Ostéolyse aux particules d'usure : influence de la déplétion estrogénique

Particle-induced osteolysis : influence of estrogen deficiency

• Auteur / Autrice : Christophe Nich
• Direction : Moussa Hamadouche
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie de l'os, des articulations et biomatériaux des tissus calcifiés
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Arthroplastie prothétique

Remodelage osseux

physiopathologie

Ostéoporose post-ménopausique

effets indésirables

Ovariectomie

Ostéolyse

Ostéoporose

Résumé

L’ostéolyse péri-prothètique (OPP) résulte de l'activation des ostéoclastes par des signaux inflammatoires. Ces «actions sont initiées par des macrophages ayant phagocyté des particules de polyéthylène (PE), produites par le frottement d'une prothèse articulaire. A ternie, l'OPP provoque le descellement des implants. L'ostéoporose post-ménopausique, provoquée par la diminution de la production d'estrogènes, est une situation couramment rencontrée chez les femmes opérées d'une arthroplastie totale de hanche. Elle a en commun avec l'OPP l'accélération du remodelage osseux. Notre objectif était d'étudier les effets de la déplétion en estrogènes sur l'OPP. Nous avons employé le modèle de calvaria murin, chez des souris ovariectomisées (OVX) et des souris contrôles. Les outils d'évaluation étaient l'histomorphométrie et le microscanner. Cette phase a permis de montrer que l’ovariectomie entraînait une protection relative vis à vis de l'OPP, tout en atténuant la réaction inflammatoire associée. Au cours d'une seconde phase, nous avons montré que la supplémentation en estradiol des souris OVX rétablissait un niveau d'ostéolyse comparable aux souris contrôles. Cette étude a permis de conclure que la déplétion en estrogènes était à l'origine de la diminution de l'OPP. L'ostéolyse était régulée par des cytokines pro-résorptives RANKL et TNF-α. La production locale d'ILl- β était stimulée par les particules. La différence observée entre les souris OVX et les autres groupes était l'absence d'augmentation de la concentration sérique de l'interleukine-6, reflet d'un contrôle biologique. Nos observations suggèrent qu'un mécanisme de protection a contrôlé une résorption osseuse excessive.

Aseptic loosening is a consequence of periprosthetic osteolysis, caused by an inflammatory reaction initiated by macrophages. Polyethylene (PE) particles generated by the bearing couple are phagocytosed by macrophages, which in turn release bone-resorptive cytokines. Great variations in the degree of osteolysis are sometimes encountered in the clinical practice. Postmenopausal osteoporosis is a common disorder that results from increased osteoclastic activity caused by estrogen deficiency. Powerful inducers of bone resorption, such as IL-1, IL-6, and TNF-a, appear to play an important role in the biological pathway of both particle-induced osteolysis and postmenopausal bone loss. The demonstration that particle-induced osteolysis is increased when bone remodeling is accelerated as a resuit of ovariectomy has not yet been established. To address this question, we have used the calvarial particle-induced osteolysis model. PE particles were implanted onto calvaria of control and ovariectomized (OVX) mice to stimulate particle-related osteolysis as assessed by micro-CT and histomorphometry. First, we have shown that ovariectomy resulted in a significant decrease in particle-induced osteolysis, in parallel with a consistent decrease in inflammatory response to particles. Second, E2 supplementation resulted in a dramatic increase in osteolytic response to particles, suggesting in contrast a protective effect of estrogen deficiency. This paradoxical phenomenon was associated with a downregulation of pro-resorptive cytokines. It is hypothesized that excessive inflammatory response was controlled, illustrated by the absence of increase of serum IL-6 in OVX mice after PE implantation.