Hysiopathologie de l'arthrose : rôle de la NADPH oxydase NOX 4 dans l'expression de la collagénase, MMP-1

par Laurent Grange

Thèse de doctorat en Sciences de la vie et de la santé

Sous la direction de Françoise Morel.

Soutenue en 2007

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015) .

mots clés

• Chondrocyte
• Protéolyse matricielle
• Arthrose
• Métalloprotéines
• Interleukines

Résumé

Les NADPH oxydases, Nox, sont les principaux médiateurs de la production des espèces réactives de l'oxygène, les ROS. Ces dérivés jouent un rôle essentiel dans les cellules et les tissus en tant qu'outil bactéricide, messager de signalisation ainsi que dans l'équilibre redox. Ils sont impliqués dans les pathologies inflammatoires, et les maladies du vieillissement. Le complexe de la NADPH oxydase des phagocytes est le prototype le mieux caractérisé ; gp91-phox sous-unité b du cytochrome b558 est la flavodéshydrogénase en charge du transfert d'électron depuis NADPH jusqu'à l'oxygène qui est réduit en anion O2. -. Les gènes codant des isoformes de gp91-phox (nox 1-5) ont été identifiés récemment dans les cellules non phagocytaires suggérant l'existence d'une famille de NADPH oxydases au caractère ubiquitaire. Nous cherchons à analyser le rôle des radicaux oxydants dans la dégénérescence cartilagineuse de l'arthrose et la nature de l'oxydase à l'origine de la production de ces dérivés réactifs de l'oxygène. Des chondrocytes humains immortalisés, lignée C20-A4, expriment Nox2 (gp91-phox) et ses partenaires principalement p22-phox et p67-phox, mais également l'oxydase Nox 4. Pour déterminer quelle est l'oxydase impliquée dans la synthèse de collagènases, Nox2 et Nox4 ont été surexprimées dans les chondrocytes C20-A4. Les cellules sont soumises à un stress cytokinique, Il1b. Puis la présence de la collagènase MMP-1 est évaluée par test ELISA dans le milieu de culture. Les résultats montrent que Nox 2 (la NAD(P)H oxydase des phagocytes) n'est pas impliqué dans la génération des ROS. Par contre, la synthèse des radicaux oxydants à partir de O2. - est significativement augmentée après la surexpression du gène codant Nox 4 dans les chondrocytes incubés en présence d'interleukine Il1b. On observe également dans ces conditions, une augmentation (x4) de la production de la collagènase, MMP-1 ce qui conduit à penser que les réactions de protéolyse matricielle engendrées dans l'arthrose pourraient être médiées par la NAD(P)H oxydase, Nox 4, en présence d'un stress cytokinique. La NAD(P)H oxydase, Nox 4, est proposée comme l'un des acteurs à l'origine de la dégénérescence cartilagineuse dans l'arthrose et pourrait être considérée comme une cible thérapeutique à atteindre.

Titre traduit

NAD(P)H oxidase activity of Nox4 in chondrocytes is both inducible and involved in collagenase expression

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Résumé

Reactive Oxygen Species (ROS) are regulators of redox-sensitive cell-signaling pathways. In osteoarthritis, human interleukin-1β is implicated in cartilage destruction through an ROS dependent matrix metalloproteinase production. To determine the molecular source of ROS production in the human IL-1β (hIL-1β)-sensitive chondrocyte immortalized cell line C-20/A4, we constructed transfected cells that overexpress NAD(P)H oxidases. Firstly, RT-PCR analysis showed that the C-20/A4 cell line expressed Nox2, Nox4, p22phox and p67phox. It was found that ROS production by C-20/A4 chondrocytes does not depend on PMA and ionomycin activation. This indicates that Nox2 was not involved in the production of ROS. In C-20/A4 cells which overexpress Nox4, hIL-1β stimulated ROS production three times more than the normal production of C-20/A4 cells. Moreover, there was a fourfold increase in the production of collagenase (MMP-1) by chondrocytes which overexpress Nox4. Interestingly, MMP-1 production in cells which overexpress Nox2 was not sensitive to hIL-1β. Our data suggest that under hIL-1β stimulation, C-20/A4 chondrocytes produce MMP-1 through a Nox4-mediated, ROS dependent pathway.