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Introduction : Le descellement aseptique est la principale complication à long terme des arthroplasties totales de hanche. Il est défini par la perte de fixation des implants secondaire à une ostéolyse péri-prothétique (OPP). Le macrophage joue un rôle central dans le processus d’OPP. En réponse aux débris d’usures, les macrophages produisent de grandes quantités de dérivés oxygénés et nitriques hyperactifs (reactive oxygen species ROS/reactive nitrogen species RNS) qui amplifient la réaction inflammatoire locale et induisent une résorption osseuse qui aboutit à l’OPP. La sonde luminescente L-012 est une molécule dérivée du Luminol utilisée récemment comme un détecteur de dérivés ROS/RNS libérés aux cours des processus inflammatoires. Du fait de la grande spécificité de la sonde L-012 à reconnaitre les dérivés ROS/RNS, nous avons formulé l’hypothèse selon laquelle la visualisation in vivo de la réponse inflammatoire aux particules de PE pourrait se faire par bioluminescence.
Objectif : L’objectif de ce travail était de valider un moyen d’imagerie non invasif pour visualiser en temps réel la réaction inflammatoire induite par les particules de polyéthylène (PE). Méthodes Le modèle d'ostéolyse de calvaria murin a été utilisé. Sous conditions d'asepsie stricte, 10 mg de PE ont été implantés au contact du crâne de souris mâles âgés de 8 semaines de type C57BL6. Un groupe contrôle (sham) a également été opéré, mais sans mise en place de particules. Au total, 64 souris ont été incluses. Après injection sous-cutanée de L-012, la bioluminescence était détectée in vivo et quantifiée à l’aide d’une caméra CCD à J3 J7 J14 et J21. Un sacrifice séquentielle aux mêmes délais (n=8 souris à chaque délai) était réalisé avec évaluation de l’ostéolyse par microscanner et analyse histomorphométrique. Une quantification par RT-PCR des ARNm des cytokines proinflammatoires (TNF alpha et IL1-b) a été réalisée après broyage des crânes. Des tests statistiques non paramétriques ont été utilisés.
Résultats : Après implantation de PE, on relevait une augmentation significative du signal luminescent émis dès J3 (p=0.001) avec un maximum atteint à J7 (p=0.001). Ensuite ce signal diminuait progressivement pour se normaliser à partir de J21. Dans le groupe sham, aucune modification du signal luminescent n'a été observée. L'analyse microscanner a mis en évidence une perte osseuse significative à J7 (p =0.01) et J14 (p=0.01), avec réparation osseuse à J21. Le signal luminescent était fortement corrélé aux taux et à la cinétique des ARNm des cytokines proinflammatoires r=0.98 (p<0.0001) pour le TNF-alpha et r=0.96 (p<0.0001) pour l’IL-1b. Conclusion L’imagerie en bioluminescence par la sonde L-012 permet une visualisation en temps réel de l’inflammation induite par les débris d’usure. Ces résultats indiquent que la bioluminescence pourrait représenter un outil simple et non invasif d'évaluation de l’ostéolyse aux particules d’usures sur modèles animaux. Cet outil d’imagerie pourrait également évaluer l’efficacité de différentes approches thérapeutiques ou prophylactiques visant à limiter la réaction inflammatoire et l’ostéolyse sans sacrifice d’animaux.
Mesure du taux d'usure du polyéthylène selon le type de polyéthylène et le matériau de la tête fémorale après prothèse totale de hanche Wear of polyethylene according to polyethylene type and femoral head material in hip arthroplasty
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Objectif : L'arthroplastie totale de hanche est une intervention fiable. La complication majeure à longs termes est le descellement des implants lié à l'usure du composant cotyloïdien en polyéthylène (PE) à l'origine d'une ostéolyse péri-prothétique. A l'hôpital Cochin, nous sommes restés fidèles aux principes initiaux de l'arthroplastie totale de hanche utilisant du polyéthylène et la fixation cimentée. Depuis 15 ans, nous avons mené trois études prospectives randomisées successives pour lesquelles la seule variable était le type de polyéthylène et/ou le matériau de la tête fémorale. Méthodes : L'étude (1), réalisée entre 2000 et 2002, incluait 100 patients âgés en moyenne de 66 ans, randomisés de façon à recevoir un couple métal-PE conventionnel versus métal-PE hautement réticulé (HXLPE). L'étude (2) réalisée en 2006 incluait 100 patients âgés en moyenne de 65 ans randomisés selon 4 groupes : métal-PE, oxinium (oxide de zirconium)-PE, métal-XLPE et oxinium-XLPE. L'étude (3) réalisée entre 2007 et 2008 incluait 110 patients âgés en moyenne de 60 ans, randomisés de façon à recevoir un couple métal-PE versus céramique Delta (oxyde mixte alumine-zircone)-PE. Pour chacune des études, le critère principal de jugement était le taux de pénétration de la tête fémorale dans le PE. Résultats : Pour l'étude (1), 30 patients ont pu être analysés après un recul médian de 8.7 ans dans le groupe PE conventionnel et 38 patients après 9.11 ans dans le groupe HXLPE. Le taux d'usure à régime constant était de 0.14 mm/an dans le groupe PE conventionnel versus 0.0002 mm/an dans le groupe XLPE (p < 0.0001). Pour l'étude (2), 86 patients ont pu être analysés après un recul médian de 6.5 ans. Le taux d'usure à régime constant était de 0.11 mm/an dans le groupe métal-PE, 0.03 mm/an dans le groupe oxinium-PE, 0.05 mm/an dans le groupe métal-HXLPE, 0.02 mm/an le groupe oxinium-HXLPPE (p < 0.001). Pour l'étude (3), 38 patients ont pu être analysés après un recul médian de 4.4 ans dans le groupe tête métal et 42 patients après un recul médian de 4.0 ans dans le groupe tête céramique Delta. Le taux d'usure à régime constant était de 0.07 mm/an dans le groupe tête métal versus 0.06 mm/an dans le groupe tête céramique Delta (p = 0.48). Conclusion : Nos résultats indiquent clairement que l'utilisation de HXLPE est à l'origine d'une réduction majeure de l'usure. Il est probable que cette réduction de l'usure sera à l'origine d'une réduction du risque d'ostéolyse et de descellement des implants.
Wear of polyethylene according to polyethylene type and femoral head material in hip arthroplasty
Objective: Total hip arthroplasty is a highly efficient surgical. The major long term complication is aseptic loosening related to wear of the polyethylene (PE) socket leading to wear debris induced osteolysis. At Cochin hospital, we have been using for more than 40 years, the metal on polyethylene combination and cement fixation. Since 2000, we have performed three prospective randomized studies for which the only variable was polyethylene type and/or material of the femoral head. Methods: Study (1) conducted between 2000 and 2002 included 100 patients with a mean age of 66 years randomized to receive metal on conventional PE versus metal on highly cross-linked PE (HXLPE). Study (2) conducted in 2006 included 100 patients with a mean age of 65 years randomized into 4 groups: metal-PE, oxinium (oxidized zirconium)-PE, metal-XLPE, oxinium-XLPE. Study (3) conducted between 2007 and 2008 included 110 patients with a mean age of 60 years randomized to receive metal-PE versus Delta ceramic-PE. In each of these studies, the main criterion for evaluation was linear femoral head penetration. Results: In study (1), 30 patients could be analyzed after a median follow-up of 8.7 years in the conventional PE group and 38 patients in the HXLPE group after 9.1 years. The mean steady state wear was 0.14 mm/year in the conventional PE group versus 0.0002 mm/year in the HXLPE group (p < 0.0001). In study (2), 86 patients could be analyzed after a median follow-up of 6.5 years. The steady state wear was 0.11 mm/year in the metal-PE group, 0.03 mm/year in the oxinium-PE group, 0.05 mm/year in the metal-XLPE group, 0.02 mm/year in the oxinium-HXLPE group (p< 0.01). In study (3), 38 patients could be analyzed after a median follow-up of 4.4 years in the metal group and 42 patients after a median follow-up of 4.0 years in the Delta group. The mean steady state wear was 0.07 mm/year in the metal group versus 0.06 mm/year in the Delta group (p = 0.48). Conclusion: Our results demonstrated that use of HXLPE could significantly decrease polyethylene wear. This reduction will probably decrease the risk for osteolysis and implant loosening. Oxinium on HXLPE was associated with the lowest steady state penetration rate.