Les Ligaments & les tendons

Chapitre 1.D.19.2.a Histologie - Ligaments

LES TISSUS CONJONCTIFS FIBREUX DENSES

1

Bien que constitué par les mêmes entités, les histologistes classent

séparément certains tissus conjonctifs fibreux sous la dénomination de tissus

conjonctif dense,

- parce que les fibres deviennent très majoritaires dans ce type de

structure,

- par ce que les cellules sont, inversement, peu nombreuses et souvent

moins actives,

- parce que ces tissus sont spécifiquement adaptés à la transmission de

forces et/ou de contraintes mécaniques.

On distingue :

- les tissus conjonctifs fibreux denses non orientés, tels qu’on peut les

observer dans

les capsules (testicule, rein, foie, rate, etc), les aponévroses, la dure mère, etc

- les tissus conjonctifs denses orientés, tels qu’on peut les observer dans

les ligaments et les tendons.

- Tendons : ils assurent la liaison muscle-os

- Ligament. Ils assurent plusieurs types de liaison : os-os, viscère-

paroi abdominale, viscère-os, viscère-viscère, etc

1. http://homepage.mac.com/danielbalas/.Public/cours_histo_P1/cours_histo_generale/Lecture2c.pdf

les tissus conjonctifs denses orientés sont caractérisés au plan

morphologique :

- par une prépondérance des fibres de collagène orientées axialement et

regroupées en faisceaux très épais,

- par un tissu conjonctif fibreux lâche de revêtement externe, le para-tendon,

qui émet des cloisons au sein du tendon (structure similaire dans les ligaments

mais sans dénomination particulière).

- par la circulation de vaisseaux et de nerfs qui passent dans les cloisons

- par un nombre restreint de fibrocytes. Leur aspect morphologique particulier

les fait dénommer fibrocytes alaires ou ténocytes

- par l’existence de gaines synoviales : c’est une structure de protection

adaptée au glissement, et qui recouvre le paratendon dans les zones de

frottement (sur l’os)

2

2. http://homepage.mac.com/danielbalas/.Public/cours_histo_P1/cours_histo_generale/Lecture2c.pdf

Chapitre 1.D.19.2.b Vers un modèle biomécanique structurel

synthétique3

Vers un modèle biomécanique structurel synthétique

Préciser l’état microstructurel et macrostructurel du tendon d’Achille et

regrouper en un ensemble cohérent les données acquises sur l’organisation de la

matrice de collagène et de PG, nous paraît un préalable indispensable pour une

approche biomécanique fiable intégrant une modélisation des flux hydriques

tendineux.

En effet, la nature, l’agencement, les interactions de chacun des

biomatériaux constituants vont entraîner un comportement mécanique

spécifique.

Le réseau de collagène

Le tendon présente une succession de niveaux d’organisation depuis la molécule

de collagène jusqu’au tendon entier4,5

.

La microfibrille de collagène est formée d’une suite longitudinale

(association tête–queue) d’unités de cinq molécules de collagène et s’étend sur

toute la longueur du tendon.

3. Tassoni et al., IRBM 31 (2010) 131–140

4. Jozsa L. Acta Anat 1991;142(4):306.

5. Kannus P. Scand J Med Sci Sports 2000;10(6):312.

C’est la plus petite unité structurelle dotée d’une striation (période D), due

au fait que les molécules successives sont séparées par des espaces (zones gaps).

On n’a pas encore pour l’instant réussi à isoler une microfibrille6, mais son

existence est confortée par les études de diffraction aux rayons X7 et par

l’imagerie de reconstruction 3D8.

La fibre de collagène correspond à un ensemble dense de microfibrilles,

orientées principalement longitudinalement et associées majoritairement de

manière parallèle.

La fibre est entourée d’un réseau lâche de fibrilles orientées

horizontalement, transversalement et circulairement qui forme l’endoténon.

L’endoténon relie les fibres entre elles pour former un fascicule primaire.

Les fascicules primaires se regroupent en fascicules secondaires, qui sont

assemblés en fascicules tertiaires.

Les fascicules primaires et secondaires sont aussi entourés d’endoténon.

Enfin, l’ensemble des faisceaux tertiaires du tendon est entouré d’épiténon,

gainé d’un manchon élastique, le paraténon.

Souvent de l’eau est contenue dans l’espace entre l’épiténon et le

paraténon, ce qui mécaniquement prévient la friction entre les structures en

contact.

6. Hulmes DJ. J Struct Biol 2002;137(1–2):2.

7. Orgel J. Structure 2001;9(11):1061.

8. Holmes DF. Proc Natl Acad Sci U S A 2001;98(13):7307.

2/3 Les protéoglycannes

Définitions

9

Un protéoglycane ou protéoglycanne est la combinaison d'une protéine

et d'un glycosaminoglycane. L'association entre les deux types de chaîne

s'effectue essentiellement dans l'appareil de Golgi, mais également au niveau du

réticulum endoplasmique d'une cellule. La proportion de glucides des

protéoglycanes peut atteindre 95 %.

Un peptide est un polymère d’acides aminés reliés entre eux par des

liaisons peptidiques.

Une liaison peptidique est une liaison covalente formée entre un atome

de carbone d'un acide aminé et un atome d'azote d'un autre acide aminé. La

liaison peptidique correspond à une fonction amide dans le cas particulier de

certaines molécules biologiques.

Une protéine est une macromolécule biologique composée par une ou

plusieurs chaîne(s) d'acides aminés liés entre eux par des liaisons peptidiques.

En général, on parle de protéine lorsque la chaîne contient plus de 50 acides

aminés, pour des tailles plus petites, on parle de peptide et de polypeptide, mais

plus souvent simplement de « petite protéine ».

Les glycosaminoglycanes ou glycosaminoglycannes (GAG) ont

longtemps été désignés sous le terme de "mucopolysaccharides acides" en raison

de leur forte capacité de rétention de l'eau ("muco"), de leur nature glucidique

("polysaccharides") et de leur caractère acide provenant de leurs multiples

charges négatives ("acides").

Chez les humains, on compte huit acides aminés essentiels : le

tryptophane, la lysine, la méthionine, la phénylalanine, la thréonine, la valine, la

leucine et l'isoleucine. Deux autres, l'histidine et l'arginine, sont dits semi-

essentiels car seuls les nourrissons ont besoin d'un apport exogène (on les trouve

dans le lait maternel). La cystéine, la glycine et la tyrosine sont parfois

nécessaires à certaines populations qui ne sont pas capables de les synthétiser en

quantité suffisante.

9. Wikipedia

La partie médiane du tendon d’Achille se caractérise par la présence

dominante d’un PG de petite taille, la décorine et une teneur mineure en

versicane, un PG de grande taille10

.

La décorine, dont le GAG peut être disposé orthogonalement ou

axialement par rapport à la microfibrille11

, se fixe dans la partie C terminale de

la molécule de collagène au niveau de la gap zone de chaque période D sur la

microfibrille. La décorine facilite le comportement en traction du collagène.

10

. Waggett AD. Matrix Biol 1998;16(8):457. 11

. Scott JE. Ciba Found Symp 1986;124:104.

6.3. Les cellules

Les cellules sont disposées en rangées parallèles au grand axe du tendon,

entre les fibres de collagène. Elles sont entourées de versicane qui constitue un

coussinet hydrique amortisseur vis de la compression et évite le cisaillement,

protégeant ainsi l’intégrité cellulaire.

Un fibroblaste12

est une cellule (produisant le collagène) présente dans le tissu

conjonctif ; elle est parfois appelée cellule de soutien. Un fibroblaste est une

cellule de morphologie fusiforme ou étoilée, longue de 20 à 30 μm et large de 5

à 10 μm. Le noyau d'un fibroblaste est ovale et contient de la chromatine

condensée (en motte périphérique) et un appareil de Golgi qui lui est

périphérique. Cette cellule possède un cytoplasme riche en réticulum

endoplasmique rugueux (RER), ribosomes libres et mitochondries. De plus, elle

contient un réseau de micro-filaments d'actine et de vimentine. Elle sécrète des

protéoglycanes, des glycoprotéines et des glycosaminoglycanes. On observe à la

surface des fibroblastes des récepteurs au LDL et au HDL.

12

. http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Fibroblast.jpg

Chapitre 1.D.19.2.c Le collagène13

Le collagène est une famille de protéines fibreuses constituant les tissus

conjonctifs dans le règne animal. Ces protéines ont pour fonction de conférer

aux tissus une résistance mécanique à l'étirement. Il s'agit de la protéine la

plus abondante dans un organisme humain, représentant le quart de la masse

protéique. Il est secrété par les cellules des tissus conjonctifs et a un poids

moléculaire de 300 kDa. Contrairement à l’élastine présente aussi dans les

tissus conjonctifs, le collagène est inextensible et résiste bien à la traction. Il

existe différents types de collagène selon l'organe considéré. Il est notamment

indispensable aux processus de cicatrisation.

13

. http://fr.wikipedia.org/wiki/Collag%C3%A8ne

Le collagène est une protéine composée de trois chaînes polypeptidiques

associées. Pouvant se combiner de différentes manières, on devrait en toute

rigueur parler des collagènes, et non du collagène. Chaque type de collagène

possède une structure propre et se retrouve dans des organes particuliers. Par

exemple, le collagène de type I intervient dans la formation de la peau, des

tendons, des os et de la cornée, tandis que le type III se retrouve au niveau du

système cardiovasculaire..

1415

14

. http://www.pro-care.fr/glossaire_collagene_eng.php 15

. http://www.cryst.bbk.ac.uk/PPS2/course/section11/assembli.html

16

16

. K.L. Goh et al. / Biochimica et Biophysica Acta 1722 (2005) 183–188

Chapitre 1.D.19.2.d Reconstruction

Current surgical strategies include the use of local autograft or allograft tissues

for ligament reconstruction17

The anterior cruciate ligament (ACL) is one the most commonly

injured ligaments of the knee.

18

Chronic ACL insufficiency can result in episodic instability, chondral and

meniscal injury, and early osteoarthritis. The intra-articular environment of the

ligament precludes normal healing and surgical replacement of the injured

ligament is often mandated to restore stability.

17

. Petrigliano et al., Arthroscopy: The Journal of Arthroscopic and Related Surgery, Vol 22,

No 4 (April), 2006: pp 441-451 18

. http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/presentations/100230_1.htm

Définition : Allograft: The transplant of an organ or tissue from one individual to

another of the same species with a different genotype. A transplant from one person to

another, but not an identical twin, is an allograft. Allografts account for many human

transplants, including those from cadaveric, living related, and living unrelated donors. Called

also an allogeneic graft or a homograft.

These procedures have yielded superior long-term clinical results yet have

the potential for serious associated morbidities. Existing limitations have

prompted ongoing research designed to engineer a replacement ligament that

will parallel the native ACL in both its biologic properties and mechanical

durability.

Ligament engineering necessitates the use of appropriate source cells and

a growth matrix to support cell proliferation and collagen synthesis.

The identification of appropriate growth modulators including both

biochemical factors and mechanical stimuli are requisites for successful tissue

growth. The characterization of the elements essential for successful graft

development represents a significant challenge for investigators. This review

examines the current literature regarding the potential and limitations of

ligament engineering and describes the development of a novel 3-dimensional

scaffold and bioreactor system at our institution.

LIGAMENT ENGINEERING

The development of a functional engineered ligament is predicated on a system

that uses

- (1) reparative cells with the capacity for proliferation and matrix

synthesis,

- (2) a structural scaffold that facilitates cell

adaptation,

- (3) an environment that provides sufficient nutrient transport and

appropriate regulatory stimuli.

These constituents may be applied in either an in vivo or ex vivo system.

Biocompatible Scaffolds

Polymer selection allows control over the rate of degradation, the

mechanical properties of the construct, and the cellular response. Moreover, the

characteristics of these materials can be altered with specific surface, structure,

and formulation modifications, providing tremendous flexibility to the overall

scaffold design. Additionally, most of these polymers are currently approved for

other surgical applications and have established safety profiles. The most

commonly used polymers for tissue engineering are reviewed in Table 1.

Growth Factors

Numerous studies have attempted to determine the effects of various

growth factors on a ligament engineering system with regard to cell

proliferation, ECM synthesis, neovascularization, and mechanical properties.

However, little is known about the regulatory signals involved in ligament

development or repair.

Consequently, most investigations have focused on those growth factors

known to have mitogenic effects in musculoskeletal tissues. Fibroblast growth

factor (FGF), transforming growth factor (TGF), platelet-derived growth factor

(PDGF), epidermal growth factor (EGF), insulin-like growth factor (IGF), and

growth and differentiation factor (GDF) have all shown the capacity to improve

cell proliferation or matrix elaboration in ligament engineering constructs (Table

2).19

19

. Goh JC, Ouyang HW, Teoh SH, Chan CK, Lee EH. Tissueengineering approach to the

repair and regeneration of tendons and ligaments. Tissue Eng 2003;9:S31-S44 (suppl 1).

Conclusion

The current strategies applied to ACL reconstruction are satisfactory.

However, the goal of improving this procedure and eliminating its associated

complications is a practical one. With the heightened emphasis on fitness and

athleticism in the United States, the prevalence of ACL injuries will likely

continue to rise.

Future studies will attempt to define the temporal role of growth factors

and exogenous stimulation in prompting organized collagen deposition. As

research continues, it is expected that ligament engineering techniques will lead

to the production of a new generation of scaffolds that will mirror the mechanics

of the native ligament and result in the fabrication of a compatible and durable

ligament replacement.

Chapitre 1.D.19.2.e Synthetic grafts for anterior cruciate

ligament rupture: 19-year outcome study20

Avantages du synthètiques versus allogreffes Anterior cruciate ligament (ACL) is essential for maintaining stability in the knee joint.

While in young and active population with an ACL tear surgery is often the best therapeutic

option, controversy exists about the best treatment. For intra-articular reconstruction the

patellar tendon21

, the iliotibial tract and the hamstring tendons are commonly used. Autologous grafts, however, have some well recognized drawbacks since

the harvesting of the graft may lead to problems such as local tenderness, and

pain and weakness of the extensor mechanism.

In order to overcome such inconveniences, synthetic ligaments for ACL

reconstruction have been widely used in the 1980s and early 1990s. The initial

enthusiasm about the introduction of synthetic graft materials stemmed from

their lack of donor morbidity, their abundant supply and their significant

strength.

20

. Ventura et al., The Knee 17 (2010) 108–113 21

. Clancy WG, Nelson DA, Reider B, Narechama RG. Anterior cruciate ligament

reconstruction using one-third of the patellar ligament, augmented by extraarticular tendon

transfers. J Bone Jt Surg Am 1982;64A:352–9.

Chapitre 1.D.19.2.f Proliferation and adhesion of periodontal ligament cells on

synthetic biominerals22

Synthetic biomineral analogues have been examined if they support

differentiation of various cellular phenotypes in calcified tissues when used as

biomaterials.

Biological apatite is formed via precursor phases, such as octacalcium

phosphate (OCP)23

. It has been suggested that synthetic OCP promotes

osteoblast differentiation and enhances bone formation when implanted in the

subperiosteal region24,25

or in bone defects experimentally26,27

. In contrast, no

information is available about biological response of periodontal ligament

(PDL) cells in application of OCP.

The present study was designed to investigate the proliferation and

expression of adhesion and extracellular matrix molecules in PDL cells cultured

on the synthetic calcium phosphate, OCP and its hydrolysed apatitic product

(HL) comparing with those cultured on plastic or collagen substrates.

Conclusion : Our results suggest that PDL cells expressing various integrins

are attached to the synthetic biomineral analogues through collagens and

fibronectin produced by themselves. These calcium phosphates relevant to

biomineralization may support proliferation and adhesion of PDL cells in

vivo.

22

. Hatakeyama et al., International Congress Series 1284 (2005) 328–329 23

. O. Suzuki, et al., J. Dent. Res. 74 (11) (1995) 1764–1769. 24

. O. Suzuki, et al., Bone Miner 20 (2) (1993) 151–166. 25

. Y. Sasano, et al., Anat. Rec. 256 (1) (1999) 1 – 6. 26

. S. Kamakura, et al., J. Dent. Res. 78 (11) (1999) 1682–1687. 27

. S. Kamakura, et al., Arch. Oral Biol. 41 (11) (1996) 1029–1038.

Chapitre 1.D.19.2.f Évaluation clinique et biologique d’un

ligament synthétique bioactif chez la brebis28

Le contexte : La rupture de ligament croisé antérieur (LCA) est souvent

la conséquence d’une torsion violente du genou. Le traitement le plus courant

est la greffe autologue alors que la pose d’un ligament synthétique reste

limitée aux cas spécifiques des sportifs de haut niveau (< 5%)29,30,31

. En effet,

malgré les progrès des techniques chirurgicales, le taux d’échec des ligaments

synthétiques, principalement par rupture, reste encore élevé. Une des raisons de

ces échecs est liée à un non-contrôle de la réponse de l’hôte au ligament

synthétique et à leur mauvaise intégration in situ.

28

. Zhou et al., IRBM 30 (2009) 153–155. 29

. Cooper JA, et al. Fiber-based tissue-engineered scaffold for ligament replacement: design

considerations and in vitro evaluation. Biomaterials 2005;26(13):1523–32. 30

. Ge Z, et al. Biomaterials and scaffolds for ligament tissue engineering. J Biomed Mater

Res A 2006;77(3):639–52. 31

. Petrigliano FA, McAllister DR, Wu BM. Tissue engineering for anterior cruciate ligament

reconstruction: a review of current strategies. Arthroscopy 2006;22(4):441–51.

Pour obtenir un LCA synthétique « biointégré », une des voies possibles

consiste à greffer un polymère bioactif sur sa surface afin d’améliorer

l’adhésion cellulaire par le biais du contrôle de la réponse protéique32

. Selon le

milieu protéique, la force d’adhésion des cellules peut être multipliée par dix en

présence du polymère greffé33

.

32

. Ciobanu M, et al. Radical graft polymerization of styrene sulfonate on poly(ethylene

terephthalate) films for ACL applications: “grafting from” and chemical characterization.

Biomacromolecules 2006;7(3):755–60. 33

. Zhou J, et al. Morphology and adhesion of human fibroblast cells cultured on bioactive

polymer grafted ligament prosthesis. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc 2007;2007:5115–8.

Matériaux : Le poly (éthylène téréphtalate) (PET) est le polymère de

choix pour élaborer les prothèses ligamentaires mais sa biocompatibilité doit

être améliorée. Le greffage du PET par un polymère bioactif poly (styrène

sulfonate de sodium) (pNaSS) selon la technique du grafting from permet

d’obtenir un taux de greffage parfaitement reproductible de l’ordre de 5 µmol/g.

« Echantillons » : Sur un groupe de sept brebis ont été implantées

des ligaments non greffés alors qu’un second groupe de sept brebis ont été

implantées des ligaments greffés du pNaSS pour une durée de trois mois.

Evaluation de l’inflammation : Pour l’évaluation de la réponse

inflammatoire, la ponction du liquide synovial a été effectuée sous anesthésie

générale en conditions d’asepsie au niveau du cul-de-sac antérieur sous-

patellaire, par voie latérale ou médiale à l’aide d’une aiguille 21G montée sur

une seringue de 5 mL. L’analyse du liquide a porté sur :

- la numération et la formule cellulaire effectués à partir de frottis ;

- le dosage des protéines par le réactif de bleu de coomasie

Il n’existait pas de différence statistiquement significative entre les brebis

implantées avec un ligament greffé ou non greffé en ce qui concerne la

cellularité totale (Fig. 1) du liquide synovial et la répartition des différentes

populations cellulaires.

Le dosage des protéines dans le liquide synovial prélevé à un, deux et

trois mois montrait une diminution progressive de ce taux et une normalisation34

de celui-ci à trois mois sans différence statistiquement significative entre les

deux groupes de brebis.

Conclusion : L’évaluation clinique et biologique du liquide synovial

in vivo chez des brebis implantées avec un ligament en PET greffé ou non de

pNaSS met en évidence une récupération fonctionnelle précoce et une excellente

tolérance du pNaSS se traduisant par une absence d’inflammation articulaire

significative.

34

. Seitz H, et al. Biocompatibility of polyethylene terephthalate (Trevira® hochfest)

augmentation device in repair of the anterior cruciate ligament. Biomaterials 1998;19(1–

3):189–96.

Articulation : Les Prothèse du poignet

Chapitre 1.D.19.2.g Les prothèses du poignet35

Après la première expérience de Gluck, en 1890, la prothèse de poignet

a été oubliée jusqu'aux années 1970. L'articulation du poignet n'a pas eu le

même intérêt que les articulations de la hanche ou du genou. Il est vrai que les

indications de prothèses de poignet sont réduites.

35

. C. Chantelot, Chirurgie de la Main Volume 25, Issue 6, December 2006, Pages 271-279

À ce jour, la polyarthrite rhumatoïde reste l'indication de choix pour ce

type d'implant36

. De plus, au vu de la littérature les publications n'ont pas

rapporté de bons résultats à plus ou moins long terme. Il est évident que les

descellements sont très fréquents. L'articulation du poignet est complexe par son

anatomie et sa biomécanique, ces deux éléments doivent être considérés pour

réaliser une prothèse totale37

.

38

Anatomie du poignet

L’articulation du poignet est complexe par les différents compartiments

qui la constituent : articulation radio-ulnaire distale, radiocarpienne,

médiocarpienne et carpométacarpienne.

36

. Y. Allieu, Traitement chirurgical du poignet rhumatoïde: à propos de 603 poignets

rhumatoïdes opérés de 1968–1994. La main et le poignet rhumatoïdes, Expansion

Scientifique Française, Paris (1996), pp. 63–79. 37

. M. Fahrer, Introduction to the anatomy of the wrist. The hand (R. Tubiana), WB Saunders

Company, Philadelphia (1981), pp. 130–135. 38

. http://www.vulgaris-medical.com/images/rhumatologie-25/poignet-arthrose-du-502.html

39

39

. http://www.caducee.net/DossierSpecialises/traumatologie/fracture-poignet.asp

Pour chaque compartiment il existe une ou plusieurs interlignes.

L’appareil ligamentaire, à la fois intra-articulaire et extra-articulaire, stabilise le

bloc radiocarpien. Il est difficile de respecter ces éléments indispensables lors de

la réalisation d’une prothèse. Le poignet est animé de mouvement de flexion–

extension, inclinaison radiale, inclinaison ulnaire et de pronosupination. Cette

mobilité est réalisée par l’ensemble des tendons qui croisent l’articulation.

40

40

. http://www.reserve-medicale.fr/im/articles/VR2171_L.jpg

Biomécanique : À ce jour, la cinématique de cette articulation complexe

est encore mal connue. Il existe en plus de la mobilité entre le carpe et le radius,

une mobilité entre la première et deuxième rangée du carpe41

,42

. Il faut aussi

prendre en compte l'articulation carpométacarpienne concernée par la mise en

place d'une prothèse du poignet. Classiquement, le centre de rotation de poignet

est le capitatum. Des études récentes ont insisté sur les mouvements de

pronation et supination du bloc radiocarpométacarpien. De même, il semble

exister plusieurs centres de « rotations instantanées » . Ces forces rotatoires sont

les principales causes de descellement des prothèses de poignet. L'implant radial

ne pose pas de problème de fixation et de descellement à court terme. La seule

difficulté reste le capital osseux souvent altéré dans la polyarthrite rhumatoïde.

41

. L. Leonard, D. Sirkett, G. Mullineux, G.E. Giddins and A.W. Miles, Development of an in

vivo method of wrist joint motion analysis, Clin. Biomech. (Bristol, Avon) 20 (2005), pp.

166–171 42

. A. Goto, H. Moritomo, T. Murase, K. Oka, K. Sugamoto and T. Arimura et al., In vivo

three dimensional wrist motion analysis using magnetic resonance imaging and volume based

registration, J. Orthop. Res. 23 (2005), pp. 750–756.

43

43

. I.A. Kapandji, Principes et expérimentation d'une nouvelle famille de prothèses de

poignel de type cardan, Annales de Chirurgie de la Main Volume 1, Issue 2, 1982, Pages 155-

167

Des implants en carbone ont été développés pour remplacer partiellement

un os du carpe ou reconstruire une interligne.

Le carbone a la même densité que l’os et, par ce fait, il est moins

agressif pour le cartilage. Les indications sont très limitées. On peut l’utiliser

pour les nécroses du pôle proximal du scaphoïde en équivalent à la technique de

Heaton (Fig. 1).

Implant en silicone monobloc

Il est composé de deux expansions pyramidales de sections rectangulaires

pour éviter les rotations de la prothèse dans l’os. Une pièce cylindrique relie les

deux tiges, elle comporte une dépression rectangulaire palmaire pour faciliter la

flexion. On retrouve une grande similitude avec les prothèses

métacarpophalangiennes de Swanson encore utilisées de nos jours. On ne peut

pas dire que cette prothèse respecte la biomécanique du poignet. Elle permet de

rétablir une stabilité relative du poignet, mais la qualité mécanique de la silicone

s’altère avec le temps44

.

44

. Jolly SL, Ferlic DC, Clayton ML, Dennis DA, Stringer EA. Swanson silicone arthroplasty

of the wrist in rheumatoid arthritis: a long-term follow-up. J Hand Surg (Am) 1992;17:142–9.

Chapitre 1.D.19.2.h Modélisation d'une prothèse

métacarpophalangienne45

.

Les arthroplasties digitales posent encore des problèmes pour le chirurgien. Les

résultats insuffisants des implants actuels sont,

- soit le fait des matériaux utilisés (silicone : source de rupture,

d'instabilité, de réactions à corps étrangers46

,47

,

- soit le fait de leur conception mécanique (implants non contraints

et donc instables latéralement48

,49

.

Dans le cas d'un implant à charnière contraint, scellé50

, deux problèmes se

posent : la résistance mécanique de la charnière et l'ancrage des pièces

diaphysaires avec le report des contraintes sur les fûts.

51

45

. L.E. Gayet et al., Chirurgie de la Main, Volume 19, Issue 3, July 2000, Pages 145-151 46

Ekfors O, Aro H, Maki J, Aho AJ. Cystic osteolysis induced by silicone rubber prosthesis.

Arch Pathol Lab Med 1984 ; 108 : 225-7. 47

. Swanson AB. Silicone rubberimplants for replacement of arthritic or destroyed joints in the

hand. Surg Clin North Am 1968, 48 : 11 13-27. 48

. Condamine JL, Benoit JY, Comte! JJ, Aubriot JH. Proposition pour une arthroplastie

digitale. Etude critique des premiers résultats. Ann Chir Main 1988 ; 7 : 282-97. 49

. Warma SK, Milward TM. The Nicolle finger joint prosthesis. A reappraisal. J Hand Surg

1991 ; 16B : 187-90. 50

. Lortat-Jacob A. Ciments acryliques. In : Sedel L, éd. Biomatériaux en chirurgie

orthopédique. Paris : Expansion Scientifique Française ; 1986. p. 25-32. 51

. http://www.edoctor.ch/front_fr/advices/read/cid/94

Notre choix s'est porté sur la prothèse SR^" MCP conçue pour le remplacement des

articulations métacarpophalangiennes des rayons longs de la main. Il s'agit d'une arthroplastie

à glissement.

Le couple de glissement des surfaces articulaires est métal chrome-cobalt pour la pièce

métacarpienne sur polyéthylène pour la pièce phalangienne. Toutes les deux sont cimentées.

Sa stabilité est essentiellement liée aux structures périarticulaires qui doivent être

intactes. Toutefois le type de prothèse n'est pas un point essentiel, car notre modélisation

pourrait utiliser n'importe quel type d'implant.

Pour modéliser le métacarpien [9, 101, nous avons pris en compte plusieurs données

anatomiques. La forme du corps est prismatique, la partie plate étant du côté dorsal et la partie

anguleuse du côté palmaire.

CONCLUSION

Nous nous sommes attachés, dans cette étude, à réaliser une modélisation

tridimensionnelle métacarpophalangienne qui puisse permettre d'analyser

l'influence de la pose d'une prothèse sur les contraintes transmises à l'os.

Notre modèle permet des calculs pour n'importe quel angle et pour

n'importe quelle prothèse. Nous avons réalisé un maillage affiné qui permet

d'analyser plus précisément les contraintes au niveau des contacts cimentés et

prothèse-os. La présence d'une tige en métal, même cimentée, dans le

métacarpien modifie considérablement la répartition des contraintes au sein de

celui-ci. Des améliorations pour l'élaboration de futures prothèses peuvent être

proposées, surtout en modifiant leur forme.

Chapitre 1.D.19.2.i Meniscal replacement using a porous

polymer prosthesis: a preliminary study in the dog52

.

Nowadays there is an increasing understanding of the functional

significance of the meniscus in load bearing’, shock absorption’, knee joint

stability3 and possibly joint lubrication

4.

Meniscectomy results in abnormal high concentrations of stress on the

articular cartilage in the meniscectomized compartment which, over time, results

in degenerative changes. Such events have been demonstrated by long-term

surveys of meniscectomized patients, as well as by experimental studies using

laboratory animals.

52

. J. Klompmaker et al., Biomaterials 17 (1996) 1169-1175

53

Prosthesis material consisted of an aliphatic polyurethane, as described

before54

. Pores were created using the salt-casting-freeze-drying technique.

Total porosity was 86%, consisting of 43% macropores of 150-300pm and

57% micropores smaller than 88pm. Its compression modulus was 150 kPa.

Earlier morphometrical analysis has shown that the material had a 1 year

degradation rate of 50%.

53

. http://www.chirurgie-arthrose.com/upload/arthroscopie-2.jpg 54

. de Groot JH, Nijenhuis AJ, Bruin P et al. Use of porous biodegradable polymer implants in

meniscus reconstruction. 1. Preparation of porous biodegradable polyurethanes for the

reconstruction of meniscus lesions. Colloid Polym Sci 1990; 268: 1073-1081.

Figure 1 Operative procedure. After separating the meniscus from its

attachments, drill holes were made starting from the proximal lateral tibia

(A) and ending on the anterior and posterior areas of the intercondylar eminentia

(B). Two sutures were pulled longitudinally through the prosthesis (dotted

lines, C) and attached to the proximal tibia. The remains of the anterior and

posteriormeniscal attachments.

On s’assure ensuite qu’il existe une interaction entre la prothèse et l’articulation

CONCLUSIONS

The present study showed that a meniscal replica can develop after

implantation of a porous polymer prosthesis. Formation of fibrocartilage

which strongly resembled normal meniscal fibrocartilage took place

predictably. Cartilage degeneration decreased when compared to

meniscectomy. Improvement of implantation technique improved the results.

Thus, porous polymers may be used for meniscal replacement providing that

their physical structure is optimal.

Chapitre 1.D.19.2.j Évolution des prothèses des sprinters

amputés de membre inférieur55

Depuis une quinzaine d’années, les progrès techniques en appareillage ont

été le facteur déterminant de la progression des performances des sportifs

amputés de membre inférieur. Une prothèse tibiale de compétition comprend un

manchon gel, une emboîture, un système de coaptation, une jonction emboîture-

lame et un pied dynamique garni de pointes.

56

55

. D. Pailler, Annales de réadaptation et de médecine physique 47 (2004) 374–381 56

. http://an.capacadie.com/system/files/articles/S111820AU.jpg

Les manchons adhérents

Il s’agit le plus souvent de manchons en gel de silicone, d’uréthane ou de

copolymère. Le gel, dont l’épaisseur est comprise entre une dizaine de

millimètres dans sa partie tubulaire et une vingtaine pour la cupule distale, se

comporte, à la température du corps, comme un fluide qui va mouler les reliefs

osseux de la tête du péroné, des plateaux tibiaux et de l’arrête tibiale.

L’onction du moignon avec une huile minérale enrichie en vitamine E

réduirait au minimum, pour certains, les forces de friction en cisaillement

superficiel, principal mécanisme générateur de phlyctènes à l’entraînement

comme en compétition.

Définition : Une phlyctène (ou ampoule) est une zone où le tissu, comme la

peau, a enflé et s'est empli de pus ou d'autres sécrétions aqueuses, à la suite

d'une brulure ou d'une réaction toxique. Les phlyctènes sont une des lésions

dermatologiques élémentaires pouvant apparaître dans de très nombreuses

circonstances : après une brûlure, lors de certaines maladies dermatologiques

telles les bulles de certaines dermatoses toxiques (toxidermie ), les vésicules

d'un eczéma , d'une varicelle , d'un zona ..

Exemple d’étude cinématique (conception de la prothèse ?)

La course met en évidence des asymétries et des compensations que l’on ne

remarque pas toujours au cours de la marche. L’asymétrie entre membres

appareillé et sain se manifeste en premier dans la durée de la phase d’appui

Par rapport au coureur valide, l’appui du membre appareillé est raccourci du fait

d’une flexion de hanche moindre tandis que celui du membre sain est allongé

par une extension de hanche plus ample57

.

57

. Burkett B, Smeathers J, Barker T. Walking and running inter-limb asymmetry for

Paralympic transfemoral amputees, a biomechanical analysis. Prosthet Orthot Int 2003;27:36–

47.

Chapitre 1.D.19.2.k Faut-il cimenter les vertèbres

ostéoporotiques ?58

La vertébroplastie (VP) consiste à injecter un polymère, le

polyméthylméthacrylate (PMMA) par voie percutanée à l’intérieur d’un corps

vertébral pathologique afin de le consolider et d’obtenir un effet antalgique59

.

Le PMMA, encore appelé ciment acrylique, est un produit bien connu en

chirurgie orthopédique puisque c’est lui qui, depuis les travaux de Charnley, est

utilisé pour le scellement des prothèses articulaires60

.

Plus rarement il est employé par le chirurgien pour combler une cavité

osseuse, ou pour reconstituer un corps vertébral en chirurgie carcinologique.

Galibert et al. ont, les premiers en 1987, proposé l’utilisation de ce produit par

voie percutanée, sous contrôle scopique .

58

. Hardouin et al., Rev Rhum [E´d Fr] 2001 ; 68 : 392-8 59

. Galibert P, Deramond H, Rosat P, Le Gars D. Note préliminaire sur le traitement des

angiomes vertébraux par vertébroplastie acrylique percutanée. Neurochirurgie 1987 ; 33 :

166-8. 60

. Charnley J. The bonding of prosthesis to bone by cement. J Bone Joint Surg 1964 ; 46B :

518-29.

Indications médicales

Elle fut rapidement adoptée par d’autres équipes françaises, dans trois

indications principales :

- les angiomes vertébraux agressifs, pathologie relativement peu

fréquente, mais où elle s’est rapidement imposée pour les raisons que nous

venons d’évoquer61

;

- les métastases osseuses, au cours desquelles elle peut apporter un

soulagement et une consolidation vertébrale rapides, au prix d’un geste local

simple62

;

- mais également les tassements ostéoporotiques63

.

61

. Deramond H, Darrason R, Galibert P. La vertébroplastie percutanée acrylique dans le

traitement des hémangiomes vertébraux agressifs. Rachis 1989 ; 1 : 143-53. 62

. Kaemmerlen P, Thiesse P, Jonas P, Duquesnel J, Bascoulergue Y, Lapras C. Percutaneous

injection of orthopedic cement in metastatic vertebral lesions [letter]. N Engl J Med 1989 ;

321 : 121. 63

. Lapras C, Mottolese R, Deruty R, Lapras C Jr, Remond J, Duquesnel J. Injection

percutanée deméthyl-méthacrylate dans le traitement de l’ostéoporose et ostéolyse vertébrale

grave (technique de P. Galibert). Ann Chir 1989 ; 43 : 371-6.

TOLÉRANCE

Tolérance immédiate

Elle est variable en fonction de l’expérience des opérateurs et toutes les

complications graves ne sont pas publiées. Elle est cependant habituellement

bonne et en tout état de cause les complications dramatiques parfois

mentionnées (paraplégie notamment) sont surtout observées lorsque la VP est

réalisée du fait d’une pathologie maligne.

Tolérance à plus long terme

Un doute demeure quant à l’augmentation du risque de fracture incidente

adjacente à la vertèbre ayant fait l’objet d’une VP. Ainsi Grados et al. ont

remarqué avec suivi moyen de quatre ans que le risque relatif de fracture

vertébrale était de 1,44 (intervalle de confiance [IC] à 95 % : 0,82–2,55) au

voisinage d’une vertèbre tassée non cimentée et de 2,27 (IC 95 % : 1,11–4,56)

au voisinage des vertèbres tassées ayant fait l’objet d’une VP64

.

64

. Grados F, Depriester C, Cayrolle G, Hardy N, Deramond H, Fardellone P. Long-term

observations of vertebral osteoporotic fractures treated by percutaneous vertebroplasty.

Rheumatology 2000 ; 39 : 1410-4.

CONCLUSION

Les résultats disponibles plaident pour une action antalgique rapide de la

VP dans les tassements ostéoporotiques. Ces études comportent cependant des

effectifs réduits, leur méthodologie est peu rigoureuse et nous ne

disposons d’aucune étude contrôlée.

De plus, les résultats des études prospectives ne sont pas aussi

enthousiasmants que ceux des études rétrospectives.

La VP augmente probablement le risque de tassement d’une

vertèbre ostéoporotique adjacente, et enfin le risque de

complication neurologique grave n’est pas nul. Ces travaux préliminaires

rendent hautement souhaitables la réalisation d’études contrôlées et, en leur

absence, la VP ne peut donc être envisagée que dans des cas très particuliers,

- pour le traitement d’un tassement vertébral ostéoporotique après avoir

tenté un traitement médical classique (ce qui inclut les antalgiques majeurs),

- dans le cadre d’une discussion pluridisciplinaire comportant la présence

d’un rhumatologue qui prendra en compte l’évolution naturelle et le traitement

général de l’ostéoporose.