Long-term applicability of current surgical interventions for the repair of articular cartilage is jeopardized by the formation of mechanically inferior repair tissue. Cartilage tissue engineering offers the possibility of developing functional repair tissue, similar to that of native cartilage, enabling long-lasting repair of cartilage defects. Current techniques, however, rely on the need for a large number of cells, requiring substantial harvesting of donor tissue or a separate cell expansion phase. As routine cell expansion methods tend to elicit negative effects on cell function, the following study describes an approach to generate large-sized engineered cartilage constructs (≥ 3 cm2) directly from a small number of immature rabbit chondrocytes (approximately 20,000), without the use of a scaffold. After characterizing the hyaline-like engineered constructs, the in vivo repair capacity was assessed in a chondral defect model in the patellar groove of rabbits. In vitro remodeling of the constructs developed in the bioreactor occurred as early as 3 weeks, with the histological staining exhibiting zonal differences throughout the depth of the tissue. With culturing parameters optimized (3 weeks growth under 15 mM NaHCO3), constructs were grown and implanted into critical-sized 4 mm chondral defects. Assessed after 1, 3 and 6 months (n=6), implants were scored macroscopically to evaluate integration and survival of the implants. Out of 18 rabbits, 16 received normal or nearly normal over-all repair assessment. Histological and immunohistochemical evaluation showed good integration with surrounding cartilage and underlying subchondral bone. Architectural remodeling of the constructs was present at each time point, with the presence of flattened chondrocytes at the implant surface and columnar arrangement of chondrocytes in deeper zones. The observation of in vivo remodeling was also supported by the changes in biochemical composition of the constructs. At each time point, constructs had a collagen to proteoglycan ratio similar to that of native cartilage (3:1 collagen to proteoglycan). In contrast, the repair tissue for each control group was inferior to that produced with treated defects. These initial results hold promise for the generation of engineered articular cartilage for the clinical repair of cartilage defects without the limitations of current surgical repair strategies. / Thesis (Master, Chemical Engineering) -- Queen's University, 2012-01-31 01:03:15.276

Autologous chondrocyte implantation (ACI) is a cell based therapy for the treatment of articular cartilage defects. Numerous studies have reported outcomes following ACI using a variety of patient reported outcomes (PROs), but no clear recommendations exist regarding which PRO is the most responsive to changes following ACI. Few studies have documented changes in performance based assessments (PBAs) following ACI. Response shift theory proposes that residual changes in self-report measures occur over time. Failing to account for response shift may result in over or under reporting of outcomes from which clinical decisions are made. The purposes of this dissertation were 1) review the literature concerning ACI outcomes to determine the responsiveness of PROs to changes in self-reported function following ACI, 2) evaluate the reliability of PBAs among ACI patients, 3) develop a descriptive timeline for the return of function 1 year following ACI using both PROs and PBAs, and 4) utilize PROs and PBAs to evaluate patients undergoing ACI for evidence of response shift. All PRO and PBA measures were collected preoperatively and 3, 6, and 12 months postoperatively. A retrospective then-test PRO evaluation of function prior to surgery was completed at 6 and 12 months. Response shift was calculated by subtracting the original pre-test score from the then-test score. A systematic review and meta-analyses of existing ACI outcome studies resulted in the recommendation of the International Knee Documentation Committee Subjective Knee Form (IKDC) and Lysholm Knee Scale as highly responsive PROs among ACI patients of varying activity levels. Despite significant increases in PRO scores as early as 6 months following ACI, improvement in PBAs at 12 months following ACI were limited to stride length, walking speed, and step-up force. Finally, no evidence of a group level effect for response shift was observed. These results support the validity of traditional pre-test/post-test research designs with no need to account for response shift when evaluating treatment effects of ACI on the group level. However, the Western Ontario and McMasters University Osteoarthritis Index (WOMAC) did show evidence of a measurable response shift on a patient by patient basis.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L'importance de l'os sous-chondral dans la pathogenèse et la prise en charge de l'arthrose intéresse les cliniciens et la communauté scientifique. En effet, il existe des liens forts entre l'os sous-chondral et le cartilage, maintenant l'intégrité de ce dernier reposant sur l'os sous-chondral pour fournir un support mécanique et un soutien nutritionnel. Ici, nous avons étudié la relation entre les structures osseuses et cartilagineuses et l'approvisionnement vasculaire dans l'arthrose de la humaine.Nous avons recueilli 37 plateaux tibiaux arthrosiques prélevés après arthroplastie totale du genou. Dans ces mêmes plateaux, plusieurs carottes ont été prélevées et scannés par microtomographie. Les projections résultantes ont été reconstruites, puis segmentées manuellement pour séparer l'os sous-chondral de l'os trabéculaire et une analyse microarchitecturale a été développée sous les deux structures osseuses. Les échantillons ont été décalcifiés, coupés en sections de 16 heures, colorés dans de l'HES et classés en 6 groupes selon l'échelle OARSI. La surface de l'os sous-chondral et l'épaisseur et la surface du cartilage articulaire ont été cultivées. Le nombre de vaisseaux dans le sous-chondral a été compté par deux opérateurs différents et une coloration immunofluorescente avec du VEGF a été effectuée. Enfin, le cartilage, l'os sous-chondral et trabéculaire ont été utilisés pour mesurer les marqueurs ribonucléiques et protéiques liés à la vascularisation, l'innervation et l'inflammation.La microstructure de l'os a évolué au fur et à mesure que l'arthrose s'aggrave. L'os sous-chondral s'est épaissi et est devenu plus poreux. La fraction volumique osseuse, l'épaisseur trabéculaire, l'espacement et le nombre de trabécules ont été corrélés positivement avec le score OARSI. Une diminution significative du nombre de vaisseaux sanguins a été observée au dernier stade de l'arthrose. Enfin, les marqueurs ribonucléiques et protéiques liés à la vascularisation, à l'innervation et à l'inflammation ont été modulés au cours du développement de la pathologie. Pris ensemble, nos données montrent une interaction et des structures de soutien dynamiques entre l'os sous-chondral et le cartilage. La compréhension des voies de signalisation, l'unité biochimique du cartilage dans les articulations et la communication intercellulaire entre le cartilage et l'os sous-chondral peuvent mener à l'élaboration de stratégies plus efficaces pour traiter les patients souffrant d'arthrose. / The importance of subchondral bone in the pathogenesis and management of osteoarthritis retain the interest of clinicians and the scientific community. Indeed, there are strong links between the subchondral bone and the cartilage, maintaining the integrity of the latter resting on the subchondral bone to provide mechanical and nutritional support. Here, we investigated the relationship between bone and cartilage structures and vascular supply in human osteoarthritis.We collected 37 osteoarthritic tibial plates taken after total knee arthroplasty. In these same plates, several carrots were removed and scanned by microtomography. The resulting projections were reconstructed, then manually segmented to separate the subchondral bone from the trabecular bone and a microarchitectural analysis was done on both bone structures. The samples were decalcified, cut into 4 μm sections, stained in HES and classified into 6 groups according to the OARSI scale. The surface of the subchondral bone and the thickness and surface of the articular cartilage were measured. The number of vessels in the subchondral region was counted by two different operators and a VEGF immunofluorescent staining was performed. Finally, cartilage, subchondral and trabecular bone were used to measure ribonucleic and protein markers related to vascularization, innervation and inflammation.The microconstructure of the bone has evolved as osteoarthritis worsens. The subchondral bone has thickened and become more porous. Bone volume fraction, trabecular thickness, spacing and number of trabeculae were positively correlated with the OARSI score. A significant decrease in the number of blood vessels was observed in the last stage of osteoarthritis. Finally, ribonucleic and protein markers related to vascularization, innervation and inflammation were modulated during the development of the pathology. Taken together, our data show dynamic interaction and support structures between subchondral bone and cartilage. Understanding of signaling pathways, the biochemical unity of cartilage in the joints and intercellular communication between cartilage and subchondral bone can lead to the development of more effective strategies for treating patients with osteoarthritis.

L’arthrose, maladie articulaire la plus fréquente, se décline en plusieurs phénotypes selon les facteurs de risque : vieillissement, traumatisme et obésité. Dans l’arthrose liée à l’obésité il existe une origine mécanique mais aussi systémique faisant intervenir les adipokines. De plus, chez les sujets obèses, la présence d’un syndrome métabolique, et singulièrement un diabète de type 2 augmente fortement le risque d’arthrose. L’objectif de ce travail a été d’étudier les rôles d’une adipokine, la visfatine/Nampt (nicotinamide phosphoribosyltransférase), et de l’hyperglucidie dans l’arthrose. Ainsi, la visfatine est produite et libérée sous forme dimérique par l’ensemble des tissus articulaires, et son activité enzymatique Nampt est présente dans le tissu synovial. Elle induit un profil pro-inflammatoire des chondrocytes et des ostéoblastes murins caractérisé par la production de cytokines (IL-6, IL -8, MCP-1) qui implique en partie l’activité Nampt, démontré par utilisation de l’inhibiteur pharmacologique APO866. Sur chondrocytes murins, l’hyperglucidie potentialise l’effet de l’IL-1β sur l’activation pro-inflammatoire (IL-6, PGE2), sans stress osmotique. Cette potentialisation pro-inflammatoire passe par l’activation de la voie alternative des polyols, ainsi que par un stress oxydant, démontré par utilisation de l’inhibiteur de l’aldose réductase (epalrestat) et de deux antioxydants (Mitotempo et L-NAME). Chez l’Homme, le cartilage issu de patients arthrosiques diabétiques est plus sensible à l’IL-1β (libération d’IL-6 et de PGE2) et exprime plus l’AGE carboxyméthyllysine, que celui issu de patients non diabétiques de même âge et poids. / Osteoarthritis,the most frequent joint disease, can be declined in different phenotypes, depending on its risk factors: aging, trauma and obesity. In obesity-linked osteoarthritis, there is a mechanical stress but also a systemic stress involving adipokines. Moreover, in obese patients, a metabolic syndrome, and particularly a type 2 diabetes, increases the risk of developing osteoarthritis. The aims of the thesis were to study the roles of the adipokine visfatin/Nampt (nicotinamide phosphoribosyltransferase) et high glucose in osteoarthritis. Then, we demonstrate that visfatin is produced and released in an enzymatic dimeric form by all the articular tissues and that its enzymatic activity Nampt is present in synovium. Visfatin/Nampt induces a pro-inflammatory phenotype of murine chondrocytes and osteoblasts characterized by the production of cytokines (IL-6, IL-8, MCP-1), involving in part the enzymatic activity Nampt, demonstrated by using the pharmacological inhibitor APO866. On murine chondrocytes, high glucose potentiates the effect of IL-1β on pro-inflammatory activation (IL-6, PGE2), without inducing an osmotic stress. This potentiation involves the alternative polyol pathway and oxidative stress, demonstrated by using an inhibitor of aldose reductase (epalrestat) and two antioxidants (Mitotempo and L-NAME). In human, the cartilage from osteoarthritic diabetic patients is more sensitive to IL-1β (release of IL-6 and PGE2) and expresses more the AGE carboxymethyllysine than the one from non diabetic patients, of same age and weight.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les objectifs de ce travail étaient l’évaluation de stades précoces et tardifs de l’arthrose grâce à une étude histologique et biologique de l’arthrose sur un modèle de rupture de ligament croisé crânial chez le lapin (RLCC) et l’évaluation de l’effet de l’âge sur l’évolution de la maladie. L’étude biologique a été réalisée par le dosage sérique d’un marqueur de la dégradation du collagène de type II, le CTX-II, jusqu’à 20 semaines post-chirurgie. Chez les animaux adultes, les concentrations du CTX-II étaient influencées par la chirurgie et par le développement de la pathologie. Chez les jeunes animaux, les niveaux de CTX-II étaient plus élevés en début d’étude et diminuaient au cours du temps. Chez ce groupe d'animaux, les taux de CTX-II n’étaient pas modifiés par l’intervention chirurgicale. L’étude histologique a été réalisée avec une analyse histomorphologique du cartilage et des analyses histomorphométriques du cartilage et de l’os sous-chondral. L’évaluation histologique a permis d’observer des changements liés à l’arthrose chez tous les animaux opérés. Les altérations au niveau du cartilage étaient plus sévères chez les animaux adultes que chez les jeunes, ces derniers présentant une meilleure capacité de compensation à l’instabilité articulaire. Il a été démontré que l’analyse de la plaque osseuse sous-chondrale a permis de distinguer les animaux opérés des animaux non-opérés dans les 2 groupes d’âge, mais les surfaces articulaires affectées n’étaient pas toujours les mêmes. En conclusion, ce travail suggère l’intérêt du CTX-II dans l’évaluation de l’arthrose, mais aussi la pertinence d’effectuer plusieurs temps d’analyse pour mieux connaître l’évolution de la maladie. Les analyses histologiques ont permis de mettre en évidence des changements au niveau du cartilage et de l’os sous-chondral. Les différences observées entre les lapins adultes et les jeunes remettent en question l'utilisation d’animaux trop jeunes dans les études portant sur l’arthrose / The goals of this work were the evaluation of early and late stages of osteoarthritis through a histological and biological study of osteoarthritis using a rabbit model of the anterior cruciate ligament transaction (ACLT) and the evaluation of the effect of age on the evolution of the disease. Biological study was performed with longitudinal analysis of serum level of CTX-II, a marker a type II collagen degradation. In adult animals, serum concentration of CTX-II was influenced by the ACLT surgery and varied with time. In the young rabbits, the serum levels of CTX-II were more elevated at the beginning of study and decrease after. In this animal group, the rates of CTX-II were not influenced by surgical operation. Histological study was accomplished with both histomorphological analysis of the cartilage and with histomorphometric study of both cartilage and sub-chondral bone. Histological evaluation showed osteoarthritis changes in all operated animals. Changes of the cartilage appeared more severe in the adult group compared to the young rabbits, suggesting that these last have a better compensation capacity during articular instability. Bony changes allowed to differentiate operated animals from the unoperated, but the affected articular surfaces were not always the same. In conclusion, this study suggest the interest of the CTX-II biomarker in the evaluation of osteoarthritis, but also the pertinence to perform several time points of analysis to know better the disease evolution. The histological analysis allowed to put in an obvious place changes at the levels of the cartilage and of the sub-chondral bone. Difference noticed between the adult animals and the young rabbits offers a new look for the use of too young animals in osteoarthritis studies

L’arthrose est la pathologie articulaire la plus fréquente, caractérisée par une destruction progressive du cartilage articulaire et impliquant une communication anormale entre l'os sous-chondral et le cartilage. Notre équipe a identifié la protéine 14-3-3ε comme un médiateur soluble secrété par l’os et capable d’altérer l'homéostasie du cartilage en stimulant l’expression de MMP-3 et MMP-13, deux métalloprotéases impliquées dans la dégradation du cartilage au cours de l’arthrose. CD13/APN, récepteur potentiel pour cette protéine, a été mis en évidence à la surface des chondrocytes murins et humains. Le but de cette étude était d’étudier son implication dans la réponse des chondrocytes à 14-3-3ε. L’invalidation de CD13/APN par des siRNA ou des anticorps bloquants, réduit significativement l’effet catabolique chondrocytaire induit par 14-3-3ε. Les chondrocytes articulaires possèdent une activité APN mais elle n’est pas modifiée en présence de 14-3-3ε. Nous avons mis en évidence la présence d’une interaction directe entre 14-3-3ε et CD13/APN grâce à la technologie SPR (Surface Plasmon Resonance) et le système Biacore. En utilisant 14-3-3ε marquée à la biotine, nous avons montré que 14-3-3ε est capable de se lier à la surface des chondrocytes via CD13/APN. Nous avons donc eu recours ensuite aux études de modélisation in silico qui ont permis d’identifier le résidu Y582 phosphorylé appartenant à la séquence E579FNYVW584 de CD13/APN, comme résidu indispensable pour sa liaison à 14-3-3ε. Ce travail de thèse permet de mieux comprendre le mécanisme d’action de 14-3-3ε et propose l’interaction entre 14-3-3ε et CD13 comme une nouvelle cible thérapeutique dans l’arthrose. / Osteoarthritis (OA) is a whole-joint disease characterized by progressive destruction of articular cartilage involving abnormal communication between subchondral bone and cartilage. Our team identified 14-3-3ε protein as a subchondral bone soluble mediator altering cartilage homeostasis. This protein acts as a potent stimulatory factor of MMP-3 and MMP-13 involved in the degradation of cartilage matrix in OA. CD13/APN, potential receptor of this protein, was identified on the surface of chondrocytes. The aim of this study was to investigate its involvement in chondrocytes response to 14-3-3ε. CD13/APN invalidation, using the siRNA strategy and blocking antibodies, reduces significantly the catabolic effect induced by 14-3-3ε in chondrocytes. APN activity was identified in chondrocytes but found unchanged following stimulation with 14-3-3ε. Then, we have revealed the presence of a direct interaction between 14-3-3ε and CD13/APN through the SPR (Surface Plasmon Resonance) and the Biacore system. Using biotin-labeled 14-3-3ε, we have shown that 14-3-3ε is able to bind to the surface of chondrocytes in a manner that is dependent on CD13/APN. It was then necessary to identify the putative motifs involved in this interaction. We therefore used in silico modelling studies which have identified the phosphorylated residue Y582, belonging to the E579FNYVW584 sequence of CD13/APN, as a critical residue for its binding to 14-3-3ε. This thesis work suggest that CD13 plays its receptor role to bind 14-3-3ε and transmit its signal in chondrocytes to induce a catabolic phenotype similar to that observed in OA. Thus, 14-3-3ε-CD13 interaction could be a novel therapeutic target in OA.

Aufgrund einer möglichen Entnahmemorbidität sind Knorpelschäden am Knie von mehr als 3 cm ² Größe bei der autologen osteochondralen Transplantation (OCT) als kritisch zu betrachten. In dieser Studie wurde untersucht, ob die Entnahmemorbidität beo großen Knorpelschädendurch durch den Einsatz von OBI TruFit Plugs reduziert werden kann. Wir führten die autologe osteochondrale Transplantation bei insgesamt 37 Patienten durch und die Knorpel-Knochen-Zylinder wurden aus dem dorsalen medialen femoralen Kondylus entfernt. Die Defekte an der Entnahmestelle wurde bei 21 Patienten (mit einer durchschnittlichen Defektgröße von 5,5 cm²) mit künstlichen TruFit Plugs gefüllt, bei 16 Patienten (mit einer durchschnittlichen Defektgröße von 4,6 cm2) wurden die Defekte der Entnahmestellen unbehandelt gelassen. Im Durchschnitt wurden die Patienten in der Studiengruppe (mit TruFit Plugs behandelt) nach 12,8 (± 1,8) Monaten postoperativ und nach 25,2 (± 1,8) Monate erneut nachuntersucht; in der Kontrollgruppe (unbehandelt gelassene Entnahmestellen) wurden dieNachuntersuchungen nach 13,8 (± 4,3) Monate durchgeführt sowie nach 58,9 (± 4,0) Monaten. In der Studiengruppe verbesserten sich die Ergebnisse von Tegner-Score, WOMAC, VAS und Knee-Society-Score von präoperativ 3,2 (± 0,8), 60,9 (± 41,6), 133,6 (± 27,1) und 4,8 (± 2,3) auf 3,9 (± 0,6), 35,5 ( ± 27,1), 177,8 (± 16,6) und 3,3 (± 2,9) Punkten zum Zeitpunkt des zweiten Follow-up; die Kontrollgruppe zeigte präoperativ Score-Ergebnisse von 2,8 (± 0,9), 73,3 (± 50,2), 123,8 (± 41,5 ) und 5,3 (± 2,7) Punkten und verbesserte diese auf 3,6 (± 0,8), 41,4 (± 28,8), 179,3 (± 17,5) und 3,1 (± 2,0) Punkte zum Zeitpunkt des zweiten Follow-up. Je kleiner der anfängliche Knorpeldefekt in der Studiengruppe war, desto besser wurden die WOMAC Score-Werte (p < 0,05). Die MRI-Auswertung führte zu einer Verbesserung der Gesamtpunktzahl im modifizierten Henderson in der Studiengruppe an den Entnahmestellen von 19,2 (± 3,3) auf 13,7 (± 2,1) Punkte und an der Empfängerstelle von 12,2 (± 2,4) auf 12 (± 1,7) Punkte (p <0,001), die Score-Werte für die die Kontrollgruppe zeigte an den Entnahmestellen 18,3 (± 3,4) und 15,4 (± 4,4) Punkte sowie für die Empfängerstellen 11,1 (± 1,8) und 13,7 (± 2,6) Punkte (p = 0,0015). OCT ist eine wirksame Therapie auch bei großen Knorpeldefekten> 3 cm ². Die Rückenflosse medialen Femurkondylus ist ein geeigneter Spender Website, zeigt eine niedrige Entnahmemorbidität und eine hohe Regenerationsfähigkeit. Durch das Ausfüllen der Mängel mit TruFit Implantate keine klinischen Verbesserungen gefunden als Entnahmemorbidität bereits niedrig ist sowieso. Allerdings nahm die Regeneration von Defekten mit TruFit Implantate gefüllt mehr als 2 Jahren.

L’arthrose (OA) est une maladie articulaire dégénérative à l’étiologie complexe et diverse. Les travaux de ces dernières années ont démontré que l’OA est une pathologie affectant tous les tissus de l’articulation incluant le cartilage, la membrane synoviale et l’os sous-chondral. L’OA se traduit par une déstructuration et une perte de fonctionnalité de l’articulation, et est principalement caractérisée par une perte de cartilage articulaire. L’inflammation de la membrane synoviale joue un rôle déterminant dans la progression de l’OA, toutefois elle serait secondaire à la dégradation du cartilage. De plus, l’os sous-chondral est également le siège de nombreuses transformations lors de l’OA. Il est fortement suggéré que ces changements ne correspondent pas seulement à une conséquence, mais pourraient être une cause du développement de l’OA impliquant une communication entre ce tissu et le cartilage. Il est maintenant bien établi que les voies inflammatoires et cataboliques jouent un rôle crucial dans l’OA. C’est pourquoi, nous avons étudié l’implication d’une nouvelle famille de récepteurs membranaires, les PARs, et plus particulièrement le PAR-2 dans les voies physiopathologiques de l’OA. Notre hypothèse est que l’activation de PAR-2 au cours de l’OA est un phénomène majeur du développement/progression de la maladie faisant du récepteur PAR-2 un candidat privilégié pour le développement de nouvelles approches thérapeutiques ciblant non seulement le cartilage mais aussi l’os sous-chondral. Pour cette étude, nous avons travaillé in vitro avec des chondrocytes (Cr) et des ostéoblastes (Ob) OA respectivement du cartilage et de l’os sous-chondral du condyle fémoral humain. Nos résultats ont démontré que PAR-2 était plus exprimé dans les Cr et les Ob OA que dans les cellules normales. Par ailleurs, PAR-2 est régulé positivement par certains facteurs retrouvés au cours de l’OA comme l’IL-1β, le TNF-α et le TGF-β dans les Cr OA, et par l’IL-1β, le TNF-α et la PGE2 dans les Ob OA. De plus, les principaux facteurs cataboliques et inflammatoires, soit la MMP-1, la MMP-13 et la COX-2 sont produits en quantité plus élevée suite à l’activation du récepteur dans le cartilage OA. De même, l’activation de PAR-2 dans les Ob OA conduit à une production accrue de facteurs pro-résorptifs tels que RANKL, l’IL-6, la MMP-1 et la MMP-9, et à l’augmentation de l’activité pro-résorptive de ces cellules. En outre, dans les deux types tissulaires étudiés, l’activation de PAR-2 augmente l’activité de certaines protéines de la famille des MAPKinases comme Erk1/2, p38 et JNK. Finalement, nous avons conclu notre étude en employant un modèle in vivo d’OA induite chez la souris sauvage et déficiente pour le gène PAR-2. Nos résultats ont démontré que l’absence d’expression et de production de PAR-2 influençait le processus inflammatoire et les changements structuraux affectant à la fois le cartilage et l’os sous-chondral, conduisant à un ralentissement du développement de l’OA. Nos travaux de recherche ont donc permis de montrer que le récepteur PAR-2 est un élément majeur du processus OA en agissant sur les voies cataboliques et inflammatoires du cartilage, et sur le remodelage tissulaire de l’os sous-chondral. Mots-clés : Arthrose, chondrocyte, cartilage, ostéoblaste, os sous-chondral, PAR-2, MMPs, COX, ILs, RANKL, résorption osseuse, MAPKinase, catabolisme, inflammation / Osteoarthritis (OA) is a complex degenerative articular disease. Recent studies have shown that OA is a pathology affecting all the tissues of the joint including the cartilage, the synovial membrane and the subchondral bone. OA is regarded as destruction and a loss of functionality of joint, and is mainly characterized by a loss of articular cartilage. The synovial inflammation also plays a key role in the progression of OA; however, it is believed to be secondary to cartilage degradation. In addition, there are also in the subchondral bone numerous changes which occur during the course of the disease. It is strongly suggested that these changes in subchondral bone are not just a consequence but could be a cause of the development of OA, thus involving a cross-talk between this tissue and the cartilage. It is now well established that inflammatory and catabolic pathways play a crucial role during OA. This is why we have engaged the study of the involvement of a new family of membranous receptors, the PARs, and more particularly PAR-2 during the pathophysiological process of OA. Our hypothesis is that PAR-2 activation during OA course is a major phenomenon for the development/progression of the disease, and that PAR-2 seems a suitable candidate for the development of new therapeutic approaches targeting not only the cartilage but also the subchondral bone. Thus, we have performed in vitro studies on OA chondrocyte (Cr) and osteoblasts (Ob) cells issued respectively from human femoral condyle cartilage and subchondral bone. Our results showed that PAR-2 was expressed at a higher level in the OA Cr and Ob compared to normal cells. Moreover, PAR-2 is found to be positively regulated by some factors present during the course of OA, such as IL-1β, TNF-α and TGF-β in the OA Cr, and IL-1β, TNF-α and PGE2 in the OA Ob. In addition, the main catabolic and inflammatory factors including MMP-1, MMP-13 and COX-2 are enhanced following PAR-2 receptor activation in the OA cartilage. Similarly, the activation of PAR-2 in OA Ob lead to an increased production of pro-resorptive factors such as RANKL, IL-6, MMP-1 and MMP-9, and an increased pro-resorptive activity of these cells. In addition, in both tissue types, PAR-2 activation increases the activity of certain protein MAPKinases family such as Erk1/2, p38 and JNK. Finally, we have performed an in vivo study using an OA induced model in wild-type and PAR-2 gene knock-out mice. Our results demonstrated that the absence of PAR-2 expression and production influenced the inflammatory process and structural changes affecting the cartilage and the subchondral bone, leading to a slowing down of OA development. Our research investigation have bring to light that PAR-2 receptor is a key element during OA process by acting on the cartilage catabolic and inflammatory pathways as well as the tissue remodelling of the subchondral bone. Keywords : Osteoarthritis, chondrocyte, cartilage, osteoblast, subchondral bone, PAR-2, MMPs, COX, ILs, RANKL, bone resorption, MAPKinase , catabolism, inflammation