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Processus de réparation osseuse: conséquences sur le délai de mise en contrainte

Vaucher Matthieu, CCA MPR Nîmes

Plan

!  Introduction !  Processus de réparation de l’os cortical chez l’adulte

au cours: !  du traitement orthopédique !  du traitement chirurgical

!  Processus de réparation de l’os chez l�enfant !  Processus de réparation osseuse par des méthodes

biologiques !  Facteurs influençant la consolidation des fractures !  Les aléas de la consolidation osseuse !  Rôle de l’activité physique dans la réparation et le gain

de masse osseuse

! Tissu osseux

! Consolidation osseuse = processus de réparation du tissu osseux après une fracture, une ostéotomie, une arthrodèse ou une greffe osseuse

Introduction

Processus de réparation de l�os cortical chez l�adulte au cours du traitement orthopédique Généralités

! 4 stades !  Hématome fracturaire et tissu de

granulation !  Cal mou ou primaire !  Cal dur !  Remodelage

! Suivi d�une phase de modelage

Processus de réparation de l�os cortical chez l�adulte au cours du traitement orthopédique Hématome fracturaire et Tissu de granulation

! Hématome fracturaire !  Issu des extrémités et des tissus

mous alentours !  Réaction inflammatoire à H8

!  Macrophages + Ostéoclaste !  Différenciation cellulaire à partir de

Cellules Précurseurs (CFU-F) !  Pouvoir ostéogénique à J4


! Tissu de granulation !  Tissu fibro-vasculaire !  Riche en collagène de type 3 !  2-3 semaines !  Aucune participation des extrémités osseuse à la restauration

Processus de réparation de l�os cortical chez l�adulte au cours du traitement orthopédique Cal mou ou primaire

!  Périoste !  Immobilisation du foyer !  Manchon souple et fusiforme !  Indispensable pour débuter la

minéralisation

!  2 lignées apparaissent !  Ostéoblaste

!  Substance Ostéoïde (Collagène type 1) !  minéralisation progressive !  Manchon d�os immature !  jusqu�à 6 semaines

!  Chondrocyte !  Anneau de cartilage !  Minéralisation progressive

Processus de réparation de l�os cortical chez l�adulte au cours du traitement orthopédique Cal mou ou primaire

!  A ce stade !  Les corticales ne participent pas à la

formation du cal !  En revanche la moelle osseuse est le

lieu d�une ostéogenèse en bande située à la face interne de la corticale.

Processus de réparation de l�os cortical chez l�adulte au cours du traitement orthopédique Cal dur

!  Création d�un pont osseux immature inter-fragmentaire

!  Assure une solidarité mécanique entre les fragments !  Os immature, non orienté de type

trabéculaire !  Puis transfo en os lamellaire

primaire

!  A S8, l�os lamellaire pénètre dans les extrémités fracturaires

!  A S16 l�os immature disparait

Processus de réparation de l�os cortical chez l�adulte au cours du traitement orthopédique Remodelage

!  Dure 18 mois !  Objectif

!  rétablir une architecture histo normale

!  Réalisé par le BMU (Bone Modelizing Unit)

Processus de réparation de l�os cortical chez l�adulte au cours du traitement orthopédique Bone Modelizing Unit (BMU)

!  Ostéoclastes à l�Apex !  Fore l’os lamellaire primaire

!  Capillaire !  Osteoblastes

!  Tapisse le canal de résorption et crée une structure type haversien

!  L�orientation de progression des BMU suit les contraintes mécaniques appliquées sur l�os

Processus de réparation de l�os cortical chez l�adulte au cours du traitement orthopédique Modelage

!  Equivalent du remodelage de l�os cortical mais à l�échelle macroscopique

!  Associe: !  Résorption du cal externe et

restauration du canal médullaire

!  Complet chez l�enfant, partiel chez l�adulte

!  Mécanisme mal connu

Processus de réparation de l�os cortical chez l�adulte au cours du traitement orthopédique Biomécanique et cinétique des cals

!  Après la courte phase de formation du cal primaire, le périoste, les corticales et la médullaire vont participer à la formation du cal de manières diverses.

!  Le périoste forme rapidement un cal relativement volumineux !  Immobilise le foyer de fracture !  Peut combler une vaste surface de perte osseuse !  Nécessite la présence de l’hématome et des tissus mous !  Stimulé par une mobilité relative du foyer de fracture !  Stabilité du foyer diminue sa capacité de formation

!  S6, relai par formation du cal cortical !  Nécessite 1 immobilité parfaite du foyer de fracture

!  Puis cal médullaire !  Formation lente qui va pénétrer l’intervalle entre les corticales !  Peu sensible à la mobilité du foyer de fracture

Processus de réparation de l�os cortical chez l�adulte au cours du traitement orthopédique Avantages et Inconvénient

!  Avantages !  Faible risque d’infection !  minimise les risques de pseudarthrose

!  Inconvénients !  Risque de réduction incomplète du foyer de fracture

!  déplacement secondaire !  cal vicieux !  retentissement articulaire secondaire

!  Immobilisation articulations sus et sous-jacente !  troubles trophiques !  raideurs articulaires !  rééducation longue

Processus de réparation de l�os cortical chez l�adulte au cours du traitement chirurgical Ostéosynthèse par plaque vissée

!  Modifie le déroulement de la consolidation osseuse !  L’action la plus nocive de l’ostéosynthèse est

l’ouverture du foyer de fracture !  Evacuation de l’hématome fracturaire, # cellules précurseurs

indifférenciées, facteurs ostéo-inducteurs (BMP, TGF…), !  Prélèvement de l�hématome en début d�acte et de le remettre en place

autour du foyer avant fermeture.

!  Lésions du périoste qui accompagne l�ostéosynthèse !  supprime la formation du cal périosté et entraîne un nouveau type de

consolidation.

!  Les facteurs inducteurs mécaniques prennent alors une importance considérable


!  Si ostéosynthèse franchement stable, la consolidation corticale ne passe pas par le stade de cal mou fibrocartillagineux !  Si contact interfragmentaire parfait (plaques à compression),

têtes foreuses des BMU vont passer directement dans le foyer d�une corticale à l�autre.

!  Les ostéons agissent alors comme des chevilles fixant le foyer de fracture.

!  = Processus de remodelage direct !  Délai de consolidation = 4 semaines, période durant

laquelle la fracture tient grâce aux qualités mécaniques du montage d�ostéosynthèse.


!  Si espace entre les fragments !  Consolidation corticale par invasion du cal médullaire fait

d�os immature (cal médullaire évolue vers une structure trabéculaire dense)

!  Ancrage de l�os immature est réalisé par des unités de remodelage osseux (BMU) venues de l�os immature et forant les extrémités des fragments de corticale

!  En pratique la consolidation se fait par l�association des deux mécanismes sus-cités !  Le remodelage va se poursuivre durant 18 mois au

minimum


!  Avantages: !  Réduction anatomique parfaite !  Montages stables et autorisent une rééducation précoce

!  Inconvénients: !  Augmentation du risque infectieux (abord direct du foyer) !  Pas de mise en charge de la fracture (délai de consolidation

prolongé par ouverture du foyer et dévascularisation) !  Risque de dévascularisation lors du vissage

Processus de réparation de l�os cortical chez l�adulte au cours du traitement chirurgical Ostéosynthèse par enclouage centro-medullaire à foyer fermé

!  Hématome fracturaire est en grande partie conservé.

!  La portion médullaire est expulsée par l�alésage.

!  Le cal périosté se forme sans contraintes supplémentaires (délais habituels, gros volume)

Processus de réparation de l�os cortical chez l�adulte au cours du traitement chirurgical Ostéosynthèse par enclouage centro-medullaire à foyer fermé

!  Avantages !  Cette technique limite le risque de dévascularisation et le

risque infectieux !  Matériel dans l’axe mécanique du segment fracturé =

montages solides autorisant une mise en charge précoce

!  Inconvénients !  Difficultés Rétablissement de l�axe longitudinal en cas de

fracture métaphysaire !  Contrôle rotatoire des fragments

Processus de réparation de l�os cortical chez l�adulte au cours du traitement chirurgical Ostéosynthèse par fixateur externe

!  Fractures ouvertes

!  Fixateurs modulaires (Hoffman, Othofix, Ilizaroff) correction secondaire d�une réduction initiale imparfaite

!  Avantages !  Diminution risques infectieux (fracture ouverte contaminée) !  Protection du foyer des contraintes extérieures !  Fractures comminutives: contraintes passent par le fixateur

!  Inconvénients !  Difficulté pour une réduction anatomique de la fracture !  Risques d�infections sur les fiches !  Retard de consolidation + fort risque de défaut de consolidation

Processus de réparation de l�os chez l�enfant

!  Consolidation plus rapide (d’autant + que l�enfant est jeune)

!  Siège épiphysaire raccourcit ce délai (21 jours)

!  Siège diaphysaire membre inférieur: entre 45 et 90 jours

!  Les étapes de consolidation sont enchondrales : hématome, élaboration des travées de collagène, cartilage puis minéralisation. Le remodelage est très actif

!  La réduction des fractures touchant le cartilage de croissance doit toujours être correcte sous peine d�entraîner un cal vicieux

Processus de réparation osseuse par des méthodes biologiques Biomatériaux ostéoconducteurs

!  Les céramiques de composition mixte !  Hydroxyapatite (résorption lente) et du tricalcium phosphate

(résorption rapide) (+ utilisées, remplaçant du corail) !  Succès non négligeable: comblement des pertes de

substance modérées et en traumatologie !  En l�absence de fracture, le manque de facteurs

ostéoinducteurs ne permet pas un comblement correct des pores du substitut ostéoconducteur

!  Le biomatériau est rendu ostéoinducteur par l�adjonction d�autogreffe osseuse et de cellules précurseurs prélevées dans la moelle osseuse de receveur

Processus de réparation osseuse par des méthodes biologiques Biomatériaux ostéoconducteurs

!  Les BMP !  Expérimentées chez l�animal en injection locale de rhBPM2

(recombinant human BMP2) ou en greffant du collagène associé à la BMP2

!  Les résultats sont une consolidation accélérée et un cal renforcé mécaniquement

!  Chez l�homme, traitement des pertes de substance et dans la consolidation des fractures

!  Les BMP assurent d�obtenir une quantité d’os au moins égale à celle obtenue par autogreffe

!  Les néoformations sont parfois exubérantes et risquent de comprimer un nerf à proximité

!  Les BMP sont retrouvées à des taux élevés dans certaines tumeurs osseuses malignes et les conséquences de leur passage systémique reste mal précisé

Facteurs influençant la consolidation des fractures

!  Facteurs mécaniques : !  Contraintes en compression favorable à la consolidation / contraintes en

torsion ou en cisaillement sont néfastes !  Localisation de la fracture :

!  Fractures épiphysaires et métaphysaires consolident + rapidement que diaphysaires.

!  L’importance du déplacement des fragments !  Influence les dégâts vasculaires et l’écart inter fragmentaire !  L�ouverture du foyer entraînant la disparition de l’hématome et une

dévascularisation des extrémités, augmentent le risque infectieux et de non consolidation

!  Facteurs circulatoires : !  Anémie et/ou hypovolémie => retard de consolidation par modification des

qualités du cal


!  Facteurs hormonaux : !  Corticoïdes retardent la consolidation en inhibant la différenciation des

cellules précurseurs en ostéoblastes

!  Facteurs nutritionnels : !  Alimentation normale apporte assez de calcium maiscarence ou insuffisance

fréquente en vitamine D


!  Facteurs bioélectriques: propriétés électriques de l’os varient lorsqu’il est soumis à des contraintes de déformation : !  Potentiel électrique biphasique dit électrocinétique augmente !  Entraînement mécanique d’ions par écoulement de fluides !  Les courants ainsi produits augmentent autour du foyer de fracture !  Lorsque l’os est consolidé, les signaux reviennent à leur valeur initiale

!  De ces principes, découlent de nouvelles techniques thérapeutiques : !  Utilisation d�ultrasons basse intensité, stimulation électrique et électromagnétique !  Résultats préliminaires intéressant mais niveau de preuve insuffisant !  Indications pour la pseudarthrose et les retards de consolidation pour certains auteurs

!  Foyer de fracture soumis à un champ électromagnétique voit augmenter sa sécrétion d�IGF II, de TGFb et BMP

Les aléas de la consolidation osseuse Retard de consolidation et Pseudarthrose

!  Le retard de consolidation osseuse = absence de cal unitif et indolore au-delà des délais habituels => fin du 6ème mois.

!  Au delà = pseudarthrose (définitif et ne peut aboutir à la consolidation sans nouveau traitement) !  Clinique

!  douleur ou mobilité du foyer !  Radios:

!  Atrophique = cal non visible + traits de fracture visibles. Extrémités effilées et d�allure porotique.

!  Hypertrophiques = cal circulaire volumineux mais non unitif. Ostéogenèse effective mais le manque de stabilité du foyer = inefficace

!  Facteurs reconnus comme péjoratifs le tabagisme, l�insuffisance vasculaire, le diabète et l�éthylisme

Les aléas de la consolidation osseuse Cal vicieux

!  Apanage du traitement orthopédique + certaines ostéosynthèses centromédullaires

!  Déplacement secondaire ou défaut initial de réduction !  Au membre inférieur + fréquent = raccourcissement

(inégalité <1 cm a peu de conséquence clinique) !  Os antebrachiaux mal tolérées + retentissement

pronosupination

!  Décision ostéotomie fonction retentissement articulaire et âge du patient

Rôle de l�activité physique dans la réparation et le gain de masse osseuse

! Réparation !  Mise en contrainte mécanique progressive

indispensable pour la réparation osseuse

! Rôle protecteur

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