English version below

L'arthrose est une maladie dégénérative très répandue, touchant 10 % des personnes de tout âge dans le monde et 80 % des personnes de plus de 75 ans. Elle se caractérise par une altération de toute la structure de l'articulation, incluant entre autres une dégradation progressive du cartilage. À ce jour, il n’existe aucun traitement contre l’arthrose autre que l’utilisation d’analgésiques. Il est donc essentiel de rechercher des biomarqueurs adéquats permettant l'identification des patients présentant des facteurs de risque, le diagnostic précoce de la maladie ainsi que le suivi de son évolution dans le temps. Plusieurs biomarqueurs peptidiques issus de l’hydrolyse du collagène II, principal constituant du cartilage, sont actuellement utilisés en clinique selon la classification BIPED (Burden of Disease, Investigation, Pronostic, Efficacy and Diagnostic). Leur dosage se fait par immunoanalyse qui utilise un anticorps (Ac) qui interagit spécifiquement avec un épitope donné. Cependant, la reconnaissance des épitopes par l'Ac peut être variable. En effet, les épitopes reconnus font partie de séquences peptidiques plus ou moins longues et plus ou moins modifiées (par modifications post-traductionnelles). Les tests immunologiques peuvent en être perturbés. Dans ce projet, nous proposons donc de développer une méthode de mesure des biomarqueurs peptidiques de l'arthrose plus sensible et plus spécifique que par immunoessai, en deux étapes. La chromatographie liquide en ligne avec la spectrométrie de masse haute résolution (LC MS HR) permettra d'identifier et de valider formellement le peptide le plus pertinent (sa séquence et modifications) contenant un épitope donné. Ce peptide sera ensuite mesuré par chromatographie liquide couplée avec un spectromètre de masse triple quadripôle (LC MS TQ), disponible en milieu hospitalier. Pour ces développements, la priorité se portera sur la famille de peptides coll2-1 développée par Y. Henrotin (P et D dans la classification BIPED). Le workflow que nous aurons développé (LCMSHR suivi de LCMSTQ) pourra ensuite être appliqué à d'autres épitopes décrits dans la littérature.

*************

Osteoarthritis is a widespread degenerative disease, affecting 10% of people of all ages worldwide and 80% over the age of 75. It is characterized by an alteration of the entire structure of the joint, including, among other things, a progressive degradation of the cartilage. To date, there is no treatment for osteoarthritis other than the use of analgesics. It is therefore essential to search for adequate biomarkers allowing the identification of patients presenting risk factors, the early diagnosis of the disease as well as monitoring of its progression over time. Several peptide biomarkers derived from the hydrolysis of collagen II, the main constituent of cartilage, are currently used clinically using the BIPED (Burden of Disease, Investigation, Prognostic, Efficacy and Diagnostic) classification. Their dosage is done by immune analysis which uses an antibody (Ab) which interacts specifically with a given epitope. However, the recognition of epitopes by the Ac can be variable. In fact, the recognized epitopes are part of peptide sequences that are more or less long and more or less modified (by posttranslational modifications). Immunoassays may be disrupted. In this project, we therefore propose to develop a method for measuringpeptide biomarkers of osteoarthritis that is more sensitive and more specific than by immunoassay, in two stages. Liquid chromatography on line with high resolution mass spectrometry (LC MS HR) will allow us to identify and formally validate the most relevant peptide (its sequence and modifications) containing a given epitope. This peptide will then be measured by chromatography on line with a triple quadrupole mass spectrometer (LC MS TQ), available in hospitals due to its sensitivity and specificity. For these developments, priority will focus on the family of coll2-1 peptides developed by Y. Henrotin (P and D in the BIPED classification). The workflow that we will have developed (LCMSHR followed by LCMSTQ) can then be applied to other epitopes described in the literature.

References :
-Birmingham, J.D., Vilim V., and Kraus V.B. 2006. « Collagen Biomarkers for Arthritis Applications.» Biomarker Insights I : 61-76.
-Brouwers H., von Hegedus J.H., van der Linden E., Mahdad R., Kloppenburg M., Toes R., Giera M., and Ian-Facsinay A. 2022. «Hyaluronidase treatment of synovial fluid is required for accurate detection of inflammatory cells and soluble mediators.» Arthritis Research & Therapy 24: 18.
-Carr, B.P., Chen Z., Chung J.H.Y., and Wallace G.G. 2022. « Collagen Alignment via Electro-Compaction for Biofabrication Applications: A review.» Polymers 14 (20): 4270.
-Deberg M., Labasse A., Christgau S., Cloos P., Henriksen D. B., Chapelle J-P., Zegels B., Reginster J-Y., and Henrotin Y. 2005. « New serum biochemical markers (Coll2-1 and Coll 2-1 NO2) for studying oxidtive-related tye II collagen network degradation in patients with osteoarthritis and rheumatoid arthritis.» OsteoArthritis and Cartilage 13: 258-265.
-European patent specification EP 1 485 718 B1, 2008. Method for monitoring collagen type II degradation in cartilage.
-Eveque-Mourroux, M.R., Rocha B., Barré F.P.Y., Heeren R.M.A., and Cillero-Pastor B. 2020. « Spatially Resolved Proteomics in Osteoarthritis: State of the Art and New Perspectives.» Journal of Proteomics 215: 103637.
-Felson D.T. 2014. « The Current and Future Status of Biomarkers in Osteorthitis.» The Journal of Rheumatology 41 (5): 833-836.
-Kamphorst, J. J., van der Heijden R., DeGroot J., Lafeber F. P. J. G., Reijmers T. H., van El B., Tjaden U. R., van der Greef J., and Hankemeier T. 2007. « Profiling of Endogenous Peptides in Human Synovial Fluid by NanoLC-MS: Method Validation and Peptide Identification.» Journal of Proteome Research 6 (11): 4388–4396.
-Mechref Y. 2012. « Use of CID/ETD Mass Spectrometry to Analyse Glycopeptides. » Current Protocols in Protein Science 12:Unit–12.1111.
-Nemirovskiy, O.V., Dufield D.R., Sunyer T., Aggarwal P., Welsch D.J., Mathews W.R. 2007. « Discovery and development of a type II collagen neoepitope (TIINE) biomarker for matrix metalloproteinase activity : From in vitro to in vivo. » Analytical Biochemistry 361: 93-101.
-Perdivara, I., Perera L., Sricholpech M., Terajima M., Pleshko N., Yamauchi M., and Tomer K.B. 2013. « Unusual fragmentation pathways in collagen glycopeptides.» Journal of American Society for Mass Spectrometry 24 : 1072-1081.
-Poole, A. R. 2003. « Biochemical/immunochemical biomarkers of osteoarthritis: utility for prediction of incident or progressive osteoarthritis.» Rheumatic Diseases Clinics of North America 29: 803-18.
-Poole, A. R., Ionescu M., Fitzcharles, M. A., and Billinghurst, R. C. 2004. « The assesment of cartilage degradation in vivo : development of an immunoassay for the measurement in body fluids of type II collagen cleaved by collagenases.» Journal of Immunological Methods 294: 145-53.
-Sandhu A., Rockel J . S., Lively S., and Kapoor M. 2023. « Emerging molecular biomarkers in osteoarthritis pathology.» Therapeutic Advances in Musculoskeletal Disease 15: 1-12.
-Selman, M.H.J., Hemayatkar M., Deelder A.M. and Wuhrer M. 2011. « Cotton HILIC SPE Microtips for Microscale Purification and Enrichment of Glycans and Glycopeptides.» Analytical Chemistry 83: 2492-2499.
United States patent US 7,728,112 B2, 2010. Method for monitoring collagen type II degradation in cartilage.
-Van den steen, P. E., Proost P., Brand D. D., Kang A. H., Van Damme J., and Opdenakker G. 2004. « Generation of Glycosylated Remnant Epitopes from Human Collagen Type II by Gelatinase B.» Biochemistry 43: 10809-10816.
-van Huizen, N. A., Ijzermans J. N. M., Burgers P. C., and Luider T. M. 2020. « Collagen Analysis with Mass Spectrometry.” Mass Spectrometry Reviews 39 (4): 309–35.
-https://www.uniprot.org/uniprotkb/P02458/entry