Arrêter la douleur de l’intérieur

Des cellules cartilagineuses « intelligentes » développées à l’Hôpital Shriners de St. Louis libèrent un médicament en cas de stress

Et si, au lieu de traiter la douleur postopératoire avec un comprimé ou une perfusion, on pouvait déclencher les cellules du patient pour la prévenir?

C’est l’un des objectifs d’un nouveau domaine de la médecine créé par des chercheurs du centre de recherche de l’Hôpital Shriners pour enfants de St. Louis.

Il s’agit de la « mécanogénétique », et sa première cible est de stopper les dommages causés par l’arthrose, une affection articulaire douloureuse. Les travaux des chercheurs de l’Hôpital Shriners de St. Louis et de son partenaire, la faculté de médecine de l’université de Washington, ont été publiés en ligne le 27 janvier dans la revue Science Advances.

« Les médicaments tels que l’ibuprofène et le naproxène, qui soulagent les douleurs articulaires et réduisent l’inflammation systémique, sont les principaux traitements de la douleur due à l’arthrose, mais il n’existe aucune thérapie qui prévienne réellement les dommages dans les articulations des patients atteints de cette forme débilitante d’arthrite », a déclaré le chercheur principal, Farshid Guilak, Ph.D., directeur du centre de recherche de l’Hôpital Shriners de St. Louis. « Grâce à la mécanogénétique, nous pouvons créer des cellules de cartilage qui répondent à la charge mécanique de l’articulation. Chaque fois que les cellules subissent ce stress, elles produisent un médicament biologique anti-inflammatoire pour réduire l’inflammation et limiter les dommages liés à l’arthrite. »

Cette nouvelle peut sembler un miracle pour les quelque 78 millions de personnes souffrant d’arthrite aux États-Unis, mais pour M. Guilak, il s’agit d’un point de repère dans plus de trois décennies de travaux visant à étudier ce qui arrive aux articulations lorsqu’elles sont soumises à une pression.

Guilak et son équipe ont d’abord mené des expériences en laboratoire en utilisant des cellules de cartilage de porc pour comprendre comment elles détectent une contrainte mécanique. Ces expériences ont révélé des voies clés dans les cellules qui répondent au stress, selon Robert J. Nims, docteur en médecine, chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Guilak et coauteur de l’étude.

Les cellules typiques répondent à ce stress en provoquant une inflammation, ce qui entraîne la dégradation du cartilage. Les cellules de cartilage développées dans ces expériences ont toutefois réagi en sécrétant un médicament anti-inflammatoire qui a bloqué les dommages causés au cartilage.

« Nous avons modifié des fragments d’ADN dans les cellules pour leur dire de faire quelque chose de différent de la normale lorsqu’elles détectent une charge », a déclaré M. Guilak. « C’est-à-dire, pour fabriquer un médicament contre l’arthrite. »

Ce médicament s’appelle anakinra, ou le nom de marque Kineret, qui est utilisé pour traiter la polyarthrite rhumatoïde et semble prometteur pour traiter l’arthrose qui survient à la suite d’une blessure articulaire. Des études antérieures ont montré que le médicament était sûr pour les patients, mais inefficace lorsqu’il était injecté une seule fois dans une articulation. M. Guilak pense que c’est parce que, pour être efficace, le médicament doit être libéré dans les articulations arthritiques sur de plus longues périodes.

Lara Pferdehirt, co-auteure principale, ingénieure biomédicale et assistante de recherche diplômée dans le laboratoire de Guilak, a déclaré que c’était comme allumer une lumière. « Avec une lampe, vous appuyez sur un interrupteur et une ampoule s’allume », a-t-elle déclaré. « Mais dans ce cas, l’interrupteur est la charge mécanique d’une articulation, et l’ampoule est le médicament anti-inflammatoire. »

Outre la réduction de l’inflammation dans les articulations arthritiques, le fait que des cellules spécifiques du cartilage ne délivrent le médicament qu’au moment et à l’endroit où il est nécessaire devrait permettre d’éviter les effets secondaires associés à l’administration à long terme d’un puissant anti-inflammatoire dans l’ensemble du corps. Ces effets secondaires peuvent inclure des douleurs d’estomac, des diarrhées, de la fatigue et la perte de cheveux.

Tout cela nous ramène à d’autres utilisations possibles des cellules qui peuvent être modifiées pour administrer naturellement des médicaments ou des traitements préventifs. Bien que cette technologie soit encore loin d’être disponible pour les patients, l’équipe de Guilak prévoit d’utiliser la mécanogénétique pour modifier d’autres types de cellules afin de produire différents médicaments. « Nous pouvons créer des cellules qui produisent automatiquement des médicaments antidouleur, des anti-inflammatoires ou des facteurs de croissance pour que le cartilage se régénère », a-t-il déclaré. « Nous pensons que cette stratégie pourrait servir de cadre pour faire ce que nous pourrions avoir besoin de faire pour programmer les cellules afin qu’elles délivrent des thérapies en réponse à une variété de problèmes médicaux. »