Les prostaglandines (PGs) sont des médiateurs lipidiques impliqués dans une multitude de processus physiologiques, tels que le sommeil et l'équilibre osseux, mais également dans des phénomènes pathologiques comme l'inflammation chronique et le cancer. Les PGs sont produites à partir de l'acide arachidonique par l'action des cyclooxygénases (COXs) et des PGs synthétases. La régulation de ces dernières est très mal comprise par la communauté scientifique. La L-PGDS est la principale synthétase qui produit la PGD 2 , une PG impliquée entre autres dans la nociception, l'asthme, l'athérosclérose et les allergies. Un criblage par double hybride effectué avec l'arrestine-3 (Arr3) a permis d'identifier la L-PGDS comme partenaire d'interaction. Les arrestines non visuelles sont connues pour leurs rôles dans la désensibilisation et l'endocytose des récepteurs couplés aux protéines G (RCPGs). Cependant, au fil des ans, plusieurs partenaires d'interaction de ces protéines ont été identifiés et ont permis de leur découvrir de nouvelles fonctions. Nous en sommes donc venus à penser que ces protéines multifonctionnelles pourraient réguler la L-PGDS en interagissant avec celle-ci. L'interaction a été confirmée par des essais GST-Pulldown, et de co-immunoprécipitation, dans des systèmes transfecté et endogène dans la lignée ostéoblastique MG-63. La microscopie confocale suggère que la modulation de l'activité enzymatique de la L-PGDS semble modifier la localisation cellulaire des protéines Arr3 et L-PGDS. Des dosages de PGD 2 indiquent que la présence d'Arr3 dans des essais de production de PGD2 in vitro augmente la production de PGD2 , tandis que les fibroblastes embryonnaires de souris (MEFs) déficientes pour les arrestines produisent moins de PGD 2 que les MEFs de type sauvage suite à une stimulation à la PGH2 , ainsi qu'avec l'IL-1?. Cette diminution de production est renversée par la transfection d'arrestines. Un peptide comprenant la région en acides aminés 86 à 100 sur l'Arr3 est suffisant pour augmenter les niveaux de PGD 2 observés in vitro et in cellulo dans les MG-63. Dès lors, nos études identifient pour la première fois un partenaire d'interaction pour la L-PGDS, l'Arr3, qui régule la production de PGD2 . De plus, un peptide comprenant la région d'interaction de l'Arr3 sur la L-PGDS est suffisant pour augmenter la production de PGD2 . Cette nouvelle approche pourrait être utilisée afin de synthétiser des peptides mimétiques spécifiques à la PGD2 dans un traitement anti-inflammatoire alternatif aux inhibiteurs des COXs

L'arthrose (OA) est la maladie dégénérative la plus fréquente (ou) et la principale cause d'incapacité physique avec un coût socioéconomique important. Les manifestations cliniques de l'arthrose peuvent inclure des douleurs, des raideurs et des mouvements articulaires réduits. Pathologiquement, l'OA se caractérise par une dégénérescence progressive du cartilage articulaire, une augmentation de l'expression des médiateurs inflammatoires et cataboliques et le remodelage osseux sous-chondral. Il a été démontré que la protéine prostaglandine D2 (PGD2) est synthétisée par différents types cellulaires et possède des propriétés pro et anti-inflammatoires, selon le récepteur activé. Plusieurs stimuli pro-inflammatoires ont été discernés et étudiés, mais par contre, les voies anti-inflammatoires restent toujours un univers inexploré. Le récepteur DP1 de la PGD2, ainsi que l’enzyme de synthèse L-PGDS, jouent des rôles importants dans l'inflammation et le métabolisme du cartilage. Cependant, leurs rôles dans la pathogenèse de l'arthrose (OA) restent inconnus. Nous avons entrepris l’étude (de quoi) d’une part, pour explorer les rôles de la L- PGDS et de DP1 dans le développement d'OA, et d’autre part pour évaluer l'efficacité d'un agoniste sélectif de DP1 et d’un virus d'AAV2 / 5 codant pour L-PGDS dans le traitement de l'OA. En premier, nos travaux par histologie ont démontré que la dégradation du cartilage est plus prononcée chez les souris Knock-out L-PGDS et DP1, comparativement au souris sauvages Wild-Type (WT). Ensuite une augmentation de l’expression des médiateurs cataboliques (ADAMTS5 et MMP-13), chez les souris L-PGDS -/- et DP1 -/- par rapport au WT a été démontré. Après, la stimulation des explants de cartilage des souris L-PGDS -/- et de DP1 -/- avec l’IL-1a, ont montré une dégradation élevée en protéoglycanes. En outre ces souris ont développer aussi des modifications osseuses sous- chondral. Enfin, nos résultats suggèrent qu’à la suite d'injection intrapéritonéale de l’agoniste spécifique de DP1, le BW245C a atténué la gravité de la dégradation du cartilage induite par une déstabilisation du ménisque médiale (DMM) et des modifications osseuses chez les souris WT. Pareillement, l'injection intra-auriculaire d'AAV2 / 5 codant pour L- PGDS a atténué aussi la dégradation du cartilage induite par DMM et l'expression de ADAMTS-5 et MMP-13 chez des souris L-PGDS -/-. En conclusion, l’ensemble de nos résultats suggèrentque le récepteur DP1 et l’enzyme L-PGDS au niveau du cartilage articulaire arthrosique joue un rôle très important. . Elle pourrait constituer une voie thérapeutique potentielle dans le traitement de l’OA et aussi dans le traitement d’autres pathologies musculo-squelettiques. / Osteoarthritis (OA) is the most common degenerative disease (or) and the leading cause of physical disability with significant socioeconomic costs. Clinical manifestations of osteoarthritis can include pain, stiffness, and reduced joint movement. Pathologically, OA is characterized by progressive degeneration of articular cartilage, increased expression of inflammatory and catabolic mediators, and subchondral bone remodeling. It has been shown that prostaglandin D2 protein (PGD2) is synthesized by different cell types and has pro and anti-inflammatory properties, depending on the activated receptor. Several pro-inflammatory stimuli have been discerned and studied, but the anti- inflammatory pathways remain an unexplored universe. The DP1 receptor of PGD2, as well as the synthetic enzyme L-PGDS, play important roles in inflammation and cartilage metabolism. However, their roles in the pathogenesis of osteoarthritis (OA) remain unknown. We undertook the study (of what) on the one hand, to explore the roles of L-PGDS and DP1 in the development of OA, and on the other hand to evaluate the efficacy of a selective agonist DP1 and an AAV2 / 5 virus encoding L-PGDS in the treatment of OA. First, our histology work demonstrated that cartilage degradation is more pronounced in L- PGDS Knock-out and DP1 mice compared to Wild-Type (WT) wild-type mice. Then an increase in the expression of catabolic mediators (ADAMTS5 and MMP-13), in L-PGDS - / - mice and DP1 - / - compared to WT was demonstrated. Subsequently, stimulation of cartilage explants with IL-α from L-PGDS - / - and DP1 - / - mice showed high degradation in proteoglycans. In addition, these mice also develop subchondral bone changes. Finally, our results suggest that following intraperitoneal injection of the DP1-specific agonist, BW245C attenuated the severity of cartilage degradation induced by medial meniscus destabilization (DMM) and bone changes in mice. WT. Similarly, the intra-atrial injection of AAV2 / 5 encoding L-PGDS also attenuated DMM-induced cartilage degradation and the expression of ADAMTS-5 and MMP-13 in L-PGDS - / - mice. In conclusion, all our results suggest that the recepteur DP1 and the L-PGDS enzyme in osteorthritis cartilage plays a very important role. It may be a potential therapeutic avenue in the treatment of OA and also in the treatment of other musculoskeletal conditions.

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L’arthrose (OA) est la maladie articulaire la plus répandue dans le monde faisant l’objet de nombreux travaux de recherche en raison de son lourd impact socioéconomique. Plusieurs travaux dans ce domaine ont pour objectif de déterminer les mécanismes moléculaires impliqués dans sa physiopathologie. Plusieurs travaux ont appuyés l’implication de la prostaglandine (E2) PGE2 dans sa physiopathologie, contrairement à la prostaglandine (D2) (PGD2) dont le rôle reste à déterminer. C’est pourquoi, nous nous sommes penchés dans cette thèse à l’étude de cette dernière molécule. Dans la première partie de nos travaux, nous avons montré que la PGD2 diminue au niveau du cartilage articulaire et au niveau niveau des explants de cartilage humains, la production des métalloprotéases-1(MMP-1) et MMP-13 induites par (Interleukine-1β) l’IL-1β. Cette diminution de la production protéique est accompagnée d’une diminution de l’expression au niveau de l’ARNm, et d’une diminution de l’activité du promoteur de MMP-1 et MMP-13. Cet effet est exercé via le récepteur D prostanoïde (DP1), bien que le Chemoattractant receptor expressed on Th2 cells (CRTH2) soit également exprimé chez les chondrocytes humains, mais ne semble pas être impliqué dans l’effet observé. Cette action inhibitrice se fait via la voie DP1/AMPc/protéine kinase A (AMPc/PKA). Dans la suite de nos travaux, nous avons montré pour la première fois l’expression des prostaglandines D-synthases responsables de la biosynthèse de la PGD2 au niveau des chondrocytes humains par immunohistochimie, avec des niveaux d’expression de l’ARNm plus élevés de la L-PGDS au niveau du cartilage OA comparativement au cartilage normal. L’IL-1β pourrait être responsable de cette augmentation via l’activation de la voie JNK et p38 MAPK, ainsi que par la voie NF-κB. L’ensemble de ces données indiquent que la modulation des niveaux de la PGD2 au niveau de l’articulation pourrait être pourvue d’un important potentiel thérapeutique. La L-PGDS pour sa part semble avoir un rôle important dans la physiopathologie de l’OA. / Osteoarthritis (OA) is the most common joint disease world wide, because of its higher socioeconomic impact it is one of the most studied joint diseases. The aims of these studies was to determine the molecular mechanisms involved in the pathophysiology of osteaarthritis. Previous studies have mainly focused on the involvement of prostaglandin (E2) PGE2 in contrast to PGD2 in the pathogenesis osteoarthritis as such the role of PGD2 remains unclear. In this thesis we examined the involvment of PGD2 in the pathogenesis of OA. In the first part of our work, we showed that in a dose dependent manner PGD2 decreased the interleukin-1β (IL-1β)–induced mettalloproteases (MMP-1) and MMP-13 expression both at protein and mRNA levels by supression of their promoter activity. The inhibitory effect was exerted via the D prostanoid receptor (DP1) and mediated through the cAMP/protein kinase A (PKA) signalling pathway. Although human chondrocytes do express the Chemoattractant Receptor Expressed on Th2 cells (CRTH2) the latter were not implicated in the inhibiton of MMP-1 and MMP-13. In the second part of our work, we showed the expression of prostaglandin D synthases (PGDS) responsible for the biosynthesis of PGD2 in human chondrocytes, with higher levels of mRNA expression of lipocaline type prostaglandin D-synthase (L-PGDS) in OA cartilage compared to normal cartilage. IL-1β may be responsible for this increase via the activation of Jun N-terminal kinase (JNK) and p38 mitogen activated protein kinase (MAPK), as well as the nuclear factor-κB (NF-κB). Together, these data indicate that modulation of the levels of PGD2 at the joint may be provided with an important therapeutic potential. L-PGDS in turn seems to have an important role in the pathogenesis of OA.