Thèse soutenue

Interface os-implant titane et ingénierie tissulaire
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Auteur / Autrice : Arnaud Dubory
Direction : Charles-Henri Flouzat LachanietteHélène Rouard
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Biologie cellulaire et moléculaire
Date : Soutenance le 26/09/2018
Etablissement(s) : Paris Est
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Créteil ; 2015-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Mondor de Recherche Biomédicale (Créteil) - IMRB - Institut Mondor de Recherche Biomédicale
Jury : Président / Présidente : Philippe Hernigou
Examinateurs / Examinatrices : Charles-Henri Flouzat Lachaniette, Hélène Rouard, Guillaume Haïat, Henri Migaud, Thomas Grégory
Rapporteurs / Rapporteuses : Thierry Bégué, Philippe Rosset

Mots clés

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Résumé

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Introduction : Le titane, à la fois utilisé comme moyen de fixation d’un implant devant ses propriétés biomécaniques proches de l’os et comme moyen d’ostéointégration a pris une place prépondérante en orthopédie. L’ostéointégration d’un implant titane (IT) essentielle pour la pérennité de ce dernier, dépend de 2 phases : une phase primaire MECANIQUE correspondant à l’impaction ou tenue primaire de l’IT et une phase secondaire BIOLOGIQUE correspondant à la colonisation de l’IT par le tissu osseux.L’objectif de ce travail fut d’évaluer et d’améliorer lors de ces deux phases la stabilité et l’ostéointégration de l’implant titane :(1) Évaluer la tenue primaire des tiges fémorales en titane non cimentées par l’analyse de l’impact correspondant à la mesure de l’impact au cours du temps.(2) Évaluer si la quantité de CSM contenues dans l’aile iliaque est corrélée à la survie sans reprise de des implants acétabulaires impactés dans le cadre de l’ostéonécrose aseptique de la tête fémorale.(3) Améliorer l’ostéointégration des IT par les méthodes de thérapie cellulaire en étudiant in vitro la survie et la division des cellules stromales mésenchymateuses humaines (CSM) osseuses au contact de cages lombaires inter-somatiques recouvertes d’alliage titane rugueux.Matériels et Méthodes: L’évaluation de la tenue primaire des tiges fémorales en titane sans ciment selon l’analyse de l’impact a été réalisée à l’aide d’un marteau muni d’un capteur de force piézo-électrique sur 20 sujets anatomiques soit 40 hanches. On a comparé le nombre de coups de marteau pour obtenir l’impaction idéale de la prothèse selon 3 méthodes d’évaluation différentes : le nombre de coups nécessaires pour le chirurgien (Nchir), le nombre de coups nécessaires par l’analyse vidéo de l’enfoncement de la tige dans le fémur (Nvid) et le nombre de coups nécessaires par l’analyse de l’impact (NI).Pour savoir si la quantité de CSMs dans la crête iliaque pouvait refléter l’ostéointégration des implants acétabulaires impactées et le risque de reprise chirurgicale, on a comparé le taux de CSMs mesuré lors de la réalisation d’une ponction concentration et réinjection dans la zone d’ostéonécrose et l’évolution clinico-radiographique des implants acétabulaires mis en place par la suite pour ces même patients (n=90) qui ont eu une arthroplastie totale de hanche in fine. Le recul moyen était de 15 ans.La survie cellulaire des CSM osseuses humaines a été évaluée sur des cages intersomatiques lombaires recouvertes de titane. Trois groupes (n=5) furent constitués : un groupe contrôle, un groupe cages avec surface titane, un groupe cage sans titane. Sur chaque implant, 1 microlitre contenant 106 CSM osseuses humaines a été mis en culture. L’analyse de la survie cellulaire, de la prolifération cellulaire et de l’expression de gènes de différenciation ostéoblastique ont été réalisés et comparés.Résultats : Concernant la première étude sur l’intérêt de l’analyse de l’impact pour la tenue de la tige fémorale, la différence entre NI, Nchir et Nvid était inférieure ou égale à 3 pour plus de 85% des configurations réalisées. Concernant la deuxième étude, il a été mis en évidence qu’un faible nombre de CSM dans la crête iliaque était un facteur de risque de révision chirurgicale chez les patients traités par un implant acétabulaire sans ciment. La troisième étude a montré que les CSMs pouvaient survivre, se développer pendant 96 heures et exprimer des gènes de différenciation ostéoblastique de manière identique sur les cages avec ou sans titane.Conclusion : L’analyse de l’impact permet de donner une information objective sur la tenue primaire de la tige fémorale en titane et impactée. Le titane est aussi un milieu favorisé de survie et de prolifération des CSM osseuses prédestinées à devenir des cellules ostéoformatrices surtout qu’un faible nombre de CSM semble être un risque d’échec d’ostéointégration des implants acétabulaires sans ciment.