Le curcuma et la dégénérescence articulaire

Mis à jour : 22 juil. 2020






L'arthrose est une maladie dégénérative inflammatoire chronique qui affecte les articulations du corps chez des millions de personnes dans le monde. Le nombre de personnes touchées par cette pathologie augmente avec l'âge et peut atteindre plusieurs articulations telles que les mains, les hanches, les épaules, les pieds, la colonne vertébrale et surtout les genoux, entraînant une inflammation et de la douleur L'arthrose n'a pas de remède et le traitement conventionnel se limite principalement à l'utilisation d'anti-inflammatoires non stéroïdiens (AINS), d'injections de corticostéroïdes et d'analgésiques. Cependant, une thérapie avec des AINS et des analgésiques tels que l'acétaminophène peut entraîner des effets indésirables tels que des problèmes gastro-intestinaux et cardiovasculaires, surtout si elle est utilisée pendant de longues périodes. Cette situation montre la nécessité de nouveaux agents qui traitent la douleur et réduisent la progression de la maladie.

Curcuma. longa est une plante appartenant à la famille des Zingibéracées et elle est populairement connue sous le nom de curcuma ou de safran des indes. Son potentiel thérapeutique a été largement étudié pour le traitement de plusieurs maladies, dont le cancer, le VIH et la maladie d'Alzheimer.] Plusieurs études suggèrent qu'il peut également présenter des effets hypocholestérolémiants, anti-apoptotiques, neuroprotecteurs, anti-inflammatoires et anti-prolifératifs] et certains auteurs ont montré que les composants de C. longa peuvent présenter des effets bénéfiques dans le traitement des maladies dégénératives comme l'arthrose.

Les causes de l’arthrose :

L’arthrose est essentiellement causée par le stress localisé au niveau articulaire, les chondrocytes deviennent fou et s’attaque aux cellules du cartilage au lieu de les nourrir et de les protéger comme cela devrait être le cas. Les principale causes de ce stress induisant l’arthrose sont essentiellement un stress mécanique avec excès de poids ou un problème posturale, des muscles crispés de manière chronique dans ce dernier cas cela est lié au stress psychologique voir physique. Autre facteur lié à l’arthrose l’obstruction des microcapillaires sanguin irrigant les membranes synoviales, causé par un excès de cholestérol et de la glycation (liaison entre une protéine et du sucre).L’impact du microbiote dans la genèse de l’arthrose à également été documenté.



Une articulation est composée de deux os face à face, recouverts d’un cartilage lisse et luisant. Le tout est enfermé dans une capsule articulaire tapissée à l’intérieur par la membrane synoviale. Cette capsule est une enveloppe fibreuse et élastique qui entoure et délimite les articulations mobiles. La membrane synoviale sécrète le liquide synovial (la synovie) qui vient baigner la cavité articulaire, et assure la nutrition du cartilage. Les cellules qui composent cette membrane sont appelées synoviocytes. Cette membrane contient tous les éléments nutritifs nécessaires au bon fonctionnement des chondrocytes, . Elle se compose d’acide hyaluronique et d’un liquide interstitiel filtré du plasma. La synovie a pour fonction d’atténuer la friction en lubrifiant l’articulation, d’absorber les chocs, de fournir de l’oxygène et des nutriments aux chondrocytes. Le liquide synovial contient également des phagocytes, qui permettent d’éliminer les microorganismes, les déchets métaboliques produits par ces chondrocytes et les débris issus de l’usure normale ou des lésions de l’articulation. Plus une articulation reste immobile et plus le liquide synovial devient visqueux. La sécrétion du liquide synovial s’active au mouvement, ce qui entraine une diminution de la viscosité. C’est pourquoi, à mesure que l’activité physique se prolonge, la quantité de synovie augmente permettant ainsi de diminuer les forces de compression qui s’exercent sur l’articulation. A l’extérieur de la capsule, des ligaments assurent le maintien passif et la coaptation de l’articulation. Ils sont eux-mêmes recouverts par les muscles dont les tendons se terminent à proximité de l’articulation et qui assurent le maintien actif de l’articulation, sa protection, sa mobilité et sa stabilité.

Le mécanisme de nutrition du cartilage

Du fait de l’absence de vascularisation, le chondrocyte vit en hypoxie : 1 à 7 % d’O2 suivant la profondeur, contre 21 % dans l’atmosphère normale. Le cartilage ne peut être nourri que par l’apport de nutriments de faible poids moléculaire, venus du liquide synovial et qui diffusent au travers de la matrice extracellulaire, grâce aux propriétés visco-élastiques du tissu. L’apport de ces métabolites se fait grâce aux mouvements de l’eau entre le cartilage et la cavité synoviale, eux-mêmes induits par les pressions cycliques qui s’exercent sur le tissu (Fig.2). Lorsque le cartilage n’est pas sous pression, la perméabilité et les mouvements de l’eau sont relativement faibles. Sous l’effet d’une charge, les liaisons hydrogène faibles sont rompues, l’eau est chassée dans les régions du cartilage hors charge et vers la cavité articulaire, entraînant à l’extérieur du tissu les déchets métaboliques des chondrocytes, notamment l’acide lactique. Le phénomène étant réversible, lorsque la charge cesse, un flux inverse se crée de la cavité articulaire vers le cartilage, ramenant le cartilage à son hydratation basale, et amenant avec lui les nutriments nécessaires au fonctionnement cellulaire, en particulier le glucose (figure 3). Un échange continuel s’effectue entre les molécules d’eau fixées par les charges négatives des PGs et la phase libre circulant en dehors du champ d’attraction des PGs, ce qui contribue à sa régénération.

Figure 2. Coupe histologique et schéma d’un cartilage articulaire montrant les 4 couches. La couche profonde (C3) est séparée de la couche calcifiée (C4) par une fine ligne irrégulière (« tide mark »).



Figure 3. Effets de la charge sur le cartilage. (1) les PGs baignent au milieu de la matrice extra-cellulaire ; (2) sous l’effet de la charge, les PGs se compriment et l’eau sort de la zone de compression, notamment vers la cavité articulaire ; (3) à la fin de la charge, retour à l’état antérieur.



Dans les pathologies ostéo-articulaires comme l’arthrose, la dégradation du cartilage s’accompagne d’une rupture du filet collagénique permettant une hyperhydratation et une plus grande expansion des PGs («œdème » du cartilage) avec une désorganisation du tissu, une diminution de la concentration en protéoglycannes, qui de surcroît, ont un poids moléculaire réduit. Ainsi, les mouvements d’eau provoqués par une charge ne s’exercent plus majoritairement vers le liquide synovial mais dans toutes les directions. Par ailleurs, les mouvements inverses, lors de la suppression de charge, se font également de façon désordonnée.

Une articulation est faite pour être en mouvement régulier de sorte que le cartilage soit nourri et puisse éliminer ses déchets. Généralement, les chondrocytes possèdent un équilibre entre la production et la dégradation de la matrice extracellulaire comme le collagène de type II et l'aggrécan, qui sont les principaux protéoglycanes du cartilage articulaire.. Dans le cas de la dégénérescence articulaire ils deviennent à cause du stress oxydatif.


Figure 4

. Les différentes cytokines de la matrice extra-cellulaire





La pression hydrostatique régule la production de matrice par le chondrocyte

De nombreux faits militent en faveur du rôle majeur des forces de pression dans la vie du cartilage normal et la genèse de l’arthrose :

· Les lapins soumis à un exercice ont des chondrocytes plus gros que les lapins sédentaires.

· L’immobilisation d’une articulation réduit la synthèse cartilagineuse de prostaglandines.

· Les lésions de l’arthrose débutent dans les zones de charges maximales

Les études in vitro confirment cette notion en montrant le rôle majeur joué par les forces mécaniques sur les taux de synthèse et de dégradation des PG et du collagène à travers les modifications métaboliques du chondrocyte :

· La compression statique du cartilage entraîne une diminution des synthèse des PGs et du collagène. L’extrusion d’eau du cartilage se fait à charges négatives constantes. Ceci induit une augmentation relative des charges négatives. Pour maintenir la neutralité du milieu, ces charges négatives attirent et retiennent les cations (H+, Na+surtout ; K+, Ca++ à un moindre degré) extra-cartilagineux, entraînant une hyperosmolarité et une acidification du milieu qui retentit à son tour sur la composition ionique du milieu intracellulaire et le pH, induisant une chute d'activité des enzymes glycolytiques et une réduction de la concentration en ATP. Cette diminution de la glycolyse lors des hyperpressions statiques est aussi liée à une inhibition du transport transmembranaire du glucose dans les chondrocytes.

· La compression périodique (telle que la marche la réalise) augmente les synthèses de plusieurs composants matriciels à des degrés qui sont fonction de l’amplitude de la compression. La fréquence de la compression périodique semble jouer un rôle important.

Dans l'arthrose, il est possible d'observer une perturbation de l'homéostasie de la matrice et une perte de cartilage qui en résulte, une expansion des chondrocytes entraînant une augmentation de la libération de cytokines pro-inflammatoires et une augmentation de la production d'espèces réactives de l'oxygène. Ce scénario est lié à la dégradation des composants de la matrice et à l'apoptose cellulaire entraînant des douleurs et une incapacité physique. Modifié de Lee et al .




Figure 5

L'arthrose est liée à la diminution des anti-inflammatoires (comme IFN-γ et MMP9) et à l'augmentation des médiateurs pro-inflammatoires (comme MMP1-3, MMP 12, MMP 13, MMP 16; TNF-α, IL-1β, IL 6 , IL-8 et CXCL2). MMP = métalloprotéinase matricielle, IL = interleukine, TNF-α = facteur de nécrose tumorale, CXCL = ligand de chimiokine (motif CXC), INF-γ = interféron gamma. Modifié de Wang et al .



L'ostéoclaste détruit l'os tandis que l'ostéoblaste le reconstruit.

Les ostéoclastes sont dérivés de cellules hématopoïétiques qui sont également à l'origine de macrophages et de monocytes. Le ligand NF-kb du récepteur activateur (RANKL) est produit par les ostéoblastes, les cellules stromales et les chondrocytes. Il active RANKL dans les cellules précurseurs des ostéoblastes et l’IKAPPA Kinase (IKK) ce qui entraine une phosphorylation et une dégradation de I KAPPA B alpha (IKBA), l’ostéogènèse est déclenché.

Pour empêcher l'activation des ostéoclastes, l'ostéoprotégérine (OPG), également produite par les ostéoblastes, agit comme un «récepteur leurre» et se lie à RANKL le recepteur activateur de, empêchant ainsi la liaison de RANKL à RANK, et évite ainsi l'ostéoclastogenèse. L’indice RANKL /OPG est un bonne indicateur de la tendance de dégradation ou de protection du cartilage Quand il y a une augmentation du rapport RANKL / OPG, il y a prédominance de la destruction osseuse, et quand il y a une diminution de cet indice, il y a protection des os sous-chondraux.

La cathepsine principale agent des ostéoclastes dégrade le collagène de type 2 et donc détruit le cartilage. Il y’a des taux plus élevé vé par conséquent de cathepsine en cas de maladie dégénérecente articulaire.

Dans ce cas des enzymes metalloprotéinase (MMP), MMP3, MMP 9, MMP 13, la phosphatase acide resistante au tartrate (TRAP), une desintegrine et la métalloprotéinase avec des motifs de thrombospondine (ADAMTS) . L'IL-1 agit sur les chondrocytes b, entraînant l'induction de NF-κB et de la protéine activatrice 1 (AP-1) et la production de MMP, enzymes qui décomposent le collagène. Parmi les métalloprotéinases, MMP-13 est plus puissant dans le clivage du collagène de type II. L'ADAMTS agit en clivant les molécules d'aggrécan (un autre composant du cartilage). Dans l'arthrose, ces protéases sont augmentées, conduisant à une destruction anormale du cartilage IL-6 agit également sur les chondrocytes en diminuant la production de collagène de type II. Le TNF-α agit probablement en synergie avec ces interleukines dans l'inhibition de la synthèse des protéoglycanes et l'augmentation de la résorption du cartilage.

Les auteurs pensent que cet environnement plein de cytokines et protéases inflammatoires entraîne la mort des chondrocytes et la stimulation des synoviocytes, qui sécrètent des cytokines inflammatoires et le recrutement de facteurs mononucléaires et polymorphonucléaires générant plus de destruction du cartilage.

De plus, diverses substances telles que IL-1β, IL-6, IL-11, IL-17, prostaglandine-2 (PGE-2), TNF-α et la présence d'espèces réactives de l'oxygène et de l'azote étaient liées à la pathogenèse de la La figure 6 reprend la modification des ostéoblastes et la production de cytokines pro-inflammatoires libérées dans le liquide synovial.



Figure 6

Schéma montrant la production de cytokines pro-inflammatoires comme IL-1, IL-8, PGE-2, TNF-α et MMP par des chondrocytes activés de manière aberrante dans un liquide synovial. En état arthrosique, la production de ces médiateurs et facteurs de croissance cataboliques comme le PGE-2 induit les effets cataboliques. L'apoptose se produit également, entraînant une perte de cartilage. IL = interleukine, PGE-2 = prostaglandine 2, TNF-α = facteur de nécrose tumorale, MMP = métalloprotéinases matricielles (Modifié de Lee et al. , 2013)

  1. CURCUMA LONGA ET dégénérecence articulaire

Les curcuminoïdes semblent agir à différents endroits de la pathogenèse de l'arthrose. La curcumine inhibe l'ostéoclastogenèse induite par RANKL et le TNF-α. Bharti et al . ont montré que la lignée cellulaire de macrophages RAW 264.7 stimulée in vitro avec RANKL et la curcumine formaient des ostéoclastes moins que lorsqu'ils étaient stimulés uniquement en présence de RANKL. De plus, selon les études de Yeh et al ., [ 11] ces macrophages lorsqu'ils sont incubés avec des liposomes chargés de curcumine ou de bisdéméthoxycurcumine (Cur-Lip ou BDMC-Lip) avec RANKL deviennent plus petits et avec un nombre réduit de noyaux par rapport aux cellules avec seulement la présence de RANKL et LPS. Ces résultats confirment les effets des curcuminoïdes sur l'ostéoclastogenèse.

Les auteurs pensent que les effets de la curcumine sur l'ostéoclastogenèse se produisent tôt dans la signalisation car ses effets sont considérablement réduits lorsqu'elle est ajoutée 2 jours après RANKL et elle est maximale si elle est ajoutée 2 h avant ou en même temps que RANKL. Un agent qui peut inhiber l'action de RANKL peut supprimer la destruction osseuse.

La curcumine inhibe la signalisation qui se produit via NF-κB. Avec l'arrêt de l'activation de IKK, il n'y a pas de phosphorylation et de dégradation de IkBa, sans par conséquent activation de NF-κB. De plus, il agit en réduisant l'activation de NF-κB par les cytokines inflammatoires. De plus, comme démontré par Yeh et al . , l'inhibition de l'expression de TRAP et de cathepsine K conduit à une diminution de l'activité de TRAP et à une suppression conséquente de l'ostéoclastogenèse. Lors de l'utilisation de ces curcuminoïdes, le taux d'OPG / RANKL augmente, suggérant un développement osseux. En plus de l'inhibition de l'ostéoclastogenèse, la curcumine peut également inhiber la formation de puits.

En plus de diminuer la dégradation osseuse, la curcumine a des effets chondroprotecteurs une fois qu'elle est capable d'inhiber la production de MMP-1, MMP-3, MMP-9, MMP-13 en inhibant la voie AP-1, le NF-κB et le terminal N de Jun kinase. Des études menées par Yeh et al . ont montré que les niveaux d'ARNm de MMP-1, MMP-3 et MMP-13 dans les chondrocytes humains recevant de la curcumine pendant 6 h étaient diminués par rapport au contrôle , montrant la réduction de la synthèse des métalloprotéinases provoquée par la curcumine. La curcumine redémarre également la production de collagène de type II et de glycosaminoglycane et a un effet anti-apoptotique sur les chondrocytes (inhibe l'activation de la caspase-3). Un autre effet est l'inhibition de l'expression d'ADAMT-5. La dégradation de l'aggrécan, médiée par l'aggrécanase, est une situation pertinente qui survient au stade précoce de l'arthrose. Les aggrécanases appartenant à la métalloprotéinase et la désintégrine avec la famille de protéinases ADAMTS jouent un rôle important dans la déplétion de l'aggrécan dans le cartilage arthrosique et l'expression accrue du gène CITED2 (Cbp / P300 Interacting Trans-activator With Glu / Asp Rich Carboxy-Terminal Domain 2), qui apparaît être impliqué dans l'inhibition de l'activité de NF-κB.

La curcumine joue également un rôle anti-inflammatoire. Plusieurs études ont montré son action régulatrice à la baisse de la phospholipase A2, de la cyclooxygénase-2, des lipoxygénases, des PGE et de la réduction du TNFa et des interleukines telles que l'IL-1b, l'IL-6 et l'IL-8. agit comme inducteur de l'apoptose dans les synoviocytes en diminuant le processus inflammatoire. Ce composé peut réduire la synthèse d'espèces réactives de l'oxygène et de l'azote in vitro , mais des études supplémentaires sont nécessaires pour savoir s'il pourrait aider à ralentir la progression de la maladie ou de la douleur.

Autres effets du curcuma dans la dégénérescence articulaire.

· Effet d’'immunostimulation :

Chandrasekaran et al . et Madhu et al . ont étudié les effets d'un extrait aqueux de C. longa (curcuminoïdes dépourvus de standardisation en polysaccharides) et ont découvert qu'il pouvait agir comme anti-inflammatoire et moduler l'immunostimulation. Propriétés. Ces propriétés ont montré des effets importants sur la douleur primaire douloureuse du genou et des articulations.

· Effet contre la glycation

· Contre le cholesterol

· Apaise le microbiote

· Effet antidepresseur et regulatueur nerveux


CONCLUSION

Curcuma. longa est une plante aux propriétés pharmacologiques prometteuses dans diverses maladies en raison de son action multiple. L'étude de la curcumine et de ses dérivés dans des modèles cellulaires, a confirmé leur intérêt dans l'utilisation de l'arthrose. Des études montrent qu'en plus de l'amélioration de la symptomatologie des patients atteints d'arthrose, il peut y avoir un ralentissement de la progression de la maladie en réduisant l'inflammation et la destruction du cartilage et des os.





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