Dynamics of Matrix Vesicle mineralization in human OA

La minéralisation du cartilage est un phénomène souvent observé dans l'arthrose, où elle contribue à la dégradation tissulaire en altérant les propriétés mécaniques du cartilage. Les vésicules matricielles (VM), sécrétées par les chondrocytes, ont été identifiées comme associée à ce processus. Cependant, leur rôle exact dans les mécanismes de minéralisation du cartilage humain, ainsi que leur comportement structural et fonctionnel, demeurent mal caractérisés. Ce travail de thèse a été entrepris afin de caractériser la capacité de minéralisation des VM isolées directement à partir de cartilage arthrosique humain. Une stratégie expérimentale pluridisciplinaire a été mise en œuvre, combinant des approches de biologie cellulaire et moléculaire, des analyses physico-chimiques, ainsi que des techniques avancées d'imagerie et de spectroscopie de force, avec notamment la microscopie à force atomique (AFM) en phase liquide. Ainsi, des mesures réalisées à l'échelle de la vésicule unique ont permis d'appréhender avec une grande précision la dynamique structurale et mécanique de la minéralisation. Une surface biomimétique originale a été conçue afin de permettre l'analyse des VM dans un environnement liquide, proche de leur milieu natif, tout en préservant leur intégrité structurelle. Les VM humaines ont été caractérisées individuellement, avant, pendant et après induction de la minéralisation par addition de calcium et d'ATP. Une augmentation progressive de leur diamètre hydrodynamique a été observée par diffusion dynamique de la lumière, ce qui suggère une croissance des VM ainsi qu'un phénomène d'agrégation, confirmé en AFM. Par ailleurs, l'AFM a permis de détecter une augmentation significative de leur diamètre équivalent et de leur rigidité sans altération de la membrane, indiquant un phénomène intravésiculaire. Ces données ont été confirmées par microscopie électronique, qui a révélé la présence d'un phosphate de calcium amorphe enrichi en substitutions ioniques. Par ailleurs, une forte hétérogénéité inter-vésiculaire a été mise en évidence suggérant l'existence de sous-populations spécialisées. Des résultats préliminaires laissent penser que cette hétérogénéité pourrait être liée à l'état de différenciation des chondrocytes d'origine. Ce travail pose les bases d'un modèle humain de minéralisation vésiculaire dans un contexte pathologique, et démontre que les VM jouent un rôle actif et dynamique dans l'initiation et la progression de la minéralisation. Ces résultats ouvrent des perspectives nouvelles pour la compréhension des mécanismes de minéralisation ectopique et pour le développement d'approches ciblant les VM dans l'arthrose.