Effet de l'acide zolédronique sur la vascularisation osseuse superficielle

• Auteur / Autrice : Marie-Hélène Vieillard
• Direction : Bernard Cortet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Rhumatologie
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Lille 2

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vaisseaux capillaires

Vaisseaux sanguins

Vaisseaux sanguins

Vasoconstriction

vascularisation

Os et tissu osseux

Ostéonécrose

Ostéonécrose

Inhibiteurs de l'angiogenèse

Antiangiogéniques

Diphosphonates

Diphosphonates

Résumé

Les bisphosphonates (BP) sont de puissants agents anti-ostéoclastiques. La description récente d’effets extra-osseux mais également d’ostéonécrose des maxillaires au cours du traitement par bisphosphonate impliquerait un effet vasculaire de ces molécules. Le but de ce travail était d’étudier l’influence de l’acide zolédronique sur la vascularisation osseuse. Nous avons utilisé un modèle animal original d’étude intra-vitale de la vascularisation osseuse superficielle. Une chambre optique implantée chirurgicalement sur le calvaria de rat a permis le suivi longitudinal de la vascularisation osseuse par des techniques d’analyse d’image. Nous avons initialement recherché l’effet à court terme (5 jours) de l’acide zolédronique à forte dose (400 μg/Kg) sur la vascularisation osseuse. La densité vasculaire du réseau, sa longueur totale et le diamètre moyen des vaisseaux ont été étudiés. Les résultats ont mis en évidence dans le groupe test une décroissance significative entre J0 et J5 de la densité vasculaire, de la longueur totale du réseau et du diamètre moyen des vaisseaux de petits calibres (5-10 μm). On observait une décroissance significative entre les 2 groupes de la longueur totale du réseau à J3 (p = 0,04) et J5 (p = 0,02) et du diamètre moyen des vaisseaux de petits calibres à J2 (p = 0,03), J3 (p = 0,02) et J5 (p = 0,02). Nous avons donc conclu à un effet dépressif de l’acide zolédronique à forte dose sur la vascularisation osseuse superficielle. Puis, nous avons recherché un effet dose de l’acide zolédronique sur la vascularisation osseuse à plus long terme (28 jours). Nous avons comparé la dose de 400 μg/Kg à 120 μg/Kg. A cette dose, aucun effet de l’acide zolédronique n’a été retrouvé quel que soit le paramètre. Nous avons donc conclu que l’effet dépresseur de l’acide zolédronique sur la vascularisation osseuse superficielle était dose-dépendant. Nous avons complété nos résultats observés en superficie par une étude histologique préliminaire sur coupes osseuses non déminéralisées. Deux sites osseux ont été étudiés : un site osseux cicatriciel maxillaire après extraction dentaire et défect osseux standardisé et un site osseux non cicatriciel fémoral. Les rats recevaient 20 μg/kg/j d’acide zolédronique en injection sous cutanée pendant 6 jours versus soluté physiologique. Ces groupes ont été comparés à un groupe non traité. Un double marquage aux cyclines, une coloration au bleu de toluidine et une analyse histoenzymologique après marquage par les TRAP ont été réalisés. Les résultats préliminaires semblent montrer un remodelage osseux et une activité de résorption moindre en site non cicatriciel chez les animaux traités. En zone cicatricielle, le remodelage osseux semblait moins altéré, probablement en raison de l’importance du remaniement posttraumatique par rapport aux faibles doses d’acide zolédronique administrées. Ces résultats préliminaires doivent être confirmés sur un échantillon plus important et avec des méthodes d’analyse quantitative. Les liens potentiels entre ces résultats expérimentaux et les résultats de nos études cliniques sur les ONM sont proposés en dernière partie de ce travail. Nous avons émis l’hypothèse que l’effet de l’acide zolédronique sur la vascularisation osseuse pouvait être l’un des éléments intervenant dans la physiopathologie des ONM, et que l’arrêt des BP pouvait en améliorer l’évolution. Selon notre classification et sur 18 patients, nous décrivons une évolution clinique favorable de l’ONM dans 44 % des cas dont 2 cas de reconstruction mandibulaire scanographique à partir du périoste. Ce travail de thèse met donc en évidence un faisceau d’arguments expérimentaux et cliniques en faveur d’un effet dépresseur de l’acide zolédronique sur la vascularisation osseuse. Des études complémentaires sont maintenant indispensables afin de préciser les mécanismes d’action mis en jeu.

Bisphosphonates are potent anti-osteoclastic agents. Indeed, the recent description of extra bone effects of bisphosphonates but also adverse effects so called osteonecrosis of the jaw (ONJ) during bisphosphonate treatment would involve a vascular effect of these molecules. The aim of this work was to study the influence of zoledronic acid on bone vascularization. We used an original intra-vital animal model to study superficial bone vascularization. An optical chamber surgically implanted on the calvaria of rats allowed longitudinal tracking of bone vascularization by image analysis techniques. We initially searched the effect in the short term (five days) of high doses of zoledronic acid (400 μg / kg) on bone vascularization. The vascular density of the network, its total length and the average diameter of the vessels were studied. The results showed in the test group a significant decrease between D0 and D5 of the vascular density, of the total network length and diameter of small vessels (5-10 μm). We observed significant decrease between the two groups in the total network length at D3 (p = 0. 04) and D5 (p = 0. 02) and average diameter of the small vessels at D2 (p = 0. 03), D3 (p = 0. 02) and D5 (p = 0. 02). We have therefore concluded that a depressive effect of zoledronic acid in high doses on the superficial bone vascularization. Then we test a dose-effect of zoledronic acid on bone vascularization in the longer term (28 days). We compared the dose of 400 μg / kg to 120 μg / kg. At this dose, no effect of zoledronic acid was found regardless of the setting. We have therefore concluded that the depressive effect of zoledronic acid on the superficial bone was dosedependent. We completed our results observed in a study area by histological preliminary non demineralized bone section. Two bone sites were studied: an healing maxillary bone site after tooth extraction and standardized bone defect and non healing femoral bone site. Rats received 20 μg / kg / day of zoledronic acid in subcutaneous injection for 6 days compared to pss. These groups were compared to an untreated group. Double cyclin labelling, staining with toluidine blue and histoenzymology analysis after TRAP revelation have been achieved. Our preliminary results suggest a lower bone remodelling in the non healing femoral site in treated animals. In the healing site, bone remodeling seemed less altered, probably because of the importance of post-traumatic remodelling compared to low doses administered of zoledronic acid. These preliminary results must be confirmed on a larger sample and with quantitative methods of analysis. The potential links between these experimental results and the results of our clinical studies on ONJ are proposed in the last part of this work. We hypothesized that the effect of zoledronic acid on bone vascularization could be a contributory factor in the pathogenesis of ONJ, and the cessation of BP could improve the course of ONJ. According to our classification and in 18 patients, we describe a favorable clinical course of ONJ in 44% of cases with 2 cases of CT mandibular rebuilding from periosteum. This thesis work therefore shows a cluster of clinical and experimental arguments in favor of a depressive effect of zoledronic acid on bone vascularization. Further studies are now needed to clarify the mechanisms of action ascrible to this effect.