Journal de recherche et de thérapie sur les cellules souches

Abstrait

Étude clinique des biomarqueurs cellulaires et humoraux circulants impliqués dans la régénération osseuse suite à des lésions traumatiques

Hans Gottlieb, Tobias W. Klausen, Martin Boegsted, Bo S. Olsen, Gunnar S. Lausten, Jens Kastrup, Julia S. Johansen, Mette Nyegaard, Karen Dybkaer et Hans E. Johnsen

Contexte : La cicatrisation des fractures comprend la formation de cartilage, de vaisseaux sanguins et d'os, ce qui implique la circulation de cellules progénitrices, de cytokines et de facteurs de croissance dans une homéostasie complexe de régénération tissulaire. Nous décrivons ici une étude clinique des variables cellulaires et humorales circulantes par une approche multiparamétrique dépendante du temps après des lésions traumatiques. Matériel et méthodes : Deux cohortes prospectives de 50 patients, avec fracture de la cheville ou de la hanche (cohorte 1) ou remplacements de hanche prévus (cohorte 2) ont été étudiées ainsi que des témoins sains du même âge. Des échantillons de sang ont été collectés en temps opportun pendant la période post-traumatique et analysés pour i) les sous-ensembles mésenchymateux non hématopoïétiques (CD45neg) par cytométrie de flux multiparamétrique (MFC), ii) le profilage global de l'expression génétique (GEP) par microarray et iii) les marqueurs inflammatoires sériques dont le facteur de croissance YKL-40 par immuno-essais (ELISA). Des analyses intégrées ont été réalisées pour identifier les modèles cellulaires et humoraux ayant un impact potentiel sur la régénération tissulaire. Résultats : Les taux post-traumatiques de globules blancs circulants, de sous-ensembles de progéniteurs immatures et de plaquettes ainsi que de YKL-40, d'IL-6 et de CRP variaient de manière biphasique et étaient corrélés au type de traumatismes. L'analyse MFC a identifié deux compartiments sanguins mineurs CD45neg qui exprimaient simultanément des degrés variables de CD105, CD133, CD73, VEGF-R, CD144 ou CD31, CD34, CD166, CXCR4, respectivement, ce qui confirme que les sous-ensembles mésenchymateux sont impliqués dans la guérison des fractures. L'analyse par microarray a identifié des changements post-traumatiques significatifs dans l'expression génétique de gènes spécifiques ayant une relation connue avec l'inflammation, la régénération osseuse et l'angiogenèse dans les cellules mononucléaires circulantes (MNC). La quantification ELISA de YKL-40 a révélé des changements post-traumatiques plus élevés chez les patients ayant subi un traumatisme de la hanche que chez les patients ayant subi une fracture de la cheville (MNC : p = 0,0006 ; YKL-40 : p = 0,0004). YKL-40 est également corrélé au type de traumatisme osseux, documenté par différents niveaux chez les patients ayant subi une arthroplastie chirurgicale de la hanche et des fractures traumatiques de la hanche (p = 0,005). Conclusions : La présente étude décrit une réponse cellulaire et humorale post-traumatique dépendante du temps après une arthroplastie de la hanche, des fractures de la cheville et de la hanche. Les données identifient et dénombrent les cellules progénitrices mésenchymateuses potentielles soutenant un rôle régénérateur. Enfin, l'analyse a documenté une corrélation entre le facteur de croissance YKL-40 et les traumatismes osseux le séparant de l'IL-6 et de la CRP. Ces observations peuvent être utilisées pour l'identification, l'isolement et la caractérisation futurs des cellules circulantes ayant un impact sur la régénération osseuse.