôlent également l’inflammation associée à de multiples pathologies, dont la polyarthrite rhumatoide. Dans les travaux présentés dans ce manuscrit, nous avons comparé les potentialités anti-arthritiques, dans un modèle expérimental, de deux agonistes synthétiques de haute affinité pour deux isotypes de PPARs, PPARα et PPARγ. Nous avons démontré qu’un traitement avec un agoniste sélectif de PPARγ, la pioglitazone, en plus de diminuer la sévérité de l’arthrite expérimentale, réduisait la perte osseuse inflammatoire en préservant la micro-architecture osseuse. Nous avons mis en évidence que PPARγ, d’une part, régulait l’expression locale et systémique de l’interleukine-17 et de RANKL, et que, d’autre part, il inhibait l’expression du facteur de transcription RORγt, acteur majeur de la voie IL-17/Th17. Les animaux déficients pour PPARγ nous ont permis de confirmer son rôle majeur dans le développement du processus arthritique. En effet, ces animaux présentent tous et de façon spontanée une arthrite associée à une augmentation du nombre de mastocytes capables de produire l’IL-17 et leur propre facteur de différenciation, le SCF dans la synoviale inflammatoire. Enfin, nous avons discuté le lien possible entre l'arthrite inflammatoire et la mastocytose à la lumière de l’étude d’un cas clinique d’un patient atteint de polyarthrite rhumatoïde concomitante à une mastocytose systémique
Peroxisome proliferator-activated receptors (PPARs) are transcription factors implicated in lipid metabolism and glucose tolerance. Once activated by specific agonists, PPARs control inflammation associated with numerous diseases, notably Rheumatoid arthritis. The first study presented here aim to compare the anti-arthritic potency of two high-affinity synthetic agonists for PPARα and PPARγ in an experimental model. Then we focused on the effect of pioglitazone, a high-affinity synthetic agonists for PPARγ, and demonstrated that a per os treatment with this agonist not only reduced experimental arthritis but also inhibited partly inflammation-related bone loss by preserving bone microarchitecture. We pointed out that PPARγ, on one hand, regulated local and systemic expression of interleukine-17 (IL-17) and RANKL and on the other hand, inhibited expression of transcription factor RORγt, a main regulator of IL-17/Th17 pathway. Study of mice deficient for PPARγ confirmed its major role in the development of the arthritic process since these mice developed spontaneously arthritis. Of interest arthritis in these mice is associated with increased number of synovial mast cells able to produce IL-17 and their own differenciation factor, the SCF. Finally, we discussed the possible link between inflammatory arthritis and mastocytosis in a case report of a patient suffering from rheumatoid arthritis concomitant to systemic mastocytosis

INTRODUCTION: La tendinopathie de la coiffe des rotateurs (TCR) entraine au quotidien des douleurs et faiblesses musculaires et une diminution du contrôle moteur à l'épaule. OBJECTIFS: Les objectifs de cette étude étaient i) d'effectuer une revue de littérature pour identifier les méthodes de quantification de la proprioception de l'épaule utilisées en laboratoire et en clinique et d’en présenter les qualités métrologiques, ii) d'évaluer l'efficacité d’un programme d’entrainement neuro-musculaire en comparant son efficacité à réduire la douleur à l’épaule et en améliorer la fonction à celle obtenue par des soins usuels de physiothérapie. MÉTHODES: i) Une revue de 5 bases de données a été conduite d’octobre 2015 à juillet 2016 pour documenter les propriétés métrologiques de protocoles d’évaluation de la proprioception à l'épaule. Les études incluses ont été évaluées à l'aide de l’outil de contrôle QualSyst et de l'échelle COSMIN à 4 points. ii) Trente-trois soldats en service actif au sein des Forces armées canadiennes ont été assignés au hasard à 1) programme standardisé supervisé d’entrainement neuromusculaire et contrôle moteur (Exp) ou à 2) soins usuels de physiothérapie (Ctl). Les variables principales étaient les symptômes, la capacité fonctionnelle et les limitations physiques évalués avec le questionnaire Disabilities of the Arm, Shoulder and Hand (DASH) et la variable secondaire était l'indice Western Ontario Rotator Cuff (WORC). Toutes les variables ont été mesurées au départ (T0) et à 6 (T6) et 12 (T12) semaines après l'intervention. La comparaison des effets des interventions a été évaluée à l'aide d’une analyse per protocole (APP), analyse intention-traitement (AIT) et avec une analyse de variance à mesures répétées à 2 voies. RÉSULTATS: i) Vingt et une études (n = 407 participants, 553 épaules) ont été retenues. Les études analysées confirment d'excellents scores méthodologiques avec l’outil QualSyst (88,1 ± 9,9%) et de bons scores avec le COSMIN pour la fidélité (71,1%) et un score de qualité modérée à faible (50%) pour la validité de critère. Les coefficients de corrélation intraclasse (CCI) pondérés pour la fidélité intraévaluateur étaient les plus élevés pour le sens du positionnement articulaire passif et la kinesthésie soit 0,92 ± 0,07 (n = 214) et 0,92 ± 0,04 (n = 74), respectivement. Le mouvement et l'outil les plus fidèles sont la rotation interne à 90 ° d'abduction (CCI = 0,88 ± 0,01 (n = 53)) et le dynamomètre (CCI = 0,92 ± 0,88 (n = 225)). Aucune étude n’a rapporté d’indices de sensibilité au changement. ii) Aucune interaction significative (p ≥ 0,101) de groupe × temps (p ≥ 0,101) n'a été démontrée. Par contre, nous avons observé un effet de temps significatif (p <0,001) pour le questionnaire DASH et l'indice WORC. CONCLUSION: Ces données préliminaires suggèrent que les deux approches proposées conduisent à des améliorations comparables. L'utilisation d'une intervention de groupe axée sur l'exercice a le potentiel d'être aussi efficace qu'une approche un à un plus exigeante en terme de temps de traitement. Ces résultats permettront de fournir aux cliniciens des lignes directrices pour la mesure de la proprioception à l'épaule et l’utilisation d’une approche novatrice de traitement en groupe pour la TCR. Mots clés : Épaule, tendinopathie, contrôle moteur, proprioception, programme d'exercices, soins en physiothérapie
INTRODUCTION: The shoulder is the most mobile joint of the body which means that it heavily relies of an important level of neuromuscular control at all times. A rotator cuff (RC) complex provides stability to the shoulder and often times falls victim to injury, which can produce functional limitations during activities of daily living and work tasks. Individuals affected by an RC tendinopathy often have neuromuscular and proprioceptive deficits. OBJECTIVES: The objectives of this study are to (i) conduct a systematic review to identify methods of quantifying shoulder proprioception in a laboratory and clinical setting and to present the associated psychometric properties. (ii) To evaluate the effectiveness of a novel neuromuscular training program for the upper extremities versus one-on-one physiotherapy care (manual therapy, range of motion exercises, strengthening) for the reduction of shoulder pain and improvement in function with soldiers affected by an RC tendinopathy. METHODS: (i) A review of five databases was conducted from conception to July 2016 to identify studies that reported at least one psychometric property of a shoulder proprioception protocol. The included studies were evaluated using the QualSyst checklist and the 4-point COSMIN scale. (ii) Thirty-three military personnel with the Canadian Armed Forces were randomly assigned to one of the following interventions: 1) Upper Extremity Neuromuscular Training Program; (2) usual physiotherapy care. The main outcomes included symptoms and functional capacity assessed using the Disability of the Arm, Shoulder, and Hand (DASH) questionnaire. A secondary outcome included the Western Ontario Rotator Cuff (WORC) Index. Outcome measures were evaluated at baseline (T0) and 6 (T6) and 12 (T12) weeks post-intervention. The effects of the interventions were evaluated using repeated 2-way variance measures (ANOVAs) for a per-protocol analysis and intention-to-treat. RESULTS: i) Twenty-one studies were included, resulting in 407 participants and 553 evaluated shoulders (n). The weighed intraclass correlation coefficients (ICC) for intra-rater reliability were highest for passive joint position sense and kinesthesia, ICC = 0.92 ± 0.07 (n = 214) and ICC = 0.92 ± 0.04 (n = 74), respectively. The most reliable direction of movement and equipment used were internal rotation at 90° abduction, ICC = 0.88 ± 0.01 (n = 53), and the dynamometer, ICC = 0.92 ± 0.88 (N = 225). ii) No significant group (p ≥ 0.1) or group × time interactions (p ≥ 0.1) were found; though a statistically significant time effect (p < 0.001) was established for the DASH questionnaire and WORC Index. Our preliminary data suggests a marginally better improvement with the control group with all outcomes over 12 weeks. CONCLUSION: The evaluation of shoulder proprioception is most reliable when using a passive protocol with an isokinetic dynamometer for internal rotation at 90° shoulder abduction. The preliminary results of our pilot RCT suggest that both groups statistically improved with a time effect, but that the usual care group further demonstrated clinically significant gains. The results of this study will provide clinicians with potential guidelines for measuring shoulder proprioception in a clinical setting, as well as an innovative approach to group therapy that is potentially less costly and equally as effective as conventional one-on-one physiotherapy. Key words (4-6) : Shoulder, tendinopathy, motor control, proprioception, exercise program, physiotherapy care

INTRODUCTION : La tendinopathie de la coiffe des rotateurs (CR) entraîne de la douleur et des limitations fonctionnelles qui seraient expliquées en partie par une perturbation du contrôle neuromusculaire de l’épaule. L’entrainement sensorimoteur a été démontré efficace pour rééduquer le contrôle neuromusculaire suite à cette atteinte. Chez des populations neurologiques, l’ajout de stimulation anodale transcrânienne par courant direct (a-tDCS) à un entrainement sensorimoteur permet d’améliorer plus rapidement la condition des patients. Ainsi, l’ajout de l’a-tDCS pourrait optimiser l’efficacité de l’entrainement sensorimoteur à la suite d’une tendinopathie de la CR. OBJECTIF : Comparer un groupe recevant un programme de réadaptation centré sur l’entrainement sensorimoteur et l’a-tDCS, à un groupe recevant le même programme mais avec une a-tDCS placébo. MÉTHODOLOGIE : Quarante adultes présentant une tendinopathie de la CR ont pris part aux 4 évaluations (0, 3, 6, 12 semaines) et au programme de réadaptation de 6 semaines (incluant éducation, entrainement sensorimoteur et renforcement musculaire) de cet essai clinique randomisé à triple insu (participants, physiothérapeute traitant, évaluateur). Les symptômes et limitations fonctionnelles (questionnaires Disability of the Arm, Shoulder and Hand [DASH] et Western Ontario Rotator Cuff [WORC]) et la distance acromiohumérale (DAH ; mesures échographiques à 0°, 45°, 60° d’élévation du bras) étaient les variables à l’étude. L’a-tDCS était positionnée au-dessus du cortex moteur controlatéral à la douleur (stimulation 1,5 mA pour 30 minutes) et appliquée pendant l’entrainement sensorimoteur. RÉSULTATS : Une amélioration statistiquement significative aux DASH et WORC à 3, 6 et 12 semaines et de la DAH à 45° et 60° à 6 semaines chez les deux groupes a été démontrée (effet Temps P < 0,05). Toutefois, aucune différence entre les groupes n’a été observée dans cette amélioration pour toutes les variables (interaction Groupe X Temps P > 0,43) CONCLUSION : L’ajout de l’a-tDCS ne semble pas améliorer l’efficacité de l’entrainement sensorimoteur pour les personnes atteintes d’une tendinopathie de de la CR.
BACKGROUND: Rotator cuff (RC) tendinopathy results in pain and functional limitations, and these deficits can be explained, in part, by an alteration of shoulder motor control. For treatment of RC tendinopathy, sensorimotor training has been shown to be effective to reduce symptoms and improve function, as well as optimize shoulder motor control. Anodal transcranial direct current stimulation (a-tDCS), an electrostimulation technique known to modulate the motor cortex excitability, has been shown to enhance the effects of sensorimotor training in neurological populations. The addition of a-tDCS during a rehabilitation program centered on sensorimotor training could enhance motor learning associated with sensorimotor training and thus improve treatment outcome. OBJECTIVE: To compare a group receiving a rehabilitation program centered on sensorimotor training with a-tDCS to a group receiving the same rehabilitation program with sham a-tDCS. METHODS: Forty adults with RC tendinopathy part in the 4 evaluation sessions (0, 3, 6, 12 weeks) and the 8 supervised physiotherapy treatments during the 6-week rehabilitation program (education, sensorimotor training, strengthening) of this triple-blind randomized control trial (evaluator, physiotherapist and participants). Outcome measures were symptoms and functional limitations (Disability of the Arm, Shoulder and Hand [DASH] and the Western Ontario Rotator Cuff [WORC] index), as well as acromiohumeral distance (AHD; ultrasonographic measurement at 0° and 60° of elevation arm). A-tDCS (1.5 mA for 30 minutes) was applied during sensorimotor training on the motor cortex contralateral to the side of pain. RESULTS: Both groups showed significant improvement in DASH and WORC at 3, 6 and 12 weeks and in AHD at 45° and 60° at 6 weeks (P < .05). However, no significant Group-by-Time interaction was observed for all outcomes (P > .43). CONCLUSION: Results do not demonstrate any added effects of a-tDCS during a rehabilitation program in individuals with RC tendinopathy.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2016-2017
Soixante-neuf coureurs ayant un syndrome fémoropatellaire (SFP) ont participé à une session d’évaluation pendant laquelle les symptômes et limitations fonctionnelles, la force musculaire, les chaussures de course, la cinématique et la cinétique de course et l’état radiologique du genou atteint ont été évalués. Pendant la technique de course habituelle, l’utilisation de chaussures montrant un niveau de minimalisme plus important tel qu’objectivé par l’Indice minimaliste était associée à une cadence des pas plus élevée ainsi qu’un angle d’inclinaison du pied et une force à l’articulation fémoropatellaire moindres, qui représentent des variables clés dans le traitement du SFP selon la littérature actuelle. Des modifications au patron de course habituel ont permis de diminuer la douleur de façon immédiate chez une portion des coureurs, en lien avec une réduction de la cinétique fémoropatellaire. Chez les attaqueurs du talon, le fait d’augmenter la cadence, de transférer vers une attaque de l’avant-pied et de courir sans bruit ont été les modifications les plus efficaces, en comparaison avec l’augmentation de la cadence et la course sur l’avant-pied chez les attaqueurs non-talon. Les coureurs ont ensuite été assignés à un programme de réadaptation d’une durée de 8 semaines parmi (1) éducation sur les modifications d’entraînement en fonction des symptômes; (2) programme d’exercices en plus de la composante d’éducation; (3) modifications au patron de course en plus de la composante d’éducation. Les trois programmes ont mené à des améliorations significatives sur les niveaux de symptômes et de limitations fonctionnelles. Cependant, bien que les mécanismes sous-jacents aux modifications du patron de course et au programme d’exercices aient bel et bien été modifiés, l’ajout de telles composantes à l’éducation n’a pas procuré de bénéfice supplémentaire à une intervention impliquant seulement l’éducation. Globalement, 78% des coureurs ont atteint le critère de succès clinique au suivi 3 mois après la fin de l’intervention. La combinaison du niveau de symptômes et de limitations fonctionnelles, de la force des extenseurs du genou et de l’intégrité du tendon rotulien a montré la meilleure capacité à prédire le succès clinique suite à une intervention mettant l’emphase sur l’éducation chez cette cohorte de coureurs ayant un SFP.
Sixty-nine runners with patellofemoral pain (PFP) took part in a baseline assessment during which their level of symptoms and function, lower limb strength, running shoes, running kinematics and kinetics as well as radiological outcomes were evaluated. During the habitual running pattern, the use of footwear showing a greater level of minimalism as indicated by the Minimalist Index was associated with outcomes that have previously been suggested to treat PFP in runners, namely greater step rate, lower foot inclination angle and lower patellofemoral joint kinetics. Running gait modifications, which were linked with decreased patellofemoral joint kinetics, were efficient in immediately decreasing symptoms in a subset of runners. In rearfoot strikers, the most efficient modifications were increasing step rate, forefoot striking and running softer, while non-rearfoot strikers benefited from increasing step rate and forefoot striking. Runners were then assigned to one of three 8-week rehabilitation programs among (1) education on training modifications based on symptoms; (2) an exercise program in addition to the education component; (3) gait retraining in addition to the education component. All programs led to significant improvements in the levels of symptoms and functional limitations. Even though gait retraining and exercises improved their targeted mechanisms, their addition to education did not provide additional benefits. Globally, 78% reached clinical success at the follow-up 3 months after the end of the program. A combination of the level of symptoms and function, knee extensors strength and patellar tendon integrity best predicted clinical success of runners with PFP following an intervention focused on education.

L’objectif principal de ce travail était d’évaluer les situations à risque de TMS chez les utilisateurs de fauteuil roulant manuel (FRM). Pour cela un indice d’inconfort articulaire biomécanique basé sur une cotation par logique floue a été créé. Il fut ensuite utilisé dans trois situations d’usage courant du FRM : propulsion, transfert et franchissement. L’objectif secondaire de ce travail était d’identifier les articulations les plus délétères au sein de chaque activité. L’étude 1 a permis de mettre en évidence que l’Inconfort Articulaire est moyen lors de la propulsion sur sol plat et augmente avec la pente. L’étude 2 souligne que la stratégie de positionnement du tronc lors d’un transfert par pivot n’influence pas le niveau de risque déjà important du transfert mais que le niveau d’inconfort varie entre les deux bras. Enfin la troisième étude a permis de mettre en évidence un niveau de risque plus important au cours du franchissement d’obstacle que lors de la propulsion. La montée des roues arrière étant la phase la plus exigeante. L’analyse des activités de la vie quotidienne a pour objectif d’évaluer les AVQ les plus délétères pour les utilisateurs de FRM afin « d’orienter » l’utilisation du FRM pour préserver leurs MS en limitant les activités les plus à risques. L’Indice d’Inconfort Articulaire focal de chaque activité a permis de mettre en évidence les articulations les plus à risques au cours de chaque activité : le poignet et l’épaule. La prévalence importante des TMS chez les utilisateurs de FRM et la survenue possible tout au long de leur vie nécessite la mise en place d’un suivi avec pour objectif premier de prévenir l’apparition des TMS
The main objective of this work was to evaluate MD risk situations in manual wheelchair users (MWU). To do a biomechanical joint discomfort index based on a fuzzy quote was created. It was then used in three common use cases of MWU: propulsion, transfer and curb ascent. The secondary objective of this study was to identify the most deleterious joints within each activity.The study 1 helped highlight the discomfort Articular is medium during propulsion on level ground and increases with the slope. The study 2 emphasizes that the positioning strategy of the trunk during a pivot transfer does not affect the already high level of risk transfer but the level of discomfort varies between the two arms. Finally, the third study to show a higher level of risk in the curb ascent that during propulsion. The rise of the rear wheels is the most demanding phase.Analysis of the daily activities (DA) aims to assess the most deleterious DA for MWU in order to "guide" the MW use to preserve their UL by limiting the most risky activities. The focused articular discomfort index of each activity helped to highlight the most at-risk joints in each activity: the wrist and shoulder. The high prevalence of MDs among MWU and possible occurrence throughout their lifetime requires the establishment of a monitoring with the primary objective to prevent the development of MDs. We observed in these studies that the level of risk varies from one skill to another as well as joint stress. However, to be complete analysis of the risk level should be taking into account environmental aspects

Les ménisques ont une structure fibro-cartilagineuse avec une organisation particulière des fibres collagènes réalisant un maillage au sein duquel se trouve la substance riche en eau et en acide hyarulonique. Ces fibres sont divisées en trois groupes : des fibres collagènes à direction circonférentielle qui rejoignent les cornes ventrales et dorsales, des fibres collagènes à direction radiale s'étendant de la zone périphérique au bord libre, des fibres obliques qui s'entrecroisent avec les précédentes. L'étude biomécanique du tissu méniscal sur 29 échantillons de ménisques porcins en compression avec de faibles déformations et une vitesse de compression constante retrouve un module de Young variable en fonction de la direction de la compression. Celui de la direction verticale est deux fois plus élevé que celui des directions radiale et circonférentielle. L'ensemble des tests retrouve un comportement anisotropique du tissu méniscal lié directement à son ultrastructure collagénique

Future changes in the incidence and prevalence of OA are difficult to predict. As incidence and prevalence rise with increasing age, extending life expectancy will result in greater numbers with OA. Actually, usual therapeutic approaches are really restricted because of important side effects with long-term use. Therefore, there is a need to develop improved formulations which are well tolerated, biocompatible and biodegradable. Ideally, these new treatments should be able to deliver locally sufficient amount of anti-inflammatory or analgesic drugs into the site of arthritic inflammation while stabilizing or better restoring the mechanical integrity of the joint. In this way, the objective of this project is to develop slow-release gels that are sterile, injectable, characterized by viscoelastic properties and capable to sustain the in situ release of both hydrophilic and lipophilic drugs. The intraarticular delivery combined to sustained-release property should be interesting to reduce the number of injection required while prolonging the local drug activity over weeks. For that purpose, glycerol monooleate (GMO), also called “monolein” was selected for its capacity to form highly viscous crystalline phase structures upon contact with an aqueous fluid (e.g. synovial fluid).

In the first step of this work, it was decided to develop and characterize hydro-lipidic gels based on the use of monolein and hyaluronic acid in order to provide in vitro sustained release of hydrophilic drugs such as clonidine and lipophilic drugs such as betamethasone. Initially, a compatibility study was performed on the main ingredients selected in order to check that there were not physico-chemical incompatibilities, which could be deleterious regarding to their stability in formulation. Then, the development of hydro-lipidic gels was initiated by considering on the first hand the solubility of each ingredient and on the other hand the syringeability, the rheological properties and the in vitro dissolution profiles obtained for the developed formulations. The objective of this preformulation program was to identify potential candidates that presented suitable syringeability while being able to sustain the release of drugs over weeks and being characterized by interesting viscoelastic properties for the long-term management of osteoarthritis. Moreover, several methods of quantification and characterization were developed in order to allow the physico-chemical properties (rheology, syringeability, water uptake, stability and dissolution profiles) of the developed formulations to be studied.

Results of the compatibility study showed that the concomitant use of monolein, hyaluronic acid and clonidine/betamethasone is not contraindicated. Next, the preformulation program allowed many injectable drug delivery systems to be prepared. However, the carrier that best meets our needs was composed of 10,0 % (wt/wt) absolute ethanol ;15,0 % propylene glycol (wt/wt) ;15,0 % (wt/wt) water ;55,0 % (wt/wt) de monolein ;5,0 % (wt/wt) purified soybean oil ;0,03 % (wt/wt) α-tocophérol and 7,5 mg/g sodium hyaluronate (1.9 MDa). This carrier assured suitable syringeability and rheological properties. Indeed, it presented marked pseudoplastic flow behavior that allowed relatively fast injection through a narrow needle, followed by an increase in viscosity upon contact with aqueous fluids to obtain an in vitro sustained release of hydrophilic and lipophilic drugs over a few weeks. As a consequence, it was assumed that this carrier should be able to jellify in situ upon contact with physiological fluid such as synovial fluid. Then, according to EMA recommendations, a fast and easy manufacturing process that could be applied in a cleanroom at industrial scale was validated in our Laboratory. Finally, according to these promising results obtained in vitro, a stability study was performed on the carrier alone and containing clonidine or betamethasone according to ICH recommendations described for products intended for storage in a refrigerator. In that purpose, several parameters such as the quantification of drugs, the pH, the molecular weight of hyaluronic acid, the dissolution profiles of drugs and the rheological properties of the formulations were recorded depending on time and conditions of storage. This stability study showed clearly the importance to adjust the pH value of the formulation. Indeed, it was demonstrated that a pH value of 6.5, adjusted with diluted NaOH, allowed the stability of the formulation to be significantly improved. During this first step of this project, our Laboratory initiated two new collaborations. On the first hand, collaboration with the Laboratory of Professor Siepmann (University of Lille 2 – Faculty of Pharmacy) was started for their expertise on mathematical modeling. On the other hand, collaboration with the Laboratory of Professor Jerôme (ULg – Faculty of sciences) was started for their expertise on macromolecular chemistry and more particularly on rheological properties.

In the second step of this work, it was decided to evaluate in vitro the safety and the efficiency of the developed carrier and formulations containing clonidine or betamethasone. In this way, it was suggested to test selected drugs and potential candidates formulations on equine polymorphonuclear leukocytes (PMN) by measuring the production of reactive oxygen species (ROS) by PMNs stimulated or not with phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA). For that purpose, our Laboratory initiated a new collaboration with the Laboratory of Professor Serteyn (ULg – Faculty of veterinary) for their expertise on equine PMNs and quantification of (ROS) produced in particular in inflammatory diseases.

This in vitro study has shown that no pro-inflammatory effect appeared by incubating carrier with unstimulated PMNs in comparison with the control assay. However, the production of ROS was quickly and considerably decreased when stimulated cells were placed in contact with carrier regardless on the incorporation of clonidine or betamethasone. This observation demonstrated that developed carrier provided a strong antioxidant effect, certainly by trapping the ROS produced. These results were very promising because that antioxidant effect of carrier could inhibit oxidative damages and might consequently potentiate the prevention of inflammatory conditions. Concerning the clonidine and betamethasone, only the last one provided significant inhibition of the ROS activity.

Finally, by considering the very promising results obtained with the in vitro study on PMNs, an in vivo study on rabbits, which seemed to be the most appropriate small animal model for this kind of intraarticular formulations, was performed to evaluate the toxicity and the efficiency of the developed carrier and formulation containing betamethasone. Therefore, our Laboratory started collaboration with the unit of research in osteo-articular pathologies (UROC) of Pr. Henrotin (ULg) for their expertise in animal models, in particular rabbits with osteoarticular pathologies such as osteoarthritis. For this purpose, this in vivo study was outsourced by TNO (Delft, Holland) and was designed as follow: (i) 0.9 % saline buffered (n=8); (ii) carrier (n=8); (iii) formulation containing betamethasone (n=8); (iv) Durolane® (n=8) a marketed product of HA. Surprisingly, it seemed that the control group (saline buffered) presented macroscopical and histological scores that were globally low according to literature. As a consequence, it was difficult to conclude about the efficiency of the developed treatments by considering only this pilot study. However, it is important to note that it seemed that the expected viscoelastic protection of the carrier to prevent the degradation of articular cartilage was not optimal regardless on the incorporation of betamethasone. Nevertheless, the histological analyses of synovial membranes from each treated groups demonstrated that there was no pro-inflammatory reaction. This meant that all formulations tested were well tolerated despite of the apparition of lumps (in 37.5 % of treated rabbits) that are probably due to both the high volume injected (900 µL) and an excessive and unexpected in situ water uptake of developed formulations based on GMO. However, this lack of rejection of the developed carrier could be very important since it allowed new perspectives to be considered. For example, other articular disorders could be targeted by incorporating drugs, for which in situ sustained release or mechanical protection could be beneficial.

Our laboratory is member of a collaborative project "JOINT-AIC" from BioWin and is supported by a grant from the Walloon Region. The development of analytical methods, the evaluation of physico-chemical properties and finally the preparation of sterile batches of formulations based on GMO intended for in vitro and in vivo studies were performed in the Laboratory of Galenic and Biopharmacy of the Faculty of Pharmacy of ULB./L’arthrose est une pathologie dont la prévalence et le coût ne font qu’augmenter dans notre société vieillissante. Les moyens thérapeutiques actuels étant fort limités suite à de sérieux effets secondaires à long terme, il existe réellement un besoin médical important de développer de nouveaux traitements locaux qui soient bien tolérés, biocompatibles et biodégradables. Idéalement, ceux-ci devraient être actifs au niveau du processus inflammatoire ou de la douleur tout en étant capable de stabiliser, voire de restaurer, l’intégrité mécanique de l’articulation.

Dans cette optique, l’objectif de ce projet a été de développer des systèmes hydrolipidiques stériles, injectables et viscoélastiques qui soient capables de prolonger in situ la libération de principes actifs hydrophiles et lipophiles. Cette caractéristique devait permettre de réduire le nombre d’injections nécessaires dans le cadre du traitement symptomatique de l’arthrose et de maintenir l’effet des composés sur un minimum de quatre à six semaines. Cette étude entre dans le cadre du projet JOINT-AIC entièrement financé par le programme BioWin de la Région Wallonne. Le développement, la validation des méthodes analytiques, l’évaluation des propriétés physico-chimiques ainsi que la préparation stérile des lots de formulation destinés aux tests in vitro et in vivo ont été réalisés au sein du Laboratoire de Galénique et Biopharmacie de la Faculté de Pharmacie de l’ULB.

Au cours de ce projet, il a donc fallu dans un premier temps développer et caractériser des formulations hydrolipidiques à base de monoléine et d’acide hyaluronique permettant une libération in vitro prolongée de principes actifs tels que la clonidine (hydrophile) et le dipropionate de bétaméthasone (lipophile). Une étude de compatibilité a ainsi été préalablement réalisée afin de s’assurer qu’aucun des constituants principaux de la formulation ne présentaient d’incompatibilité physico-chimique qui pourrait être délétère vis-à-vis de leur stabilité en formulation. Ensuite, le développement de préparations hydro-lipidiques a été initié en tenant compte, d’une part de la solubilité des différents composants et, d’autre part de l’injectabilité, des propriétés rhéologiques et des profils de libération de la clonidine obtenus à partir des gels développés. Cette étude visait à obtenir une composition de référence qui soit à la fois injectable et capable de libérer un principe actif hydrophile sur plusieurs jours, voire plusieurs semaines, tout en possédant des propriétés rhéologiques intéressantes dans le cadre d’une viscosupplémentation articulaire. Enfin, un protocole de fabrication en milieu aseptique a été développé et plusieurs méthodes pour étudier les propriétés physico-chimiques des gels développés telles que la rhéologie, l’injectabilité, l’indice de gonflement, la stabilité et les profils de libérations ont été mises en place.

Les résultats ont montré qu’aucune incompatibilité ne semblait exister entre les trois composés majeurs de notre préparation, la monoléine, l’acide hyaluronique et la clonidine. Le développement des formulations nous a ensuite permis d’obtenir de nouveaux systèmes hydrolipidiques stériles et injectables à délivrance prolongée. Le véhicule qui remplissait au mieux nos objectifs était composé de 10,0% (m/m) d’éthanol ;de 15,0% de propylène glycol (m/m) ;de 15,0% (m/m) d’eau ;de 55,0% (m/m) de monoléine ;5,0% (m/m) d’huile de soja purifiée ;0,03% (m/m) d’α-tocophérol, de 7,5 mg/g d’HA et son pH était ajusté à 6,5 avec du NaOH 1N. Ce véhicule a montré un intérêt réel dans le cadre du développement de préparations biodégradables et biocompatibles pour le traitement de pathologies articulaires.En effet, cette composition présentait un écoulement de type pseudoplastique et des propriétés rhéologiques qui lui procuraient une bonne injectabilité. De plus, cette formulation a démontré in vitro une excellente capacité à gélifier au contact de fluides aqueux et à ralentir efficacement sur plusieurs semaines la libération des différents principes actifs incorporés (clonidine et dipropionate de bétaméthasone). Nous pouvions, dès lors, envisager que celle-ci serait capable de gélifier in situ au contact d’un fluide physiologique tel que le liquide synovial. Ensuite, suivant les recommandations de l’EMA, nous avons décidé d’utiliser l’association d’une filtration stérilisante et d’une préparation en milieu aseptique pour obtenir des formulations qui répondaient aux exigences en matière de préparation parentérale. C’est ainsi qu’un protocole de fabrication stérile de nos gels a été développé par nos soins en vue d’une éventuelle mise à l’échelle industrielle. Enfin, une étude de stabilité sur une année, suivant les normes ICH décrites pour des formulations destinées à être conservées au frigo, a été réalisée sur différents véhicules développés et contenant soit la clonidine, soit le dipropionate de bétaméthasone. Dans cette optique, plusieurs paramètres, tels que le dosage en principe actif, l’évolution du pH et du poids moléculaire de HA, le profil de libération ainsi que la rhéologie des formulations ont été évalués au cours du temps aux différentes conditions de conservation testées. Cette étude a permis de démontrer toute l’importance d’ajuster le pH de la préparation pour prévenir l’hydrolyse de l’HA, et cela indépendamment de l’incorporation de principe actif. Ainsi, il a pu être montré que l’ajustement du pH du véhicule à 6,5 à partir de NaOH dilué permettait d’améliorer considérablement la stabilité de la formulation puisqu’aucune modification significative de ses différents paramètres physico-chimiques et teneurs n’a été observée après un an de conservation à 5 et à 25 °C (60% HR) mais également après six mois à 30 °C (65% HR). Au cours de cette première partie, deux collaborations ont été initiées, l’une avec le Laboratoire du Prof. Siepmann de l’Université de Lille 2 et l’autre avec le Prof. Jerôme de l’Université de Liège. Avec l’aide du Prof. Siepmann, il a été possible de mettre au point un modèle mathématique pour caractériser les profils de libération des principes actifs à partir des différents véhicules développés. Le Prof. Jerôme a, quant à elle, mis à notre disposition un rhéomètre qui a permis d’approfondir nos connaissances sur les propriétés rhéologiques et viscoélastiques des formulations.

Ensuite, la seconde partie de notre travail a consisté à évaluer la tolérance, ainsi que l’efficacité des principes actifs sélectionnés et des formulations développées, à travers un modèle in vitro de cellules de l’inflammation (neutrophiles équins). Cette étude avait pour objectif d’évaluer deux aspects importants de la formulation :d’une part vérifier l’absence de réaction pro-inflammatoire qui pourrait être in vivo destructrice vis-à-vis du véhicule ainsi que des tissus environnants, et d’autre part vérifier l’effet anti-inflammatoire propre à la clonidine et au dipropionate de bétaméthasone seuls et en formulation. Cette étude a été réalisée avec la collaboration du Laboratoire du Prof. Serteyn de l’Université de Liège.Cette étude in vitro a démontré que les cellules restaient viables au moins pendant quatre heures lorsqu’elles étaient exposées à la matrice épurée de ses solvants. Ensuite, de manière surprenante, il a même pu être démontré que le véhicule permettait à la fois de prévenir et de réduire significativement la production des espèces réactives de l’oxygène (ROS) par les neutrophiles équins lorsque ceux-ci étaient stimulés au phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA). Cette propriété peut être d’un grand intérêt dans le cadre de la prise en charge de l’arthrose car cette activité antioxydante pourrait permettre d’inhiber les dommages oxydatifs générés par les ROS et ainsi prévenir les dommages liés au développement du processus inflammatoire et qui peut, à long terme, s’avérer délétère pour les tissus environnants tels que le cartilage. Cette propriété du véhicule semble trouver son origine dans la monoléine qui, de par sa composition en alpha-tocophérol (200 ppm), présente également une activité antioxydante vis-à-vis des ROS. Toutefois, une action synergique liée à l’HA, à l’huile de soja ou à l’alpha-tocophérol incorporés aux formulations, n’est pas à exclure. Enfin, parmi les deux principes actifs sélectionnés, seul le dipropionate de bétaméthasone a montré une inhibition significative de la production des ROS.

Enfin, en tenant compte des résultats obtenus sur cellules, une étude in vivo pilote a été réalisée sur base d’un modèle de lapins. Cette étude visait à vérifier la tolérance ainsi que l’efficacité en prophylaxie de l’arthrose du véhicule développé ainsi que de la formulation contenant le dipropionate de bétaméthasone. Dans ce but, quatre groupes d’animaux (n=8) ont été constitués pour chacun des traitements testés :(i) groupe témoin :0,9 % tampon salin pH 7,4 ;(ii) véhicule à base de GMO développé; (iii) véhicule contenant du dipropionate de bétaméthasone ;(iv) groupe référence :Durolane®. Cette étude a été réalisée avec l’aide du Laboratoire du Prof. Henrotin de l’Université de Liège. L’hébergement des animaux ainsi que les actes chirurgicaux ont, quant à eux, été sous-traités par TNO (Delft, Pays-Bas).

De manière étonnante, il s’est avéré que le groupe contrôle présentait des scores macroscopique et histologique globalement peu élevés par rapport à ce qui est rapporté dans la littérature. Compte tenu de cette observation, il est difficile de se prononcer, sur base uniquement de cette étude, sur l’efficacité des différents traitements testés. Toutefois, il faut reconnaître que l’effet protecteur attendu pour le véhicule vis-à-vis de la dégradation du cartilage ne semble pas optimal et cela indépendamment de l’incorporation de dipropionate de bétaméthasone. Par ailleurs, l’étude des membranes synoviales a permis de démontrer qu’il n’y avait aucune différence significative en termes d’inflammation et de structure entre le groupe contrôle et les différents groupes traités. Ce qui signifie qu’aucun rejet n’a été observé vis-à-vis des formulations et que celles-ci ont, par conséquent, été bien tolérées malgré la formation de masses liées probablement au volume important injecté (900 µL) et au gonflement in situ du produit chez 37,5 % des lapins. Cette observation est importante puisqu’elle permet d’envisager de nouvelles perspectives telles que l’incorporation d’autres principes actifs pouvant éventuellement viser d’autres pathologies articulaires et pour lesquels une libération prolongée ou une protection mécanique du principe actif in situ serait bénéfique.

Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques
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La douleur à l’épaule touche environ 20% de la population. Parmi les douleurs à l’épaule, la tendinopathie de la coiffe des rotateurs est l’atteinte la plus fréquente. À ce jour, les mécanismes impliqués dans la rémission de la tendinopathie sont encore peu connus. Ce projet visait à évaluer l’efficacité d’une intervention axée sur l’entrainement moteur et évaluer l’impact de cette intervention sur la distance acromiohumérale (DAH). Vingt-cinq participants souffrant d’une tendinopathie de la coiffe des rotateurs ont pris part à une intervention axée sur l’entrainement moteur. L’intervention comptait dix traitements en physiothérapie en plus d’un programme d’exercices à domicile et s’échelonnait sur six semaines. À la suite de l’intervention, les participants souffrant de tendinopathie ont vu leur niveau de douleur et d’incapacité diminuer significativement. De plus, la DAH a augmenté significativement lors de l’élévation du membre supérieur. Les résultats de cette étude démontrent un potentiel de l’utilisation de l’entrainement moteur en physiothérapie dans le traitement des tendinopathies de la coiffe des rotateurs.
Shoulder pain affects more than 20% of the population. Amongst shoulder pathologies, rotator cuff (RC) tendinopathy is the more prevalent cause of pain. However, little is known about the underlying mechanisms that lead to healing of such pathology. The current project aimed at assessing the efficacy of a physiotherapy intervention centered on movement training and assessing the impact of such intervention on the acromiohumeral distance (AHD). Twenty-five subjects suffering from unilateral RC tendinopathy underwent the intervention. The intervention consisted of ten supervised physiotherapy sessions and a home exercise program over a 6-week period. Following the intervention there was a significant decrease in pain and disability levels. Further, a significant increase in AHD during arm elevation was observed. The results of the present study suggest potential for motor training as a useful approach in physiotherapy for the treatment of RC tendinopathies.

The most frequent sequelae following an obstetric brachial plexus lesion without complete functional recovery concern the impaired shoulder rotation movements and the associated structural changes of the growing glenohumeral joint.

This pathology is often unrecognized and may lead to a limitation in active movements, a pathologic and less efficient motion pattern in the affected limb, and the development of a severely incongruent and dysplastic glenohumeral joint prone to further arthrosis.

Hypothesis

Glenohumeral dysplasia after obstetric brachial plexus lesion has multiple etiologies: A hypothetic obstetric trauma may precede the motor imbalance, due to the initial palsy and prevalent recovery of the medial rotators of the shoulder.

The correction of the muscular imbalance, by neurotization of the lateral rotators (supra- and infraspinatus muscle) using a local nerve transfer or by a later muscle transfer surgery, improves function, seems to prevent the development of joint dysplasia and limits the articular deformities once they are present.

The early (peripartal) glenohumeral subluxation must be recognized and treated immediately to prevent the development of a severe joint contracture and dysplasia.

Material and methods

Two retrospective and one prospective study evaluate how surgery may correct the muscular imbalance.

In a first series of 65 children, we analyse the recovery of the supra- and infraspinatus muscle after a nerve transfer onto the suprascapular nerve.

In a second retrospective analysis on 114 children, we study the outcome after secondary surgery (anterior joint release, modified Hoffer muscle transfer) dedicated to improve active and passive lateral rotation of the shoulder.

A prospective study of 50 magnetic resonance (MRI) scans of the glenohumeral joint describes the articular deformities.

Finally, 10 children presenting a very early glenohumeral subluxation have undergone a closed orthopaedic reposition and plaster immobilisation and were followed for a minimum of 2 years.

Results

In the first group, neurotization of the suprascapular nerve has been performed either by a dorsal or a ventral approach at a mean age of 14 months. The mean follow up is of 3 years and the improvement in aLR(ABD) is 68°and only 25°in aLR(ADD). None of these children with improved active lateral rotation of the shoulder developed clinical signs of a glenohumeral dysplasia within the follow up period.

Among the 114 children operated between 6 months and 44 years with a shoulder release, 74 had an isolated release procedure, 40 an associated tendon transfer or a suprascapular neurotization. The mean improvement in passive lateral rotation with the arm adducted (pLR (ADD)) was 60°. Active lateral rotation was possible in 63 % of children who underwent an isolated joint release.

The Hoffer muscle transfer was performed in 29 children and improved the aLR (ABD) by 60° (mean postoperative follow-up of 30 months). No signs of severe glenohumeral dysplasia developed in these children later on.

The prospective study of 50 consecutive MRI scans in children presenting at the consultation with a rotatory imbalance of their shoulder, as a sequel from obstetric brachial plexus palsy (Bahm et al. 2007) shows 37 congruent joints, 10 dorsal subluxations, 2 dorsal luxations and one complete dislocation associated with the formation of an independent neoglenoid. The humeral head was deformed in 12 cases; the glenoid in 34 children (flat in 23, biconcave 7 times, convex 3 times).

The follow up of 2 years in 10 children who underwent an immediate closed reposition shows evidence of joint congruence with a limited (30°) pLR (ADD), definitely lower than after a surgical release.

Conclusion

Some osteo-articular deformities secondary to neuromuscular diseases are well described ;those following an obstetric brachial plexus lesion are insufficiently recognized. Their etiology is unclear.

At the level of the shoulder joint, these sequels might be very important.

Our neuroorthopaedic hypothesis concerning a multifactorial etiology and treatment strategy raises the need of an early and precise screening of the deforming forces to render normal biomechanics and function.

The surgical strategy includes the reconstruction of the responsible motor nerve and the improvement of the passive and active range of motion of the shoulder in lateral rotation

It seems to be efficient to limit the progression to severe glenohumeral dysplasia and further arthrosis.

Doctorat en Sciences médicales
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