Résultats Biologiques et Histologiques d'un nouveau traitement de l'os humain dans le comblement des pertes osseuses

Introduction | Matériel et Méthode | Résultats | Discussion | Conclusion | Références

Introduction

Les techniques requérant des greffes osseuses sont de plus en plus souvent utilisées en chirurgie orthopédique et traumatologique. Les allogreffes osseuses d’origine humaine posent le problème d’une éventuelle transmission d’agents infectieux^1-2 et du devenir histologique de la greffe.

Le but de ce travail est d’évaluer un traitement non dénaturant de l’os humain, sur l’histologie, la toxicité, l’intégration osseuse et la diminution d’une éventuelle charge virale.

Matériel et méthode

Matériel

Les têtes fémorales, prélevées sur des patients vivants lors d’arthroplasties totales de la hanche, sont sécurisées par une banque de tissus, puis traitées par le procédé OstéOpure™.

Les grandes étapes du traitement sont :

• élimination de l’os cortical ;
• nettoyage sous pression ;
• traitement physico-chimique délipidant ;
• double passage à l’urée ;
• stérilisation terminale.

Ce traitement permet la conservation de la trame collagénique.

Méthode

Histologie

Les caractéristiques histomorphométriques sont étudiées et les greffons traités sont analysés par spectrométrie infrarouge permettant d’étudier la conservation de la structure minérale et organique après le traitement.

Biologie

Les évaluations biologiques ont été réalisées conformément aux normes internationales ISO et européennes EN propres aux dispositifs médicaux implantables à long terme.

Ces évaluations biologiques ont comporté entre autres :

• l’étude de la cytotoxicité sur culture de fibroblastes et de la toxicité systémique aiguë par injection par voie intraveineuse ou intrapéritonéale ;
• l’étude du pouvoir sensibilisant réalisée chez le cobaye par injection et application topique ;
• la biocompatibilité a été testée par culture d’ostéoblastes, puis analysée par microscopie électronique à balayage.

Ostéo-intégration

Des tests d’implantation intra-osseuse en site spongieux chez la brebis afin d’évaluer l’ostéoconduction et l’ostéo-intégration, versus os non traité.

Sécurité microbiologique

La sécurité microbiologique a fait l’objet d’études de validation de la réduction de la charge virale par l’Institut Pasteur-Texcell sur un panel de virus à ARN et ADN avec et sans enveloppe et sur le HIV.

Résultats

Histologie

Les caractéristiques histomorphométriques des greffons ne sont pas modifiées par le traitement et restent similaires à celles de l’os cryoconservé. Le volume, l’épaisseur moyenne des trabécules, ainsi que la séparation inter-trabéculaire, ne montrent pas de différences significatives avec l’os non traité.

Les analyses en spectrométrie infrarouge ont mis en évidence la conservation de la structure minérale et organique après traitement.
La conservation de la trame minéralo-collagénique ainsi que la qualité du nettoyage des greffons, et donc de la délipidation, sont visualisées sur les images en microscopie électronique à balayage. Les trabécules sont exemptes de débris et les fibres de collagènes présentent une striation périodique nette.

Biologie

Les évaluations biologiques ont montré que l’os humain traité par le procédé OstéOpure™ ne présente aucune toxicité cellulaire, systémique ou génétique.
Les cultures cellulaires sur ostéoblastes ont montré une adhésion et une prolifération cellulaire nette à la surface de l’échantillon, attestant de la bonne biocompatibilité des greffons traités par OstéOpure™.

Le pouvoir sensibilisant de l’os traité est nettement diminué par rapport à l’os cryoconservé non traité, lorsqu’il est injecté par voie intradermique.

Ostéo-intégration

Les tests d’implantation chez la brebis montrent les différences suivantes entre l’os traité par OstéOpure™ et l’os cryoconservé non traité :

• le contact os néoformé / implant est plus important pour l’os humain traité par OstéOpure™ par rapport à l’os humain non traité quel que soit le délai considéré ;
• le remodelage osseux à un an, témoignant de la maturité des sites d’implantation, est plus avancé pour l’os humain traité par OstéOpure™ que pour l’os humain non traité ;
• l’implantation du matériau testé n’est pas associée à la présence persistante de cellules inflammatoires.

Sécurité microbiologique

Plusieurs étapes essentielles du traitement ont démontré qu’elles entraînaient chacune individuellement une diminution significative de la charge virale. Les facteurs de réduction virale observés (cf. tableau) pour le HIV pour deux étapes du traitement sont supérieurs à 10-8.51 (un milliard). Les résultats pour les autres modèles de virus montrent de même une diminution significative et importante de la charge virale.

Discussion

L’importance d’une greffe osseuse ou l’insuffisance d’os autologue peut nécessiter l’utilisation d'allogreffe. L’allogreffe osseuse humaine cryoconservée est à l’heure actuelle le golden standard. Ces greffes posent le problème d’une éventuelle transmission d’agent infectieux et de leur devenir sur le plan histologique.
Les traitements proposés visent à améliorer la sécurité infectieuse et à optimiser l’intégration de la greffe. Il faut donc pour tout traitement évaluer ces deux items et les éventuels effets négatifs du traitement : dénaturation, cytotoxicité, sensibilisation.

Le traitement proposé à l’évaluation est un traitement physico-chimique permettant de conserver la trame collagénique. Il ne modifie pas l’histomorphométrie qui est équivalente à celle de l’os non traité et ne présente aucune toxicité cellulaire, systémique ou génétique. La biocompatibilité est excellente. Le pouvoir sensibilisant de l’os traité est nettement inférieur à celui de l’os cryoconservé.

Les propriétés d’ostéoconduction et d’ostéo-intégration ne sont pas significativement différentes entre os traité et os cryoconservé. Cependant, cette étude a montré une amélioration du contact du remodelage et la diminution de phénomènes inflammatoires au profit de l’os traité. La tolérance et l’ostéo-intégration sont donc au moins aussi bonnes, pour l’os traité.

Le niveau d’inactivation virale atteint avec le procédé de traitement OstéOpure™ est très supérieur aux niveaux connus pouvant contaminer les tissus osseux. De plus, si l’on considère les autres étapes avant, pendant et après le traitement (ex. : bilan sérologique et questionnaire médical réalisés par la banque de tissus, autres étapes du traitement, stérilisation terminale…), le risque de transmission d’agents pathogènes (incluant le VIH), qui ne doit jamais être considéré comme nul, est diminué de façon significative.

Conclusion

Le traitement des allogreffes est une voie de recherche nécessaire pour améliorer la sécurité des greffes osseuses. Le traitement OstéOpure™ a montré : son innocuité, l’optimisation de l’ostéo-intégration sur un modèle animal, sa capacité à réduire une éventuelle charge virale in vitro. Ces premiers éléments permettent son utilisation en clinique humaine, dont les résultats devront être analysés avec le recul nécessaire.

Références

¹ LOTY B., « Allogreffes osseuses : aspects fondamentaux et techniques de conservation en 1992 », Cahiers d’enseignement de la SOFCOT ; Conférences d’enseignement, 1992, pp. 211-237.
² LEVAI J.-P., BOISGARD S., « Acetabular reconstruction in total hip revision using a bone graft substitute », Clinical Orthopedics and Related Research, 1996 ; 330, pp. 108-114.