La lumière rouge stimule la croissance des cellules souches du genou par activation des canaux calciques

Les lésions méniscales sont fréquentes, notoirement difficiles à réparer, et évoluent souvent vers l'arthrose et le remplacement articulaire. La thérapie par cellules souches utilisant des cellules souches dérivées du ménisque (MeSCs) est prometteuse, mais l'obtention d'un nombre suffisant de cellules viables demeure un obstacle majeur. La photobiomodulation (PBM) — thérapie par lumière de faible intensité utilisant des LED ou des lasers — a montré un potentiel pour améliorer le comportement des cellules souches, mais ses mécanismes dans les MeSCs restaient mal compris.

Cette étude a exposé de manière systématique des MeSCs humaines (isolées d'un donneur masculin âgé de 66 à 75 ans subissant une arthroplastie du genou) à la lumière LED sur quatre longueurs d'onde (violet 400–405 nm, vert 500–505 nm, rouge 700–710 nm et proche infrarouge 1064 nm) et quatre densités d'énergie (3, 15, 30 et 60 J/cm²). Un panel complet de paramètres a été mesuré : calcium intracellulaire (Ca²⁺), activité de la cytochrome C oxydase (CCO), concentration en monoxyde d'azote (NO), viabilité cellulaire (test MTT), potentiel de membrane mitochondrial, espèces réactives de l'oxygène (ROS) par ELISA, et prolifération cellulaire par comptage.

Le résultat le plus net a été une bifurcation des effets dépendante de la longueur d'onde et de la dose. La lumière rouge (700–710 nm) et proche infrarouge (1064 nm) à 3, 15 et 30 J/cm² a significativement favorisé la prolifération des MeSCs et préservé le potentiel de membrane mitochondrial, avec 15 J/cm² produisant le bénéfice le plus marqué. En revanche, la lumière violette (400–405 nm) et verte (500–505 nm) à toutes les doses, ainsi que toutes les longueurs d'onde à 60 J/cm², ont altéré la fonction mitochondriale et réduit la capacité proliférative — démontrant une réponse dose-effet biphasique (hormétique) claire.

Sur le plan mécanistique, la PBM a augmenté le Ca²⁺ intracellulaire et les ROS proportionnellement à la densité d'énergie pour toutes les longueurs d'onde. En revanche, l'activité de la CCO et les concentrations de NO n'ont pas varié dans aucune des conditions testées, contredisant directement deux des quatre hypothèses canoniques sur la PBM. Lorsque TRPV1 (transient receptor potential vanilloid 1), un canal calcique sensible à la chaleur et à la lumière, a été inhibé pharmacologiquement, les élévations de Ca²⁺ et de ROS induites par la PBM ont été abolies, ainsi que les modifications associées de la prolifération cellulaire. Cela implique l'axe de signalisation TRPV1-Ca²⁺-ROS comme médiateur central des effets de la PBM dans les MeSCs — distinct des mécanismes impliquant la CCO ou le NO proposés pour d'autres types cellulaires.

Ces résultats sont significatifs pour la médecine régénératrice : un prétraitement PBM optimisé (lumière rouge ou proche infrarouge à ~15 J/cm²) pourrait améliorer l'expansion ex vivo des MeSCs avant une thérapie par injection, améliorant potentiellement les résultats de la réparation méniscale. L'identification de TRPV1 comme régulateur clé ouvre également des pistes pharmacologiques pour une optimisation supplémentaire. Les réserves incluent la source cellulaire issue d'un donneur unique de sexe masculin, un plan expérimental exclusivement in vitro, et l'absence d'essais fonctionnels en aval tels que la différenciation chondrogénique après PBM.