2. Méthodes thérapeutiques

L'évaluation de l'efficacité des différentes méthodes thérapeutiques peut se faire de deux façons. En effet, soit on évalue le retentissement fonctionnel et clinique sur le patient sans considérer réellement le degré de reconstruction cartilagineuse, soit on évalue la qualité de la reconstruction cartilagineuse et en particulier la reproduction d'un véritable cartilage Hyalin nécessitant une étude histologique (biopsie).

Des plus simples aux plus sophistiquées des différentes méthodes thérapeutiques sont nombreuses : Lavage ; Shaving ; Forage de Pridie ; Microfracture ; Transplant Périosté ; Autogreffe ; Osteochondrale (fig. 3) ; Allogreffe osteochondrale ; Culture cellulaire (fig. 4).

Les chondrocytes (fig. 2) sont des cellules hautement différenciées, dont le rôle est d'assurer l'homéostasie de la matrice extra-cellulaire. Elles participent à la synthèse du collagène de type 2 qui présentent 90 % de l'ensemble du collagène. Elles permettent aussi la synthèse des protéoglycanes qui sont liés aux fibres de collagène. En microscopie optique la disposition structure du cartilage apparaît en quatre couches de la superficie à la profondeur et permet de comprendre l'évolution des lésions cartilagineuses.

A la phase précoce de la dégradation cartilagineuse, on observe une augmentation de la teneur en eau et ce en rapport avec la rupture du réseau des fibres collagène dont la structure est peu altérée. En revanche, on note une diminution de la teneur en protéoglycanes. Durant cette phase précoce le chondrocyte est hyper-actif, il se divise et augmente parallèlement ses fonctions de synthèse des produits de la matrice (collagène, protéoglycanes) et les enzymes de dégradation du cartilage aboutissant à un équilibre précaire. Mais la tentative de réparation est en règle inefficace et les fonctions de synthèse du chondrocyte semblent petit à petit s'épuiser aboutissant à un déséquilibre de la balance « synthèse/dégradation » au profit de la dégradation. les traumatismes du cartilage qui ne s'étendent pas à l'os sous chondral (zone vasculaire), ne s'accompagnent d'une réaction inflammatoire importante. Leur potentiel de cicatrisation est d'autant plus faible.

Lorsque le traumatisme cartilagineux est plus important, l'hématome post-traumatique qui en résulte crée des conditions favorables à une réparation tissulaire qui aboutit à la formation d'un collagène de type I.

3. Culture cellulaire de Chondrocyte

De façon générale, les cultures de cellules sont réalisées à partir de prélèvements de tissus humains ou animaux découpés en fragments de quelque mm³. Les explants sont soit directement déposés dans des flacons ou boîtes de cultures (en polystyrène traité) puis recouverts de milieu de culture (méthode de dissection), soit traités par des enzymes protéolytiques qui vont digérer la matrice extracellulaire entourant les cellules (méthode enzymatique). Les méthodes enzymatiques sont les seules utilisables dans le cas des cultures de chondrocytes articulaires. Bien entendu, toutes les manipulations doivent être réalisées en asepsie rigoureuse et sont, pour cela, effectuées sous hotte à flux laminaire avec un matériel stérile. Les techniques de culture cellulaire nécessitent l'adjonction de milieux de culture reproduisant les conditions d'environnement des cellules in vivo. Les milieux utilisés sont soit des sérums d'animaux (sérum de veau fœtal) soit du sérum autologue du patient. l'avantage du sérum bovin est certainement l'assurance d'une meilleure qualité et reproductibilité de la culture, il pose par contre le problème de la transmission de pathologie. Le serum autologue est moins performant au niveau de la production cellulaire. Le milieu idéal serait certainement le milieu synthétique (actuellement en voie de développement). La matrice cartilagineuse étant très dense, la seule méthode d'obtention des chondrocytes est la méthode de digestion enzymatique [Adolphe]. Les chondrocytes articulaires doivent étre cultivés dans des modèles tridimensionnels : culture haute densité, agrégats, matrice d'agarose ou de collagène. En effet les chondro

cytes cultivés en monocouche ont tendance à perdre leurs fonctions spécifiques comme la synthèse de collagène de type II, qui disparaît au profit d'une synthèse de collagène de type I. Il faut noter que cette dédifférenciation des chondrocytes est réversible si on cultive ensuite ces cellules dans un système de culture tridimensionnel. Les chondrocytes articulaires en culture tridimensionnelle synthétisent majoritairement du collagène de type II, une faible quantité de collagène de type XI et de type IX et des protéoglycanes. Ils synthétisent également de l'acide hyaluronique. La culture cellulaire permet d'obtenir en fait des préchondrocytes qui lors de l'implantation in vivo vont se dédifférencier en chondrocytes (fig. 5).

Chez l'animal, des cultures de chondrocytes autologues ont été développées dans l'optique de transplantation. Pour cela, ont été associés des matériaux spongieux à base de collagène et des chondrocytes de cartilage articulaire de rat [Noguchi et coll], de cheval [Sams et coll.] ou des chondrocytes obtenus à partir de la différenciation de cellules mésenchymateuses de moelle osseuse ou de périoste de lapin [Wakitani et coll.]. Ces techniques de transplantation de cellules cultivées posent le problème du risque d'anomalies chromosomiques qui peuvent survenir au cours des différents cycles de culture [Frayssinet et coll.]. Ce problème reste à résoudre avant toute transplantation chez l'homme de cellules cultivées.

4. Technique chirurgicale

Deux étapes (fig. 6) :

• le prélèvement cartilagineux,

• la transplantation.

4.1. Le prélèvement cartilagineux

Il se fait sous arthroscopie, l'objectif est de prélever quelques fragments de cartilage en zone non portante (versant externe de la tochlée fémorale ; échancrure inter-condylienne). Le prélèvement se fait avec une curette en anneau (100 miligrammes). Deux ou trois arêtes tubulaires, allant jusqu'à la zone sous-chondrale sans atteindre l'os. L'épaisseur du cartilage permet de prélever des fragments de 3 et 5 mm de profondeur. Le prélèvement est conservé dans un sérum à une température comprise entre 4° et 8°. Sa viabilité est de 72 heures.

4.2. La transplantation

• La préparation de la lésion chondrale représente le premier temps de l'intervention, respectant la règle de la chirurgie du membre inférieur, le garrot peut être utilisé. La voie d'abord en règle antéro-interne, suffisamment grande pour permettre une bonne exposition du compartiment fémoro-tibial interne du genou. L'arthrotomie para-patellaire interne du genou, ainsi pratiquée permet une exposition du condyle interne et de la lésion ostéochondrale. Celle-ci est préparée en prenant soins d'enlever dans un premier temps le tissu fibreux qui la recouvre. Ce premier parage pratiqué, il convient de retailler le bord de la zone cartilagineuse afin d'obtenir des tranches verticales en tissu sain.

Le fond de la lésion ostéochondrale sera aussi nettoyé mais cet avivement devra rester modéré afin d'éviter des saignements trop importants du lâcher de garrot. Le temps final de cette préparation consiste à mesurer très précisément l'étendue de cette lésion afin de préparer le temps ultérieur.

• Le prélèvement du lambeau périosté représente le deuxième temps opératoire ; par une voie d'abord verticale antéro-interne quelques centimètres au-dessous de l'arthrotomie, on aborde le périoste sur la face antéro-interne du tibia dans la zone où son épaisseur est la plus importante. Après avoir rapporté la hauteur et largeur du lambeau, on dessine sur le périoste, le lambeau à prélever, en augmentant de 1 à 2 mm, les valeurs par rapport à la dimension du défect cartilagineux.

L'incision du lambeau périosté se fait au bistouri froid, en prenant soin de garder toujours un contact appuyé sur l'os afin de faciliter le temps ulté

rieur de décollement qui est en règle pratiqué avec une petite rugine. Le lambeau ainsi prélevé sera conservé dans du sérum physiologique.

• La mise en place du lambeau périosté au niveau du défect cartilagineux représente le 3^e temps opératoire. Le lambeau périosté est présenté au niveau de la lésion chondrale, sa face osseuse est appliquée contre la lésion chondrale. La fixation première du lambeau est assurée par 4 points cardinaux, la suture utilisant du fil résorbable type vicryl 5,0, ou 6,0. Par des points séparés de proche en proche, on applique le lambeau périosté sur la zone du défect cartilagineux afin d'obtenir une bonne étanchéité, l'espacement entre les points séparés, ne doit pas excéder 3 mm et il est préférable de serrer le nœud côté périoste. Le passage des fils peut se faire indifféremment du cartilage vers le périoste ou du périoste vers le cartilage. Au niveau cartilagineux la solidité de l'ancrage dépendra à la fois de sa profondeur mais aussi de la qualité du tissu cartilagineux au niveau de ses berges. La suture terminée, on teste l'étanchéité à l'aide d'une seringue remplie de sérum physiologique.

L'utilisation ponctuelle de colle fibrinogène permet d'améliorer l'étanchéité de la suture ; son utilisation ne doit pas être abusive et il est parfois préférable de rajouter quelques points de suture. Une parfaite étanchéité est indispensable au bon déroulement de la dernière phase.

Le renouvellement des tests au sérum physiologique est souvent nécessaire pour s'assurer de cette parfaite étanchéité.

• L'implantation des chondrocytes autologues représente le dernier temps de cette intervention. Le prélèvement effectué de façon stérile se fait à l'aide d'une petite seringue. Les chondrocytes sont en suspension semi-liquide et plusieurs injections aspirations douces, doivent être effectuées afin d'obtenir une bonne homogénéité, de la culture des chondrocytes.

Lorsque la solution dans la seringue est parfaitement homogène, on peut alors procéder à son injection au niveau du défect cartilagineux.

Cette injection doit se faire de façon très progressive en essayant d'associer un mouvement de balayage lors de l'injection des chondrosites autologues. L'injection une fois terminée, un dernier point de suture permet l'opturation du point de ponction. La fermeture de l'arthrotomie se fait de façon conventionnelle, l'utilisation d'un drain

aspiratif est fortement déconseillée, un pansement compressif est mis en place et le membre est immobilisé dans une attelle. la mobilisation passive est débutée à la 48^e heure, l'appui est partiel pendant 6 à 8 semaines.

L'appui total est autorisé à partir de la 8^e semaine post-opératoire.

II. RESULTATS

C'est en 1994 que sont apparus les premiers résultats cliniques de cette technique (Brittberg et coll). L'articulation du genou est pour l'heure la seule concernée. L'utilisation de cette procédure s'adresse aux lésions cartilagineuses post-traumatiques voire aux lésions isolées (chondrites ou ostéochondrites). L'absence de troubles mécaniques articulaires (troubles d'axes ; lésions ligamentaires ; lésions osseuses) semble être une condition essentielle à sa réalisation.

1. Expérience française

Le Pr J. Bahuaud et le service de santé des armées sont les précurseurs en France. La première transplantation a été réalisée en avril 1996. Depuis ce jour 27 implantations ont été pratiquées. La majorité d'entre elles s'adressant à des lésions post-traumatiques souvent associées à une réparation ligamentaire. Dans 8 cas, l'implantation a été pratiquée pour des patients souffrant d'ostéochondrites disséquantes (7 condyliennes internes, 1 rotulienne). Seuls trois patients ont à ce jour un recul égal ou supérieur à un an. Cette courte série ne permet pas d'apporter des résultats significatifs. Seules quelques réflexions peuvent être dégagées. Aucune complication (court et moyen terme) ne sont à déplorer (articulaires ; infectieuses ; générales).

1.1. Clinique

1.2. Paraclinique

Aucun contrôle histologique n'a été pratiqué pour ces trois patients. Le bilan radio a comporté une analyse sur clichés face profil et un contrôle I.R.M au 6^e et 12^e mois. Les résultats sont d'interprétation difficile.

2. Expérience étrangère

C'est en 1987 que M. Brittberg et L. Peterson ont utilisé pour la première fois la culture chondrocytaire pour traiter les lésions chondrales. A ce jour (rapport juin 1997), l'expérience internationnale multicentrique (genzyme tissue repair) fait état de la situation suivante.

2.1. Population Patient

97 % patients ont un moyenne d'âge de 36 ans (>15 ans et <55 ans). Dans 95 % des cas, la lésion cartilagineuse était de grade III ou IV. L'étendue moyen du défect cartilagineux était de 4,1 cm².

2.2. Evaluation Clinique

Les résultats publiés font état d'une amélioration pour 80 % des patients au 12^e mois post opératoire. L'évaluation utilise le Cincinati Knee Rating System.

2.3. Expérience de M. Brittberg et L. Peterson

C'est en 1987 que M. Brittberg et L. Peterson ont utilisé pour la première fois la culture chondrocytaire pour traiter les lésions chondrales. L. Peterson a récemment présenté une série de 100 patients avec un recul de 2 à 9 ans (recul moy. : 47 mois). La population des patients se repartie en 5 groupes. 3 groupes ont été particulièrement étudiés. groupe 1 : lésion chondrale isolée (24 cas) ; groupe 2 : lésion condyle interne et L.C.A (16 cas) ; groupe 3 : ostéochondrite (19 cas). Sur les 59 (groupe 1+2+3) patients, 26 patients ont subi un prélèvement biopsique.

III. CONCLUSIONS

1. Aspect médical et scientifique

Sur le plan médical, la place de la culture cellulaire de chondrocytes se dégage peu à peu. Les résultats les plus significatifs sont observés dans des indications bien précises. Les lésions isolées post traumatiques, de même que l'ostéochondrite du condyle semblent représenter les meilleures indications (en dehors de troubles mécaniques articulaires). Le developpement d'autres techniques thérapeutiques moins lourdes doit nous pousser à garder un esprit critique face à cette procédure. La présence de lésions étendues (>à 3 cm²) en font certainement une technique de choix.

Sur le plan scientifique, la technique de culture cellulaire est validée. La définition de culture cellulaire optimale, passe par l'obtention de critères morphologiques et phénotypiques bien établis (tests morphologiques et non biologiques). Par contre le problème commun à toutes cultures cellulaires est celui des possibilités de modifications caryotypiques à long terme. Cette notion pose inévitablement des questions actuellement sans réponse.

L'analyse des 26 biopsies retrouve dans 80 % des cas un cartilage hyalin (hyalinlike cartilage). Dans 11 cas des tests mécaniques ont été pratiqués (indentation test) (fig. 7). La force d'identation dans le cartilage sain est de 3 newtons. Dans la zone de transplantation (hyalinlike cartilage) la force d'identation est de 2,7 newtons alors que pour le fibrocartilage la force est de 1,4 newton. Une corrélation existe entre la qualité du résultat, la présence de hyalinlike cartilage et les mesures d'indentation.

2. Aspect législatif

Les problèmes soulevés ci-dessus nous conduit directement vers l'aspect législatif. La culture cellulaire, comme toute thérapeutique innovante doit être évaluée selon un protocole précis (Prof. Ph. Neyret).

3. Aspect économique

Actuellement, la culture cellulaire se fait en dehors de nos frontières. Cette technologie très sophistiquée nécessite une haute spécialisation à la fois humaine et technique. Si de telles capacités sont présentes en France, il n'y a pas encore à ce jour une unité de production fonctionnelle. Force est donc de faire appel à des unités extérieures

rendant le coût financier inabordable (70 000 fr) et ce d'autant qu'il n'existe pas d'accord avec les caisses. L'expérience française s'est faite à ce jour que grâce au concours de structures hospitalières (H.I.A, A.P, Fondation) et de laboratoires qui ont bien voulu attribuer des crédits ponctuels pour permettre la réalisation d'une telle technique.

En conclusion, la culture cellulaire représente un réel progrès. Il y a une corrélation indiscutable entre la qualité du cartilage restitué à long terme et la récupération de l'articulation. Son utilisation doit être bien codifiée tout en assurant une parfaite sécurité pour le patient. Sans vouloir se substituer aux autres techniques, elle représente néanmoins la seule méthode pouvant nous faire progresser face à cette lésion cartilagineuse et de par ses implications futures nous ouvrir de nouvelles solutions thérapeutiques.