Comment fonctionne le cartilage – et pourquoi il ne peut pas se réparer lui-même

Chaque fois que vous pliez un genou, faites pivoter une épaule ou tournez la tête, une fine couche de tissu blanc et brillant absorbe les chocs et permet aux os de glisser les uns contre les autres sans friction. Ce tissu est le cartilage articulaire, et il est remarquablement efficace dans son rôle – jusqu'à ce qu'il soit endommagé. Une fois que le cartilage s'use, le corps n'a presque aucune capacité à le régénérer.

Cette limitation biologique est au cœur de l'arthrose, la maladie articulaire la plus courante de la planète. Selon une analyse systématique publiée dans The Lancet Rheumatology, environ 595 millions de personnes vivaient avec l'arthrose dans le monde en 2020 – une augmentation de 132 % depuis 1990. On prévoit que ce nombre approchera le milliard d'ici 2050. Le genou est l'articulation la plus fréquemment touchée, représentant quelque 365 millions de cas.

De quoi est fait le cartilage

Le cartilage articulaire est un tissu conjonctif spécialisé composé d'un seul type de cellule : les chondrocytes. Ces cellules se trouvent à l'intérieur de minuscules poches appelées lacunes, enchâssées dans une matrice extracellulaire dense de fibres de collagène et de protéoglycanes. La matrice confère au cartilage sa combinaison unique de force et d'élasticité, lui permettant d'absorber des forces de compression représentant plusieurs fois le poids corporel d'une personne lors d'activités quotidiennes comme la marche ou la montée d'escaliers.

Le cartilage est organisé en zones distinctes, chacune ayant une orientation différente du collagène. La zone superficielle a des fibres alignées parallèlement à l'articulation, résistant au cisaillement. Les couches plus profondes ont des fibres orientées verticalement, résistant à la compression. Cette architecture est précisément conçue par la nature – et extrêmement difficile à reproduire.

Pourquoi il ne peut pas se réparer lui-même

La plupart des tissus du corps guérissent grâce à une séquence bien rodée : le sang afflue vers le site de la lésion, apportant de l'oxygène, des cellules immunitaires et des facteurs de croissance qui déclenchent la réparation. Le cartilage saute tout ce processus car il n'a pas de vaisseaux sanguins. Il est avasculaire, ce qui signifie que les chondrocytes reçoivent des nutriments uniquement par diffusion lente à partir du liquide synovial qui baigne l'articulation.

Cela crée une cascade de problèmes. Sans apport sanguin, il n'y a pas de réponse inflammatoire pour lancer la guérison. Sans inflammation, il n'y a pas de recrutement de cellules souches ou de cellules progénitrices sur le site de la lésion. Et comme les chondrocytes sont enfermés à l'intérieur de leurs lacunes dans une matrice dense, ils ne peuvent pas migrer pour combler un défaut comme les cellules de la peau se déplacent sur une plaie. Le cartilage manque également de drainage lymphatique et d'apport nerveux, ce qui limite encore la conscience du corps et sa réponse à la lésion.

Le résultat est que même les petits défauts du cartilage ont tendance à persister et à s'agrandir progressivement. Le stress mécanique se concentre autour des bords du défaut, accélérant la dégradation. Au fil des ans, la couche protectrice s'amincit jusqu'à ce que l'os frotte contre l'os – la douleur caractéristique de l'arthrose avancée.

Options de traitement actuelles

Étant donné que le cartilage ne peut pas se régénérer de lui-même, les traitements actuels se concentrent sur la gestion des symptômes plutôt que sur l'inversion des dommages. La physiothérapie, la gestion du poids et l'exercice renforcent les muscles autour d'une articulation et peuvent réduire la douleur. Les médicaments anti-inflammatoires aident à contrôler les poussées. Lorsque les approches conservatrices échouent, les chirurgiens peuvent effectuer une microfracture – en perçant de minuscules trous dans l'os sous le cartilage pour libérer des cellules de la moelle osseuse – mais cela produit du fibrocartilage, un substitut plus rugueux et plus faible qui a tendance à se décomposer en quelques années.

Pour les cas graves, la chirurgie de remplacement articulaire reste la solution la plus fiable. Les chirurgiens aux États-Unis seulement effectuent plus de 790 000 remplacements de genou par an. Les articulations artificielles durent en moyenne de 15 à 20 ans, mais elles ne sont pas idéales pour les patients plus jeunes et actifs qui peuvent survivre à l'implant.

La course à la régénération du cartilage

Les scientifiques poursuivent de multiples stratégies pour surmonter l'obstination biologique du cartilage. L'une des percées récentes les plus prometteuses est venue de Stanford Medicine, où des chercheurs ont identifié une protéine appelée 15-PGDH qui augmente avec l'âge et supprime la régénération du cartilage. Lorsqu'ils ont bloqué cette protéine chez des souris âgées, les chondrocytes sont revenus à un état plus jeune et ont commencé à produire un nouveau cartilage sain – sans nécessiter de greffes de cellules souches. Des échantillons de cartilage humain provenant de chirurgies de remplacement du genou ont montré des signes précoces de régénération après exposition au même traitement.

D'autres approches comprennent l'implantation de chondrocytes cultivés en laboratoire dérivés de cellules souches pluripotentes induites, l'utilisation d'échafaudages bioactifs ensemencés de cellules souches mésenchymateuses et l'exploitation de vésicules extracellulaires appelées exosomes pour délivrer des signaux anti-inflammatoires directement aux articulations endommagées. La bio-impression tridimensionnelle est également explorée pour fabriquer des constructions de cartilage spécifiques au patient avec l'architecture en couches précise dont le cartilage naturel a besoin.

Aucune de ces thérapies n'a encore atteint une utilisation clinique généralisée, mais le rythme de la découverte s'accélère. Pour les centaines de millions de personnes dont les articulations s'usent silencieusement, la question de savoir pourquoi le cartilage ne peut pas se guérir lui-même pourrait bientôt avoir une suite plus encourageante : comment la science a appris à le faire essayer.