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L’ostéointégration des implants orthopédiques :
L’intégration d’une prothèse orthopédique au sein du tissu osseux dépend des interactions présentes à l’interface os-implant. En fait, l’ostéointégration d’un biomatériau dépend d’une part de la réponse de l’hôte au contact de l’implant et d’autre part du comportement du matériau au sein de l’organisme (Figure 9).
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Figure 9 : Interactions implants – milieux biologiques.
(*) Adsorption massive de protéines à la surface de l’implant :
Ces protéines proviennent des liquides physiologiques ainsi que des sécrétions cellulaires produites par les cellules environnantes (précurseurs ostéoblastiques, fibroblastes, cellules endothéliales vasculaires…).
(**) Modifications physico-chimiques de l’implant :
Pour les implants en titane on note une modification chimique (enrichissement en calcium et en phosphore) des couches d’oxyde de titane TiO2 présentes à la surface de l’implant ainsi qu’un épaississement de celles-ci. Une altération de la passivation d’un implant métallique peut induire successivement l’apparition de phénomènes de corrosion, de relargage ionique qui à concentrations élevées affectent la différentiation ostéoblastique ainsi que de modifications géométriques du matériau. L’ensemble de ces événements peut alors aboutir au descellement de la prothèse et induire une réponse inflammatoire au sein de l’organisme
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L’objectif en chirurgie orthopédique est d’induire une formation osseuse rapide, guidée et contrôlée autour de la prothèse. Outre ses capacités de néoformation rapide de tissus autour de la prothèse, il faut que l’implant permette la formation d’une matrice extracellulaire dont la composition, la structure et les propriétés biomécaniques soient les plus proches possibles de celles de l’os natif afin d’assurer un ancrage stable des matériaux prothétiques. Il est donc vivement souhaitable :
- que la matrice organique nouvellement synthétisée autour de l’implant soit, si les conditions environnementales le permettent, minéralisée.
Les mécanismes cellulaires mis en jeu après implantation ne sont pas encore parfaitement identifiés, on sait néanmoins que la composition de la couche protéique adsorbée à la surface de l’implant joue un rôle primordial pour la reformation de la matrice extra-cellulaire. Des études in vivo utilisant des implants en acier, titane et hydroxyapatite ont montré que cette couche est formée principalement des protéines osseuses non collagéniques, ostéopontine et Bone SialoProteins (BSP) ainsi que de protéines plasmatiques telles que les a2_HS-glycoprotéines.
Le rôle de ces protéines est de stimuler l’adhérence cellulaire, en particulier celle des ostéoprogéniteurs, ainsi que la fixation d’apatite indispensable à la minéralisation de la matrice osseuse.
- qu’il y ait un contact direct entre le biomatériau et le tissu néoformé ainsi qu’une réparation de l’os au niveau des régions lésées lors de l’intervention chirurgicale.
Les résultats concernant l’ostéointégration des prothèses orthopédiques dépendent de la nature des biomatériaux utilisés (propriétés physico-chimiques et mécaniques). Les expérimentations effectuées in vivo chez l’homme et l’animal montrent qu’il existe dans le cas des prothèses cimentées et non cimentées plusieurs types de réponses tissulaires à l’implantation (Tableau 5):
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Tableau 5 : Influence du choix des matériaux et du type d’ancrage sur la réponse os-implant.
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Le choix des matériaux utilisés pour la conception des prothèses orthopédiques est très souvent dicté par leurs capacités d’ostéointégration. On note cependant une disparité géographique sur le choix des prothèses orthopédiques.
Ainsi, les prothèses les plus implantées sont :
- les prothèses cimentées en Scandinavie,
- les implants non cimentés avec revêtement phosphocalcique en Europe et en France,
- les prothèses non cimentées présentant un effet de surface aux Etats-Unis.
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Figure 10 : Visualisation d’os néo-formé à la surface d’un implant en alliage de titane Ti-6Al-4V revêtu d’HAP. Trabécule osseux constitué d'os mature [1] et immature [2] au contact du revêtement [3]. MEB par rétrodiffusion, coloration par la méthénamine (x 167).
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