Tribological operation of pathological synovial joints: Role of phospholipidic interfaces

Autor: Corneci, Magdalena
Přispěvatelé: Tribologie et Mécanique des Interfaces ( TMI ), Laboratoire de Mécanique des Contacts et des Structures [Villeurbanne] ( LaMCoS ), Institut National des Sciences Appliquées de Lyon ( INSA Lyon ), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut National des Sciences Appliquées de Lyon ( INSA Lyon ), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), INSA de Lyon, Yves Berthier(yves.berthier@insa-lyon.Fr), Tribologie et Mécanique des Interfaces (TMI), Laboratoire de Mécanique des Contacts et des Structures [Villeurbanne] (LaMCoS), Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Corneci, Magdalena
Jazyk: francouzština
Rok vydání: 2012
Předmět:
nano-bio-tribologie
friction
nanobiotribology
microscopie de force atomique
fluide synovial
articulation synoviale pathologique
synovial fluid
hydration lubrication layers
[ SDV.BBM.BC ] Life Sciences [q-bio]/Biochemistry
Molecular Biology/Biomolecules [q-bio.BM]
[PHYS.COND.CM-GEN] Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Other [cond-mat.other]
[SPI.MECA.BIOM] Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Biomechanics [physics.med-ph]
triplet bio-tribologique
[PHYS.MECA.BIOM]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Biomechanics [physics.med-ph]
[SDV.BBM.BC] Life Sciences [q-bio]/Biochemistry
Molecular Biology/Biochemistry [q-bio.BM]
analyse lipidomique
phospholipids
lubrification par couches d'hydratation
[ PHYS.MECA.BIOM ] Physics [physics]/Mechanics [physics]/Biomechanics [physics.med-ph]
atomic force microscopy
pathological synovial joint
[PHYS.MECA.BIOM] Physics [physics]/Mechanics [physics]/Biomechanics [physics.med-ph]
[SPI.MECA.BIOM]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Biomechanics [physics.med-ph]
biotribological triplet
assemblages lipidiques
[ PHYS.COND.CM-GEN ] Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Other [cond-mat.other]
modèle ex vivo
[SDV.BBM.BC]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry
Molecular Biology/Biomolecules [q-bio.BM]
coefficient de frottement
[PHYS.COND.CM-GEN]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Other [cond-mat.other]
fluorescence optical microscopy
lipidomics
phospholipides
lipid assemblies
[ SPI.MECA.BIOM ] Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Biomechanics [physics.med-ph]
ex vivo model
microscopie optique en fluorescence
Zdroj: Biomécanique [physics.med-ph]. INSA de Lyon, 2012. Français
Popis: In order to improve the effectiveness of joint diseases' treatments, given their complexity and magnitude, recent studies have highlighted the role of lipid assemblies associated with the discontinuous structure of the synovial fluid (SF) in the tribological performance of joint operation. Thus, an ex vivo tribological model (AM Sfarghiu, PhD thesis, 2006) providing a "basic pattern" for joint biolubrification was developed. It consists of the stack of phospholipidic interfaces and aqueous layers. Using this model, the objective of this work was to study the evolution of phospholipidic interfaces of SF within pathological state. Therefore, a nano-bio-tribological methodology combining biochemical, physicochemical, nano-mechanical and tribological analysis was used. The results of these analyses show: the influence of even small rubbing surfaces' roughness characteristics of early stage illness and that of phospholipidic interfaces' properties (related to their composition change) on the mechanical strength, changes in friction and in situ degradation of lipidic assemblies of pathological SF. The tribological operation is highlighted by enzymes' associated with diseases. Thus, joint operation depends on the mechanical strength of phospholipidic interfaces and to obtain very low friction coefficients, velocity accommodation must be done at the level of hydration layers surrounding ions in the aqueous solution. These results would therefore allow better understanding of the evolution of phospholipidic interfaces in joint diseases and of the proper cause/consequence sequence responsible for a joint disease in order to develop more effective, targeted and non prosthetic treatments.
Afin d'améliorer l'efficacité des traitements des pathologies articulaires, en tenant compte de leur complexité et de leur ampleur, des études récentes ont mis en évidence le rôle des assemblages lipidiques associés à la structure discontinue du fluide synovial dans le contrôle du fonctionnement tribologique articulaire. Ceci à conduit à la mise au point d'un modèle tribologique ex vivo (thèse AM Sfarghiu, 2006), proposant un " motif élémentaire " de la biolubrification articulaire, constitué de l'empilement d'interfaces phospholipidiques et de couches aqueuses. En utilisant ce modèle, l'objectif de ce travail a été d'étudier l'évolution des interfaces phospholipidiques du fluide synovial en présence de pathologies. Pour ce faire, une méthodologie nano-bio-tribologique alliant des analyses biochimiques, physicochimiques, nano-mécaniques et tribologiques a été utilisée. Les résultats de ces analyses montrent : l'influence de la faible rugosité des surfaces frottantes caractérisant les stades précoces des pathologies et celle des propriétés des interfaces phospholipidiques (liées à la variation de leur composition) sur la résistance mécanique, l'évolution au cours du frottement et la dégradation in situ des assemblages lipidiques des fluides synoviaux pathologiques. Le comportement des assemblages lipidiques est accentué par l'action des enzymes associées aux pathologies. Par conséquent, le fonctionnement articulaire dépend de la résistance mécanique des interfaces phospholipidiques et pour obtenir des coefficients de frottement très bas, l'accommodation de vitesse doit s'effectuer au niveau des couches d'hydratation qui entourent les ions présents dans la couche aqueuse. Ces résultats permettront de comprendre à court terme l'évolution des interfaces phospholipidiques dans les pathologies articulaires et, à plus long terme le bon enchaînement cause/conséquence responsable d'une pathologie articulaire afin de développer des traitements plus efficaces, ciblés et non prothétiques.
Databáze: OpenAIRE
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