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Obesity is one of the risk factors for hip or knee osteoarthritis (OA), since mechanical overload on weight-bearing joints activates chondrocytes and accelerates cartilage degeneration. Surprisingly, obesity and overweight also contribute to hand OA due to a systemic effect involving the pro-inflammatory and -degenerative role of some adipokines, secreted by adipose tissue, as well as some joint cells. Obesity-induced OA is now included in a larger phenotype termed "metabolic GA", since OA is associated with various parameters of the metabolic Ssyndrome (including type-2 diabetes) and excess cardiovascular mortality related to this disease. Early-onset OA should lead to suspect a potential metabolic syndrome. Weight loss strategies remain a valuable therapeutic approach to prevent OA and reduce its symptoms, and must be associated with physical activity to allow for optimal outcomes.

Osteoarthritis is a whole joint disease including: cartilage, synovial tissue, subchondral bone, ligaments, muscles, and tendons. Cartilage is the main target tissue of the disease. Mechanical stress is a key regulator in osteoarthritis development and progression. Inflammation is a key regulator in osteoarthritis development and progression. The weight of genetic factors, mechanical stress, inflammation, and hormonal status is variable from a joint to another.

Non steroidal anti-inflammatory drugs have the highest rate of prescription in the world due to their efficacy in counteracting inflammation, pain, fever and blood clot (with low-dose aspirin). This therapeutic class has been recently widen by a new family of NSAID, namely COX-2 selective inhibitors or coxibs. A 50%-reduction in the rate of gastric ulcers and bleeding has been achieved with coxibs. However, some questions remain unanswered yet, such as the cardiovascular issue with coxibs. Although the tolerability of NSAIDs is generally good, some well-established good clinical practices avoid the rare unexpected events which could sparsely occurred.

Osteoarthritis is the most frequent joint disease and is characterized by cartilage degradation, inflammation of the synovium and bone remodeling. The low-grade inflammation in osteoarthritis induces the release of alarmins (damage associated molecular pattern: DAMPS). These molecules are released into the extracellular media in response to tissue damage or stress and bind to the Toll Like receptors (TLR2, TLR4) expressed by innate immunity cells. The laboratory has identified protein 14-3-3ε which shares many characteristics with alarmins. The aim of this work is to determine the role of 14-3-3ε as an alarmin in osteoarthritis by studying its effects on the different cell types of the joint; chondrocytes, macrophages and fibroblast like synoviocytes and to determine whether the receptors of innate immunity, TLR2 and TLR4 are involved in its action. The recombinant protein 14-3-3ε induces pro-inflammatory effects on human synovial membrane explants as well as on the two cell types of the synovium, synoviocytes and macrophages. 14-3-3ε polarizes the macrophages towards a pro-inflammatory M1 phenotype. Inhibition or absence of TLR2 and TLR4 in cultures of murine and human chondrocytes or macrophages causes a significant decrease in the effects of 14-3-3ε. Taken together, these results identify 14-3-3ε as a new alarmin involved in osteoarthritis. The identification of new alarmins and the understanding of their pathophysiological mechanisms represent potential therapeutic strategies in osteoarthritis.; L’arthrose se caractérise par une dégradation du cartilage, une inflammation de la membrane synoviale et un remodelage osseux. L’inflammation présente dans l’arthrose induit la libération des alarmines (damage associated molecular pattern : DAMPS). Ces molécules sont libérées dans le milieu extracellulaire en cas de lésions tissulaires ou de stress et se lient aux récepteurs Toll Like (TLR2, TLR4) exprimés par les cellules de l’immunité innée. Le laboratoire a identifié la protéine 14-3-3ε qui partage de nombreuses caractéristiques avec les alarmines. L’objectif de ce travail est de déterminer le rôle d’alarmine de 14-3-3ε dans l’arthrose en étudiant ses effets sur les différents types cellulaires de l’articulation ; les chondrocytes, macrophages et synoviocytes fibroblast like et déterminer si les récepteurs de l’immunité innée, TLR2 et TLR4 sont impliqués dans son action. La protéine 14-3-3ε recombinante induit des effets pro-inflammatoires sur les explants de membranes synoviales humaines ainsi que sur les deux types cellulaires qui la composent, les synoviocytes et macrophages. Elle polarise les macrophages vers un phénotype pro-inflammatoire M1. L’inhibition ou l’absence de TLR2 et TLR4 dans des cultures de chondrocytes ou macrophages murins et humains provoque une diminution significative des effets de 14-3-3ε. L’ensemble de ces résultats désigne la protéine 14-3-3ε comme une nouvelle alarmine impliquée dans l’arthrose. L’identification de nouvelles alarmines et la compréhension de leurs mécanismes physiopathologiques représentent de potentielles stratégies thérapeutiques dans l’arthrose.

Osteoarthritis is the most frequent joint disease and is characterized by cartilage degradation, inflammation of the synovium and bone remodeling. The low-grade inflammation in osteoarthritis induces the release of alarmins (damage associated molecular pattern: DAMPS). These molecules are released into the extracellular media in response to tissue damage or stress and bind to the Toll Like receptors (TLR2, TLR4) expressed by innate immunity cells. The laboratory has identified protein 14-3-3ε which shares many characteristics with alarmins. The aim of this work is to determine the role of 14-3-3ε as an alarmin in osteoarthritis by studying its effects on the different cell types of the joint; chondrocytes, macrophages and fibroblast like synoviocytes and to determine whether the receptors of innate immunity, TLR2 and TLR4 are involved in its action. The recombinant protein 14-3-3ε induces pro-inflammatory effects on human synovial membrane explants as well as on the two cell types of the synovium, synoviocytes and macrophages. 14-3-3ε polarizes the macrophages towards a pro-inflammatory M1 phenotype. Inhibition or absence of TLR2 and TLR4 in cultures of murine and human chondrocytes or macrophages causes a significant decrease in the effects of 14-3-3ε. Taken together, these results identify 14-3-3ε as a new alarmin involved in osteoarthritis. The identification of new alarmins and the understanding of their pathophysiological mechanisms represent potential therapeutic strategies in osteoarthritis., L’arthrose se caractérise par une dégradation du cartilage, une inflammation de la membrane synoviale et un remodelage osseux. L’inflammation présente dans l’arthrose induit la libération des alarmines (damage associated molecular pattern : DAMPS). Ces molécules sont libérées dans le milieu extracellulaire en cas de lésions tissulaires ou de stress et se lient aux récepteurs Toll Like (TLR2, TLR4) exprimés par les cellules de l’immunité innée. Le laboratoire a identifié la protéine 14-3-3ε qui partage de nombreuses caractéristiques avec les alarmines. L’objectif de ce travail est de déterminer le rôle d’alarmine de 14-3-3ε dans l’arthrose en étudiant ses effets sur les différents types cellulaires de l’articulation ; les chondrocytes, macrophages et synoviocytes fibroblast like et déterminer si les récepteurs de l’immunité innée, TLR2 et TLR4 sont impliqués dans son action. La protéine 14-3-3ε recombinante induit des effets pro-inflammatoires sur les explants de membranes synoviales humaines ainsi que sur les deux types cellulaires qui la composent, les synoviocytes et macrophages. Elle polarise les macrophages vers un phénotype pro-inflammatoire M1. L’inhibition ou l’absence de TLR2 et TLR4 dans des cultures de chondrocytes ou macrophages murins et humains provoque une diminution significative des effets de 14-3-3ε. L’ensemble de ces résultats désigne la protéine 14-3-3ε comme une nouvelle alarmine impliquée dans l’arthrose. L’identification de nouvelles alarmines et la compréhension de leurs mécanismes physiopathologiques représentent de potentielles stratégies thérapeutiques dans l’arthrose.

Osteoarthritis (OA) is a whole-joint disease characterized by progressive destruction of articular cartilage involving abnormal communication between subchondral bone and cartilage. Our team identified 14-3-3ε protein as a subchondral bone soluble mediator altering cartilage homeostasis. This protein acts as a potent stimulatory factor of MMP-3 and MMP-13 involved in the degradation of cartilage matrix in OA. CD13/APN, potential receptor of this protein, was identified on the surface of chondrocytes. The aim of this study was to investigate its involvement in chondrocytes response to 14-3-3ε. CD13/APN invalidation, using the siRNA strategy and blocking antibodies, reduces significantly the catabolic effect induced by 14-3-3ε in chondrocytes. APN activity was identified in chondrocytes but found unchanged following stimulation with 14-3-3ε. Then, we have revealed the presence of a direct interaction between 14-3-3ε and CD13/APN through the SPR (Surface Plasmon Resonance) and the Biacore system. Using biotin-labeled 14-3-3ε, we have shown that 14-3-3ε is able to bind to the surface of chondrocytes in a manner that is dependent on CD13/APN. It was then necessary to identify the putative motifs involved in this interaction. We therefore used in silico modelling studies which have identified the phosphorylated residue Y582, belonging to the E579FNYVW584 sequence of CD13/APN, as a critical residue for its binding to 14-3-3ε. This thesis work suggest that CD13 plays its receptor role to bind 14-3-3ε and transmit its signal in chondrocytes to induce a catabolic phenotype similar to that observed in OA. Thus, 14-3-3ε-CD13 interaction could be a novel therapeutic target in OA.; L’arthrose est la pathologie articulaire la plus fréquente, caractérisée par une destruction progressive du cartilage articulaire et impliquant une communication anormale entre l'os sous-chondral et le cartilage. Notre équipe a identifié la protéine 14-3-3ε comme un médiateur soluble secrété par l’os et capable d’altérer l'homéostasie du cartilage en stimulant l’expression de MMP-3 et MMP-13, deux métalloprotéases impliquées dans la dégradation du cartilage au cours de l’arthrose. CD13/APN, récepteur potentiel pour cette protéine, a été mis en évidence à la surface des chondrocytes murins et humains. Le but de cette étude était d’étudier son implication dans la réponse des chondrocytes à 14-3-3ε. L’invalidation de CD13/APN par des siRNA ou des anticorps bloquants, réduit significativement l’effet catabolique chondrocytaire induit par 14-3-3ε. Les chondrocytes articulaires possèdent une activité APN mais elle n’est pas modifiée en présence de 14-3-3ε. Nous avons mis en évidence la présence d’une interaction directe entre 14-3-3ε et CD13/APN grâce à la technologie SPR (Surface Plasmon Resonance) et le système Biacore. En utilisant 14-3-3ε marquée à la biotine, nous avons montré que 14-3-3ε est capable de se lier à la surface des chondrocytes via CD13/APN. Nous avons donc eu recours ensuite aux études de modélisation in silico qui ont permis d’identifier le résidu Y582 phosphorylé appartenant à la séquence E579FNYVW584 de CD13/APN, comme résidu indispensable pour sa liaison à 14-3-3ε. Ce travail de thèse permet de mieux comprendre le mécanisme d’action de 14-3-3ε et propose l’interaction entre 14-3-3ε et CD13 comme une nouvelle cible thérapeutique dans l’arthrose.

Fibrocartilages are located in many places in the body, and there is a direct correlation between this location and there histology. They act as a stress load junction organ and, thereby, play a fundamental rule in musculoskeletal system. In between several types of fibrocartilages, one specific is called enthesis, which function is to fix tendons around the joint. Its natural ageing leads to the tearing of the tendon, decreasing range of motion. In order to evaluate the effect of several therapies on a ≪ aged ≫ enthesis, we first validate, in a small animal model, of enthesis lesion close to natural ageing, This model needed to provide limited healing and possibilities of assessing the healing rate after surgical repair. The model we validate in adult wistar rat, allows us to asses the global healing rate, after surgical repair of the tendon to the bone, following the mechanical destruction of the enthesis, This rate is close to human natural healing rate. By injecting, during surgical repair, chondrocytes in one group, Bone Marrow Derived Stem Cells in the other one, we demonstrate a statistically significant difference regarding global healing rate, load to failure, and histological regeneration at 45 days, Les fibrocartilages sont des tissus repartis largement dans l'organisme dont la structure histologique est étroitement liée à la fonction. Ils jouent un role fondamental dans la transmission des forces de compression ou de traction et sont un composant majeur de l' appareil musculo‐squelettique. Parmi les différents fibrocartilages se dégage l'enthèse qui vient attacher les tendons autour des articulations et dont le vieillissement aboutit à un arrachement des tendons. Afin d'étudier les possibilités thérapeutiques, nous avons developpé chez le petit animal, un modèle de lésion de l'enthèse qui se veut proche du vieillissement, afin de recréer un modèle translationnel le plus proche possible de la réalité clinique, ce modèle nous permettant d'évaluer le taux global de cicatrisation. Le modèle que nous avons développé nous a permis d'obtenir un taux de cicatrisation, après réparation chirurgicale d'une lésion de l'enthèse du tendon de rat, un taux de cicatrisation proche de celui obtenu en pratique clinique. En injectant, lors des réparations chirurgicales, des chondrocytes dans un groupe, et des cellules souches mésenchymateuses de la moelle osseuse dans l'autre nous avons montré une différence statistiquement significative en terme de taux global de cicatrisation, de résistance à l'arrachement, et de regénération histologique de l'enthèse à 45 jours