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International audience; Chondrosarcomas are malignant bone tumors. Their abundant cartilage-like extracellular matrix and their hypoxic microenvironment contribute to their resistance to chemotherapy and radiotherapy, and no effective therapy is currently available. MicroRNAs (miRNAs) may be an interesting alternative in the development of therapeutic options. Here, for the first time in chondrosarcoma cells, we carried out high-throughput functional screening using impedancemetry, and identified five miRNAs with potential antiproliferative or chemosensitive effects on SW1353 chondrosarcoma cells. The cytotoxic effects of miR-342-5p and miR-491-5p were confirmed on three chondrosarcoma cell lines, using functional validation under normoxia and hypoxia. Both miRNAs induced apoptosis and miR-342-5p also induced autophagy. Western blots and luciferase reporter assays identified for the first time Bcl-2 as a direct target of miR-342-5p, and also Bcl-xL as a direct target of both miR-342-5p and miR-491-5p in chondrosarcoma cells. MiR-491-5p also inhibited EGFR expression. Finally, only miR-342-5p induced cell death on a relevant 3D chondrosarcoma organoid model under hypoxia that mimics the in vivo microenvironment. Altogether, our results revealed the tumor suppressive activity of miR-342-5p, and to a lesser extent of miR-491-5p, on chondrosarcoma lines. Through this study, we also confirmed the potential of Bcl-2 family members as therapeutic targets in chondrosarcomas.

Cartilage is a non-innervated and non-vascularized tissue. It is composed of one main cell type, the chondrocyte, which governs homeostasis within the cartilage tissue, but has low metabolic activity. Articular cartilage undergoes substantial stresses that lead to chondral defects, and inevitably osteoarthritis (OA) due to the low intrinsic repair capacity of cartilage. OA remains an incurable degenerative disease. In this context, several dietary supplements have shown promising results, notably in the relief of OA symptoms. In this study, we investigated the effects of collagen hydrolysates derived from fish skin (Promerim®30 and Promerim®60) and fish cartilage (Promerim®40) on the phenotype and metabolism of human articular chondrocytes (HACs). First, we demonstrated the safety of Promerim® hydrolysates on HACs cultured in monolayers. Then we showed that, Promerim® hydrolysates can increase the HAC viability and proliferation, while decreasing HAC SA-β-galactosidase activity. To evaluate the effect of Promerim® on a more relevant model of culture, HAC were cultured as organoids in the presence of Promerim® hydrolysates with or without IL-1β to mimic an OA environment. In such conditions, Promerim® hydrolysates led to a decrease in the transcript levels of some proteases that play a major role in the development of OA, such as Htra1 and metalloproteinase-1. Promerim® hydrolysates downregulated HtrA1 protein expression. In contrast, the treatment of cartilage organoids with Promerim® hydrolysates increased the neosynthesis of type I collagen (Promerim®30, 40 and 60) and type II collagen isoforms (Promerim®30 and 40), the latter being the major characteristic component of the cartilage extracellular matrix. Altogether, our results demonstrate that the use of Promerim® hydrolysates hold promise as complementary dietary supplements in combination with the current classical treatments or as a preventive therapy to delay the occurrence of OA in humans.

National audience; L’arthrose est une pathologie dégénérative irréversible du cartilage articulaire. Différentes stratégies thérapeutiques ont été développées sans que l’on puisse actuellement la guérir. De nouvelles approches ont émergé comme la transplantation de chondrocytes autologues (TCA) initiée par Brittberg et ses collaborateurs en 1994. La TCA a permis le développement de plusieurs techniques d’ingénierie tissulaire permettant d’obtenir des organoïdes cartilagineux comme modèles d’étude du cartilage ou comme substitut biologique. Ces procédés restent perfectibles, entre autres du fait d’un phénomène de dédifférenciation chondrocytaire lors de l’indispensable phase d’amplification cellulaire. Il a été démontré l’intérêt de l’utilisation des chondrocytes fœtaux humains (CFH) de tête fémorale (TF) ou de genou comme source cellulaire. Du fait du processus d’ossification endochondrale, les foyers de CFH sont multiples. L’objectif de ce travail est de caractériser le phénotype de CFH issus de TF, de côtes (C) et de disques intervertébraux (DIV) en culture monocouche, ainsi que leur capacité de prolifération. Le potentiel de redifférenciation chondrocytaire des CFH est évalué en culture 3D, en hypoxie, en présence ou en absence du facteur chondrogénique, la « Bone Morphogenetic Protein-2 » (BMP-2) et ils sont comparés aux chondrocytes articulaires humains (CAH) adultes arthrosiques. Les résultats montrent une capacité de prolifération et de dédifférenciation différentes selon l’origine anatomique des CFH. Nous avons confirmé la capacité de redifférenciation des CFH. Par ailleurs, l’utilisation des CFH de DIV en présence de la BMP-2 semble la plus avantageuse. En accord avec les données de la littérature, nous avons également montré la supériorité des CFH vis-à-vis des CAH dans l’obtention d’organoïdes cartilagineux.

International audience; Articular cartilage is frequently altered upon trauma or in osteoarthritis (OA), a degenerative disease that is currently incurable. Cartilage tissue engineering/cell therapy offer new insights to cure these articular disorders. Since the first generation of cartilage tissue engineering led to a poor quality cartilage rich in the hyaline cartilage atypical type I collagen, it has been followed with improved generations. One way to improve these strategies was to diversify the cell type used. Mesenchymal stem cells (MSC) are considered as an interesting cell type in order to produce a hyaline cartilage substitute. This study aimed to compare umbilical cord blood (UCB) and bone marrow (BM) derived MSC. BM and UCB MSC were isolated and then amplified in monolayer culture. We characterized MSC by assessing their proliferative and multipotence capacities, and the presence of cluster of differentiation (CD) characteristic of MSC. Then, we compared MSC at their basal state and after a chondrogenic differentiation, which consisted of culture in hypoxia or normoxia in a biomaterial, with chondrogenic factors (BMP-2, TGF-ß1). Criteria used to compare MSC were the mRNA level and protein amount of several osteogenic (osteocalcin/Runx2), hypertrophic (type X collagen) and chondrogenic markers (type II collagen). Furthermore, we analysed the extracellular matrix(ECM) composition/structure by immunochemistry.

International audience

National audience; Articular cartilage is a tissue characterized by its poor intrinsic capacity for self-repair. This tissue is frequently altered upon trauma or in osteoarthritis (OA), a degenerative disease that is currently incurable. Consequently, cartilage markers, such as type II collagen, are degraded whereas atypic molecules, such as type I collagen, are newly synthetized. Another essential phenomenon occurring in OA is the upregulation of HtrA1, a serine protease targeting upstream receptors of signalling pathways involved in the synthesis of articular cartilage markers. OA incurs considerable economic loss for the equine sector. In the view to develop new therapies for humans and horses, significant progress in tissue engineering has led to the emergence of new generations of cartilage therapy. Matrix-associated autologous chondrocyte implantation is an advanced 3D cell-based therapy that holds promise for cartilage repair. The aim of this study is to improve the autologous chondrocyte implantation strategy by enhancing the chondrogenic differentiation of mesenchymal stem cells (MSCs) in order to increase the type II collagen/ type I collagen ratio.

International audience

Articular cartilage is a tissue with low intrinsic repair abilities. Therefore, repeated traumas lead to cartilage degradation and ultimately, to the emergence of osteoarthritis (OA). Current therapies aim to reduce pain, inflammation and to prevent the progression of OA. Thus, treatment of equine chondral lesions is of major importance since locomotor disorders are the main causes of poor performance and early retirement of the athlete horses. In addition, the horse is an animal model with the most human-like articular cartilage and, therefore, represents the best relevant model to study human chondral lesions and arthropathies. In this context, our study focused on developing new strategies for the treatment of chondral lesions based on the chondrogenic differentiation of equine mesenchymal stem cells (MSC) in order to produce an in vitro neo-synthetized cartilaginous substitute, which could be implantable in the chondral lesion site. Thus, we first isolated and characterized equine MSC derived from bone marrow (BM) and umbilical cord blood (UCB). Then, we have differentiated MSC by culturing them for 14 days in hypoxia or normoxia, in a biomaterial (types I / III collagen sponges), in the presence of BMP-2 and TGF-β1 and siRNA targeting type I collagen and HtrA1, two atypical hyaline cartilage molecules overexpressed in OA. Although this protocol allowed us to obtain a cartilaginous substitute composed of large amounts of hyaline cartilage markers such as type II collagen and aggrecan, the presence of type I collagen persisted. We therefore tried to optimize the protocol by extending the culture time, using TGF-β3, and modifying the RNA-interference strategy. We have concluded on the beneficial effect of the lengthening of the culture to 28 days and the effectiveness of the chondrogenic factors initially used. Nevertheless, the RNA-interference strategy still remains perfectible. Finally, we compared the quality of the neo-synthetized cartilaginous substitute according to the source of MSC used. BM-MSC seem to be the most suitable, but the protocol we used is probably not the most effective for inducing UCB-MSC differentiation. In a complementary part, although these results are very preliminary, we have shown that the MSC secretome could be a tremendous tool to improve current therapies of chondral lesions. Overall, the results obtained make it possible to look ahead with optimism, in order to obtain future efficient cartilage tissue engineering therapies, both in equine and human medicines.; Le cartilage articulaire est un tissu possédant une faible capacité de réparation intrinsèque. Dès lors, la répétition de traumatismes articulaires induit un microenvironnement propice à la dégradation du cartilage et, in fine, l’émergence de l’arthrose. Les traitements utilisés à l’heure actuelle visent uniquement à soulager la douleur, réduire l’inflammation et la progression de l’arthrose. Ainsi, le traitement des lésions chondrales équines revêt une importance majeure puisque les affections locomotrices constituent la première cause de baisse de performances et d’arrêt prématuré de la carrière du cheval sportif. De plus, le cheval est le modèle animal qui possède le cartilage articulaire le plus semblable à celui de l’Homme et, en conséquence, représente un modèle d’étude pertinent pour les lésions chondrales humaines. Dans ce contexte, notre étude s’est attachée à développer de nouvelles stratégies pour le traitement des lésions chondrales basées sur la différenciation chondrogénique de CSM en vue de produire in vitro un substitut cartilagineux implantable en site articulaire. Ainsi, nous avons d’abord isolé et caractérisé des CSM équines à partir de prélèvements de moelle osseuse (MO) et de sang de cordon ombilical (SCO), puis, nous avons réalisé la différenciation en cultivant les CSM durant 14 jours en hypoxie ou normoxie au sein d’un biomatériau (éponges de collagène de types I/III), en présence de BMP-2 et TGF-β1 et de siRNA ciblant le collagène de type I et HtrA1, molécules atypiques du cartilage hyalin. Bien que ce protocole nous ait permis d’obtenir un substitut cartilagineux riche en marqueurs du cartilage hyalin comme le collagène de type II et l’agrécane, la présence du collagène de type I persistait. Nous avons donc tenté d’optimiser le protocole en allongeant le temps de culture, en utilisant le TGF-β3, et en modifiant la stratégie d’interférence par l’ARN. Cette étape nous a permis de conclure sur l’effet bénéfique de l’allongement de la culture à 28 jours et l’efficacité des facteurs chondrogéniques initialement utilisés. Néanmoins, la stratégie d’interférence par l’ARN demeure encore perfectible. Finalement, nous avons comparé la qualité du substitut cartilagineux obtenu après différenciation en fonction de la source de CSM utilisée. Les CSM de MO semblent les plus adaptées mais le protocole que nous avons utilisé n’est probablement pas le plus efficace pour induire la différenciation des CSM de SCO. Dans une partie complémentaire, bien que ces résultats soient préliminaires, nous avons montré que le sécrétome des CSM pourrait être un formidable outil afin d’améliorer le traitement des lésions chondrales. Dans leur ensemble, les résultats obtenus permettent d’avoir un regard optimiste concernant la mise en place de thérapies cellulaire et tissulaire du cartilage, aussi bien en médecine équine qu’humaine.

Articular cartilage is a tissue with low intrinsic repair abilities. Therefore, repeated traumas lead to cartilage degradation and ultimately, to the emergence of osteoarthritis (OA). Current therapies aim to reduce pain, inflammation and to prevent the progression of OA. Thus, treatment of equine chondral lesions is of major importance since locomotor disorders are the main causes of poor performance and early retirement of the athlete horses. In addition, the horse is an animal model with the most human-like articular cartilage and, therefore, represents the best relevant model to study human chondral lesions and arthropathies. In this context, our study focused on developing new strategies for the treatment of chondral lesions based on the chondrogenic differentiation of equine mesenchymal stem cells (MSC) in order to produce an in vitro neo-synthetized cartilaginous substitute, which could be implantable in the chondral lesion site. Thus, we first isolated and characterized equine MSC derived from bone marrow (BM) and umbilical cord blood (UCB). Then, we have differentiated MSC by culturing them for 14 days in hypoxia or normoxia, in a biomaterial (types I / III collagen sponges), in the presence of BMP-2 and TGF-β1 and siRNA targeting type I collagen and HtrA1, two atypical hyaline cartilage molecules overexpressed in OA. Although this protocol allowed us to obtain a cartilaginous substitute composed of large amounts of hyaline cartilage markers such as type II collagen and aggrecan, the presence of type I collagen persisted. We therefore tried to optimize the protocol by extending the culture time, using TGF-β3, and modifying the RNA-interference strategy. We have concluded on the beneficial effect of the lengthening of the culture to 28 days and the effectiveness of the chondrogenic factors initially used. Nevertheless, the RNA-interference strategy still remains perfectible. Finally, we compared the quality of the neo-synthetized cartilaginous substitute according to the source of MSC used. BM-MSC seem to be the most suitable, but the protocol we used is probably not the most effective for inducing UCB-MSC differentiation. In a complementary part, although these results are very preliminary, we have shown that the MSC secretome could be a tremendous tool to improve current therapies of chondral lesions. Overall, the results obtained make it possible to look ahead with optimism, in order to obtain future efficient cartilage tissue engineering therapies, both in equine and human medicines., Le cartilage articulaire est un tissu possédant une faible capacité de réparation intrinsèque. Dès lors, la répétition de traumatismes articulaires induit un microenvironnement propice à la dégradation du cartilage et, in fine, l’émergence de l’arthrose. Les traitements utilisés à l’heure actuelle visent uniquement à soulager la douleur, réduire l’inflammation et la progression de l’arthrose. Ainsi, le traitement des lésions chondrales équines revêt une importance majeure puisque les affections locomotrices constituent la première cause de baisse de performances et d’arrêt prématuré de la carrière du cheval sportif. De plus, le cheval est le modèle animal qui possède le cartilage articulaire le plus semblable à celui de l’Homme et, en conséquence, représente un modèle d’étude pertinent pour les lésions chondrales humaines. Dans ce contexte, notre étude s’est attachée à développer de nouvelles stratégies pour le traitement des lésions chondrales basées sur la différenciation chondrogénique de CSM en vue de produire in vitro un substitut cartilagineux implantable en site articulaire. Ainsi, nous avons d’abord isolé et caractérisé des CSM équines à partir de prélèvements de moelle osseuse (MO) et de sang de cordon ombilical (SCO), puis, nous avons réalisé la différenciation en cultivant les CSM durant 14 jours en hypoxie ou normoxie au sein d’un biomatériau (éponges de collagène de types I/III), en présence de BMP-2 et TGF-β1 et de siRNA ciblant le collagène de type I et HtrA1, molécules atypiques du cartilage hyalin. Bien que ce protocole nous ait permis d’obtenir un substitut cartilagineux riche en marqueurs du cartilage hyalin comme le collagène de type II et l’agrécane, la présence du collagène de type I persistait. Nous avons donc tenté d’optimiser le protocole en allongeant le temps de culture, en utilisant le TGF-β3, et en modifiant la stratégie d’interférence par l’ARN. Cette étape nous a permis de conclure sur l’effet bénéfique de l’allongement de la culture à 28 jours et l’efficacité des facteurs chondrogéniques initialement utilisés. Néanmoins, la stratégie d’interférence par l’ARN demeure encore perfectible. Finalement, nous avons comparé la qualité du substitut cartilagineux obtenu après différenciation en fonction de la source de CSM utilisée. Les CSM de MO semblent les plus adaptées mais le protocole que nous avons utilisé n’est probablement pas le plus efficace pour induire la différenciation des CSM de SCO. Dans une partie complémentaire, bien que ces résultats soient préliminaires, nous avons montré que le sécrétome des CSM pourrait être un formidable outil afin d’améliorer le traitement des lésions chondrales. Dans leur ensemble, les résultats obtenus permettent d’avoir un regard optimiste concernant la mise en place de thérapies cellulaire et tissulaire du cartilage, aussi bien en médecine équine qu’humaine.

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