L’arthrose post-traumatique est l’une des principales causes d’invalidité dans le monde et représente 12 à 16 % des arthroses symptomatiques1. L’étalon-or actuel pour la prise en charge de l’arthrose terminale est l’arthroplastie totale du genou et de la hanche2 ou arthrodèse, comme dans le cas de l’arthrite tibiotalienne ou sous-talienne terminale. Bien qu’elle soit largement couronnée de succès, l’arthroplastie peut entraîner des complications coûteuses et morbides3. De plus, l’arthroplastie est moins souhaitable chez les patients de moins de 50 ans, étant donné le faible taux de survie sans révision de l’implant de 77 % à 83 %4,5. À l’heure actuelle, il n’existe aucun traitement approuvé par la FDA pour prévenir ou atténuer la progression de la PTOA.
La PTOA affecte l’ensemble de l’articulation, y compris le tissu synovial, l’os sous-chondral et le cartilage articulaire. Elle se caractérise par une dégénérescence du cartilage articulaire, une inflammation synoviale, un remodelage osseux sous-chondral et la formation d’ostéophytes 6,7. Le phénotype de la PTOA se développe via un processus complexe d’interaction entre le cartilage, la synoviale et l’os sous-chondral. La compréhension actuelle est que les lésions cartilagineuses conduisent à la libération de composants de la matrice extracellulaire (MEC) tels que le collagène de type 2 (COL2) et l’aggrécan (ACAN). Ces fragments de composants de l’ECM sont pro-inflammatoires et provoquent une production accrue d’IL-6, d’IL-1β et d’espèces réactives de l’oxygène. Ces médiateurs agissent sur les chondrocytes, provoquant une régulation à la hausse des métalloprotéinases matricielles (MMP), telles que MMP-13, qui dégradent le cartilage articulaire tout en diminuant la synthèse matricielle, conduisant à un environnement catabolique global pour le cartilage articulaire8. De plus, il existe des preuves d’une augmentation de l’apoptose des chondrocytes dans l’arthrose primaire et la PTOA 9,10. Le dysfonctionnement mitochondrial survient après une charge supraphysiologique du cartilage 11,12,13,14, ce qui peut entraîner une augmentation de l’apoptose des chondrocytes 12,15. L’amélioration de l’apoptose des chondrocytes a été associée à une augmentation de l’épuisement des protéoglycanes et du catabolisme cartilagineux et il a été démontré qu’elle précède les changements dans le cartilage et le remodelage osseux sous-chondral16,17,18.
Comme pour la plupart des maladies humaines, des modèles fiables et translationnels de PTOA sont nécessaires pour mieux comprendre la physiopathologie de la maladie et tester de nouvelles thérapies. Les grands animaux tels que les porcs et les canidés ont été utilisés dans les modèles de fracture intra-articulaire et d’impact de PTOA17,19, mais ils sont coûteux. Les modèles animaux plus petits, tels que les souris, les rats et les lapins, sont moins coûteux et sont utilisés pour étudier la PTOA générée par la déstabilisation articulaire, qui implique généralement une section chirurgicale du ligament croisé antérieur (LCA) et/ou une rupture du ménisque médial 20,21,22,23,24,25. Bien que les traumatismes articulaires puissent entraîner diverses conséquences, y compris une lésion ligamentaire26, une surcharge mécanique du cartilage se produit dans presque tous les cas.
Il existe de nouvelles preuves que la pathologie à l’origine du développement de la PTOA après une instabilité ligamentaire (comme dans la transection du LCA) et une lésion chondrale aiguë est due à des mécanismes distincts27. Par conséquent, il est important de développer des modèles de lésions directes du cartilage. Il existe actuellement un nombre limité de modèles d’impact générant des lésions ostéochondrales ou chondrales chez le rat et la souris28,29. Cependant, le cartilage murin n’est pas bien adapté pour générer des défauts chondrals isolés. En effet, le cartilage articulaire murin n’a que 3 à 5 couches cellulaires d’épaisseur et n’a pas de zones cartilagineuses superficielles, radiales et transitionnelles organisées, ainsi que l’épaisse couche de cartilage calcifié que l’on trouve chez les humains et les animaux de plus grande taille. Les modèles murins présentent également une résolution spontanée des défauts partiels du cartilage30,31. Par conséquent, nous avons choisi le lapin pour ce modèle d’impact car l’épaisseur et l’organisation de son cartilage sont similaires à celles des humains, et c’est le plus petit modèle animal qui permettra de délivrer un impact chondral cohérent qui se traduit par une PTOA. Des modèles chirurgicaux ouverts antérieurs d’impact sur le condyle fémoral chez le lapin ont utilisé un pendule32, un dispositif d’impaction cartilagineux à ressort portatif 33 et une tour de chute qui a permis la création d’impacteurs spécifiques au lapin34. Cependant, ces études manquaient de données in vivo. D’autres ont rapporté des données in vivo avec des dispositifs d’impact à pendule35, pneumatiques 36 et à ressort37 10, et ces études montrent un taux élevé de variabilité des taux de contrainte et de charge de pointe entre les méthodes. Pourtant, le domaine manque d’une approche cohérente pour modéliser de manière fiable les traumatismes cartilagineux aigus in vivo.
Le protocole actuel utilise un système basé sur une tour de chute pour fournir un impact constant sur le condyle médial postérieur du genou du lapin. Une approche postérieure du genou est utilisée pour exposer le condyle fémoral médial postérieur. Une broche Steinman est ensuite placée sur les condyles fémoraux, de la partie médiale à la partie latérale, dans l’alignement de la surface articulaire, et fixée à la plate-forme. Une fois fixée, une charge est délivrée au condyle fémoral médial postérieur. Cette méthode permet d’acheminer des lésions cartilagineuses constantes vers la surface portante du fémur distal du lapin.