1 - Cartilage articulaire normal et arthrosique

     Interposé entre deux surfaces osseuses, le cartilage articulaire va permettre le glissement de ces surfaces grâce à un coefficient de friction extrêmement faible. Il doit donc pouvoir résister à des forces de compression et de tension extrêmement importantes aux membres inférieurs. Une partie de ces forces est transmise et absorbée au niveau de l’os sous-chondral.

En réalité, l’organisation même de la matrice du cartilage permet de comprendre ses facultés biomécaniques.

     La matrice est composée d’un réseau de fibres de collagène fibrillaire de type II rigide qui forme une armature solide. À l’intérieur de ce réseau de collagène sont « emprisonnées » des molécules formées de chaînes de sucres (glycosaminoglycanes ou GAG) qui sont attachées sur une protéine centrale, l’agrécanne. Les agrécannes se regroupent en macroagrégats, les protéoglycanes, en se liant sur un autre glycosaminoglycane, l’acide hyaluronique. En raison de leur pouvoir hydrophile, les protéoglycanes retiennent les molécules d’eau et mettent sous tension les fibres de collagène. Ainsi le principal composant du cartilage est l’eau (70 % du poids humide). Sous l’effet de forces appliquées sur l’articulation, il se produit une sorte de mouvement de va-et-vient des molécules d’eau qui ont fait comparer ces protéoglycanes à d’énormes éponges.

     Le maintien de l’ensemble de cette structure est assuré par de nombreuses protéines dites adhésives (COMP, fibromoduline, fibronectine) qui ont pour fonction de lier les macromolécules entre elles et de se lier aux protéines du chondrocyte. Il apparaît d’emblée que la structure très cohésive du cartilage lui permet d’assurer ses fonctions mécaniques.

     L’organisation des fibres de collagène de type II dans le cartilage ne se fait pas au hasard. Dans la couche la plus superficielle, elles sont parallèles et permettent de résister aux forces de tension. Cette couche superficielle riche en différentes protéines sert également de barrière aux macromolécules. Dans les couches les plus profondes, les fibrilles de collagène sont plus denses, plus épaisses et sont disposées autour des chondrocytes de façon plus anarchique. Elles prennent une disposition perpendiculaire à la surface du cartilage dans la profondeur de celui-ci.

     Le renouvellement de la matrice dans un cartilage normal est extrêmement lent : demi-vie de mille jours pour les protéoglycanes et renouvellement quasi nul pour le collagène de type II.

     Le chondrocyte est l’unique type cellulaire du cartilage articulaire. Chez l’adulte et en conditions physiologiques, c’est une cellule au repos. Le cartilage n’étant pas vascularisé, le chondrocyte fonctionne en autarcie et en anaérobie et se nourrit par imbibition à partir du liquide synovial. Il possède cependant l’ensemble du répertoire génétique lui permettant de synthétiser les différents produits de la matrice et des enzymes inactives.

     Le chondrocyte exprime de nombreux récepteurs à sa surface, en particulier des intégrines qui se comportent comme des mécanorécepteurs. Ces intégrines agrafent, en quelque sorte, les différentes molécules présentes dans l’environnement direct du chondrocyte. Un changement (chimique ou physique), susceptible de désorganiser l’environnement cellulaire (équivalent d’une « déformation de la matrice »), va agir comme un signal pour le chondrocyte qui réagira en activant sa machinerie interne. Ainsi, le métabolisme du chondrocyte dépend de l’intensité et du rythme des pressions cycliques auquel il est soumis et qui déterminent son comportement métabolique.

     Au total, dans un cartilage mature adulte, tout est parfaitement autorégulé : la survie des chondrocytes, l’équilibre synthèse/destruction de la matrice, l’architecture de la matrice, le nombre et la fonction des récepteurs membranaires.