LES DIFFÉRENTES  TECHNIQUES  CHIRURGICALES  DE

RÉPARATION   CARTILAGINEUSE

 

H. ROBERT

 

 

 

 

          Les différentes techniques de réparation cartilagineuse au genou ne s’appliquent qu’à des pertes de substance localisées en zone portante, de petites tailles, isolées ou associées à une lésion méniscale sur un genou stable et axé,  chez un sujet de moins de 5O ans. Ont également été inclus dans cette étude, les pertes de substance provoquées par une ostéochondrite   non refixée.

            L’objectif actuel des techniques est la réparation de la perte de substance, donc le remplacement par un tissu le plus proche possible du cartilage hyalin. Aucune à ce jour ne peut prétendre à une régénération du cartilage par un tissu strictement identique sur le plan histologique, chimique et mécanique.

 

Deux grands principes de réparation vont être développés :

 

·      Les techniques basées sur la stimulation des cellules souches de la moelle osseuse.

 

·      Les transplantations de cellules, de blocs ostéo-chondraux, de périoste ou de périchondre.

 

"Despite a large volume of work, the value of specific methods of restoring articular surface remains uncertain,"  .(8)

 

    I. Les techniques de stimulation de la moelle osseuse

 

         A. Le principe

             

                        Les cellules mésenchymateuses multi-potentielles vont migrer et envahir le caillot fibrineux  à partir des perforations de la  plaque sous chondrale(fig. n°1). Les cellules progénitrices vont se multiplier, se différencier en cellules cartilagineuses adultes(44).

                        Au bout de 6 à 8 semaines, on observe un tissu fibro-cartilagineux en surface et un tissu osseux en profondeur. Le tissu fibro-cartilagineux est nettement différent par sa composition d'un cartilage normal même si l'apparence macroscopique et microscopique est voisine. Le recouvrement est souvent incomplet et secondairement ce tissu est  soumis aux contraintes normales de l'articulation et va se dégrader. Les études sur le modèle équin ont montré un tissu cartilagineux et fibro-cartilagineux contenant une proportion élevée de collagène de type II ( 37).

 

            B. Les techniques

 

                  Trois techniques ont été successivement décrites ; elles diffèrent essentiellement par leur niveau d'agressivité, mais toutes ont un temps initial de débridement jusqu'à l'os sous chondral et d'avivement des berges.

                 -  Les perforations de Pridie (33)

                 -  La chondroplastie abrasive   de L. Johnson, (25)

                 -  Les  microfractures développées par  J. Steadman (45).

                 Le temps de débridement est poursuivi jusqu'à la couche calcifiée, en respectant la couche sous chondrale. Les perforations sont réalisées avec un poinçon, tous les 2-3 mm et sur une profondeur de 3-4 mm (fig n°2 et 3).

 

 

 

 

 

                 L'usage du poinçon supprime l'effet thermique de la broche ou de la mèche. La technique nécessite une prise en charge post-opératoire très précise fonction du siège patellaire ou tibio-fémoral de la lésion.                               

 

           C. Les  résultats

                         J. Steadman  et son équipe ont utilisé la technique des microfractures sur plus de 1300 patients et ont rapporté leur expérience en 1998 (46) : 435 cas consécutifs de grade IV  d' Outerbridge ont été suivis  2 à 12 ans ;  75 % ont une amélioration de leur douleur par rapport à la situation préopératoire, 20 % sont stationnaires, 5 % sont aggravés. L'amélioration survient dès la première année puis se maintient. Un contrôle arthroscopique a été réalisé chez 26 patients, seuls 2 n'ont pas d'amélioration macroscopique, sinon on observe un recouvrement de la lésion par un mélange de cartilage hyalin et de fibro-cartilage.

                         Les résultats de T. Gill  (15) sont également encourageants ; sur une série de 103 patients, tous âgés de moins de 35 ans et porteurs d'une lésion Outerbridge IV de 2,5 cm2 en moyenne. Au recul moyen de 6 ans (2 à 12 ans), 86 % des patients sportifs ont pu récupérer leur niveau pré-opératoire dont la moitié sans aucune restriction, 14% ont repris à un niveau inférieur. L'arthroscopie secondaire retrouve: 50% de surface normale , 16% d'ulcération, 34 % de fibrillation et de lambeaux.

                         Les critères de pronostic défavorable de ces 2 études sont : l’âge supérieur à 40 ans, l' existence d'un pincement préopératoire, la surface lésionnelle supérieure à 4 cm2, les lésions chroniques  supérieures à 12 semaines, la mauvaise rééducation post-opératoire.

                        Les avantages sont : le faible coût, la technique aisée, la morbidité faible, et cette technique  “ ne coupe pas les ponts ” .

 

 

    II. Les  greffes

 

         A. Les greffes  périostées

 

                  Le potentiel chondrogénique du périoste est connu depuis 1904 (Matsuka) et surtout depuis les travaux de O' Driscoll à partir de 1981 (35). La couche profonde du périoste dite "cambium layer" est riche en cellules progénitrices de la lignée cartilage ou de la lignée os mais également en facteurs de croissance. Ces cellules sont bien mises en évidence sous certaines conditions de culture (agarose, TBF b...).

                        Les travaux de Rubak (43) ou de O' Driscoll (35) sur le lapin ont montré la possibilité de comblement en 4 semaines par un tissu cartilagineux de type hyalin de larges pertes de substance du cartilage trochléen. Cette réparation nécessite une mobilisation passive de plusieurs semaines pour obtenir ce résultat (36). L'étude du néo-cartilage  révèle un pourcentage très élevé (93 %) de collagène de type II et des taux de protéoglycane pratiquement identiques à ceux du cartilage normal.

                        O'Driscoll (36) puis R. Lorentzon (28) ont parfaitement décrit la technique opératoire: la perte de substance cartilagineuse est débridée et micro-fracturée, un lambeau périosté légèrement supérieur en taille est prélevé soigneusement sur la face interne du tibia en emportant l'ensemble de la couche profonde. Ce lambeau est plaqué sur la perte de substance, la face osseuse regardant la surface articulaire(fig. n°4).

                

                 Lorentzon insiste beaucoup sur la qualité de l'adhérence entre l'os et le périoste qu' il renforce par du tissucol et de petites ancres aux points cardinaux.

                        O'Driscoll rapporte une expérience de 13 ans sur 40 patients, où 2/3 des patients sont satisfaits mais il conclut : "I haven't promot my work because I'm still not sure of the indication".(37)

                         D'autres auteurs, par contre, semblent beaucoup plus enthousiastes avec cette technique :

                 - Hoikka  V. (19)  rapporte 13 cas de reconstruction rotulienne à 4 ans de recul avec 8 bons résultats, 4 moyens, 1 échec. – Ritsila  (41)  a revu cette même série à 13 ans de recul moyen ; les résultats se sont dégradés : 8 moyens, 5 mauvais.      

                 - Niedermann B. (34) rapporte 5 cas de reconstruction condylienne à 1 an minimum avec des résultats satisfaisants sur le plan clinique et radiologique.

                 - Alfredson H. (1)  a revu 57 cas d'atteinte rotulienne  avec les résultats suivants : 76 % de bons et très bons résultats, 19 % de moyens et 5 % de mauvais, si la mobilisation passive continue est instituée ; il observe 4 dégradations secondaires.  Les biopsies objectivent un  cartilage presque hyalin.       

                 - Alfredson H. (2) a également revu 7 cas de lésion condylienne associée à une rupture du LCA ; à 18 mois de recul, le score de Lysholm est de 98, celui de  Tegner de 4 . Deux  réarthroscopies pour douleurs ont été réalisées, les biopsies retrouvent un  tissu “ hyaline-like ” .

                

                 2 facteurs  hypothèquent les possibilités de réparation par transfert  périosté :

                                   - la densité de cellules progénitrices diminue très rapidement avec l'âge,

                                   - le risque de minéralisation à moyen terme du tissu de réparation ; cette minéralisation semble liée à la présence de collagène type X que certains chondrocytes matures peuvent produire ; mais le mécanisme exact reste inconnu.

                        Certains auteurs (28,41 ) ont abandonné les greffes périostées en raison de ce risque d'ossification tardive conduisant à une dégradation secondaire des résultats.(fig. n°5).

                

            B. Les greffes de péricondre

 

                        Il s'agit d'un tissu voisin du périoste que l'on retrouve dans l'oreille, la trachée ou la côte de l'adulte. Homminga a surtout développé cette technique à partir de 1990 (20) ; le prélèvement cartilagineux  emporte la couche profonde du cartilage et est fixé tel un patch par du tissucol dans le défect. Les premiers résultats de Homminga sur 25 patients à un an de recul semblaient satisfaisants du point de vue clinique, radiologique et histologique. Par contre des résultats plus récents (21) à 4 ans de recul moyen sur 88 patients sont très décevants : 55 % de mauvais résultats, 8 % de moyens, 38 % de bons et excellents. 53 % des patients montrent des calcifications dans la zone de greffe à partir de 1 à 2 mois postopératoire. De bons résultats sont retrouvés chez les sujets jeunes avec une lésion isolée du condyle interne.

 

 

         C. Les greffes ostéo-chondrales

 

            1. Les greffes uniques

 

                  J. Lane et coll. (26) ont démontré  la fiabilité des transferts ostéochondraux sur le lapin ;  a un an de recul le cartilage transféré a un aspect macroscopique et histologique tout à fait normal, l'intégration osseuse est complète, l'activité chondrocytaire mesurée par auto-radiographie du sulfate S35  est normale .        Plusieurs auteurs ont cherché au niveau du genou des zones donneuses pour  un transfert ostéochondral dans des pertes de substance étendue, Muller a utilisé le condyle postérieur, Yamashita (47) présente deux observations  d'ostéochondrite disséquante chez l'adulte traitées par de larges greffes (28 x 15 x 8 mm) prélevées sur le condyle interne et fixées dans la perte de substance. La zone donneuse est remplacée par une greffe iliaque. Les résultats cliniques à 2 ans sont satisfaisants et les biopsies montrent un cartilage hyalin normal, la zone jonctionnelle avec le cartilage receveur est de type fibro-cartilage. Outerbridge (38) a utilisé le tiers externe de la rotule en monobloc et impacté en press-fit pour de larges pertes de substance en zone portante du condyle.  Les 10 patients ont  amélioré le  score de Cincinatti qui passe de 43 à 93./100. Le bilan radio montre une incorporation de la greffe ; par contre on déplore 5 syndromes fémoro-patellaires et 3 patients ont des ostéophytes marginaux de la patello-fémorale. Le bilan arthroscopique révéle un stade 2 de fibrillation de la rotule ; dans 1 cas de biopsie,  le cartilage est normal .

                        Fabbriciani C. (12) présente ses résultats sur 16 cas d'OCD traités par greffon monobloc de 12 à 17 mm de diamètre pris sur le condyle externe : 14 bons ou très bons, sans syndrome fémoro-patellaire.      

                        Les avantages des greffes massives sont le transfert d'un cartilage vivant et la possibilité d'une stabilité immédiate de la greffe par contre les inconvénients majeurs sont la morbilité de la zone donneuse, et la forme imposée. On peut retenir leur intérêt, notamment du prélèvement rotulien, pour la reconstruction massive de séquelles fracturaires du plateau tibial comme le préconise Jacob. Pour les réparations des lésions chondrales post-traumatiques, la technique des greffons multiples semble souhaitable.

 

            2. Les greffes multiples

 

                  Matsusue (30) a le premier en 1993 publié un cas de réparation d'une fracture ostéochondrale associée à une plastie du croisé antérieur avec un excellent résultat à 3 ans : 2 greffons ont été prélevés sur la berge externe du condyle et 1 au niveau de l' échancrure (diamètre 5 mm, longueur 9 mm).

 

                 a. Etude expérimentale

 

                L. Hangody  a conduit à partir de 1991 des études sur le genou du chien et du cheval (17). Les greffes sont prélevées en périphérie de la fémoro -patellaire et implantées dans le defect condylien. Les principales conclusions de ces travaux sont :

                     - à   4 semaines : les greffons spongieux  fusionnent avec le site receveur,

                     - à 8 semaines : du tissu fibro-cartilagineux est présent entre les plots  et rempli le site donneur,

                     - à 10 semaines, la zone transplantée contient 60 à 70 % de cartilage hyalin.

 

                  b. La  technique

 

                  A partir de ces résultats, début 1992, L.Hangody  a commencé la technique d'autogreffe multiple dénommée “ Mosaïcplasty ”. Presque simultanément Bobic développe une technique voisine (OATS), puis de nombreux autres auteurs  Jacob, Gamberdella, Chow. ont développé avec des sociétés commerciales des instrumentations précises . La technique sera décrite dans un  article suivant.

 

                  c. Les résultats

 

                           De 1992 à 1996, L. Hangody  a réalisé 473 mosaïplasties, 113 cas ont au moins trois années de suivi post-opératoire (fig. n°6). Il s'agit de 83 atteintes condyliennes, 26 de la rotule et 4 de l'astragale. Les 2/3 sont des lésions de stade IV, la surface atteinte va de 1 à 8,5 cm2, en moyenne 8 greffons ont été mis, pour 3/4 cas d'entre eux, par  arthrotomie. Le score HSS est passé de 62 en moyenne à 94. Les  problèmes fémoro-patellaires ont été relevés dans 3 % des cas.

                                    Une série multi-centrique américaine () porte sur 145 cas réalisés dans 10 centres. Il s'agissait de lésions condyliennes ou trochléennes, isolées ou associées à une lésion méniscale ou du LCA,  de diamètre moyen 25 mm. L'âge moyen est de 38 ans, le recul moyen est de 13 mois. 44 % des patients sont très satisfaits, 43 % sont satisfaits avec un retour à une activité normale en dépit de quelques douleurs et gonflements et 12 % ont un échec. Lors d'une deuxième arthroscopie,  les biopsies ont montré un tissu “ hyaline-like ”.

                                   D'autres séries (5 , 10) portent sur un nombre plus petit de patients. Actuellement il est trop tôt pour connaître la qualité exacte à long terme du cartilage transplanté et les résultats cliniques.

                                  

 

                   d. Bilan  des  auto-greffes  multiples

 

                  - Avantages : technique en un temps, peu onéreuse, pas de risques infectieux spécifiques, apport d'un tissu cartilagineux vivant.

 

                        - Inconvénients : difficultés à couvrir de larges pertes de substance( >3 cm2° d'où le recours possible aux allogreffes ou aux greffes de chondrocytes, difficultés techniques sous arthroscopie en cas de multiples greffons.

 

D . Les greffes  de  chondrocytes

                       

a.    Le principe

Le principe est la mise en culture de chondrocytes matures prélevés chez le receveur. Les chondrocytes isolés par digestion enzymatique de la matrice sont instables sur le plan phénotypique et vont se dédifférencier en pré-chondrocytes qui prennent l’apparence de fibroblastes capables de synthétiser des collagènes type I et III et des protéoglycans non cartilagineux. Les pré-chondrocytes sont mis en culture en présence  de sérum de veau fœtal ou humain sur des modèles tridimentionnels (matrice d’agarose ou de collagène). Ils vont alors retrouver leur spécificité de synthèse du collagène de type II, de protéoglycans articulaires et d’acide hyaluronique. Les chondrocytes vont sécréter une matrice extra-cellulaire  et s’organiser en différentes couches selon l’influence du liquide synovial, des contraintes et  de l’os sous-chondral. L’étanchéité de cette perte de substance est assurée par un lambeau périosté dont la couche profonde participera à la différentiation cartilagineuse.

 

                b. La technique

 

              Trois temps sont nécessaires: Le premier temps consiste, sous endoscopie,  à faire un prélèvement de cartilage sain (d’un poids de 200 mg environ)   dans une zone  non portante du genou  (zone  supéro-interne de la trochlée ou berge de l’échancrure) à l’aide d’une curette. Ce prélèvement est conditionné dans un container spécial en milieu stérile  et est  adressé à un laboratoire de culture cellulaire agréé, pour y subir une mise en culture, après avoir été débarrassé de sa matrice par procédé enzymatique. Après trois semaines au minimum, la culture retourne au patient  sous forme d’un ou plusieurs flacons  contenant une douzaine de millions de cellules dont la viabilité est assurée au dessus de 80%.  Le troisième temps est l’implantation  qui s’effectue par arthrotomie. Le lit de la greffe a été parfaitement débarrassé des restes de cartilage sans effraction de la lame sous-chondrale et est asséché. Un lambeau de périoste est prélevé, légèrement surdimensionné, sur la face interne du tibia  et est fixé soigneusement autour de la perte de substance par de nombreux points de fil résorbable 6/0. La culture cellulaire est ensuite  injectée sous ce  patch périosté  dont l'étanchéité a été testée(fig. n°7). Chaque étape de cette procédure s'éffectue dans le respect des règles de sécurité et de qualité que garantit  une stricte traçabilité. 

      

              La rééducation post-opératoire consiste à redonner, après quelques heures d’immobilisation stricte pour permettre aux cellules d’adhérer, une mobilité articulaire. La  mobilisation active et passive du genou est possible mais une décharge de 6 semaines par cannes est indispensable pour ne pas compromettre l’évolution du lambeau périosté. Ensuite,  l’appui sera progressif et une activité sportive modérée  pourra  être reprise à un an.

 

             c. Les résultats

 

                          La série suédoise de Lars Peterson et Matts Brittberg  (39) porte sur 213 patients avec un suivi de 2 à 9 ans (recul moyen 47 mois) ; 3 groupes ont été particulièrement étudiés : Groupe 1 : lésions chondrales isolées - 37 cas ; Groupe 2 : lésions du condyle interne associées à une lésion du croisé antérieur - 27 cas ; Groupe 3 : ostéochondrites - 32 cas. La taille moyenne du défect est de 4 cm2, les résultats bons et très bons, appréciés selon 5 types de score sont respectivement de 90 %, 74 %, 84 %. Sur 26 biopsies, on retrouve dans 74 % un cartilage “ hyaline-like ” et sur 11 cas  (tests d’indentation) la résistance de la zone transplantée est de 2,7 newtons comparée à 3 newtons pour un cartilage sain. Il existe une corrélation positive entre la qualité du résultat clinique, la présence du cartilage hyaline-like et les mesures d’indentation. Les résultats de l’équipe suédoise ont été confirmés par Tom Minas, (32). Son expérience repose sur 70 implantations sur des  patients d’âge  moyen 35 ans et  de  surface  d’atteinte moyenne  5,5 cm2. L’indice de satisfaction des patients s’améliore entre 12 et 24 mois, les résultats dans des indications de sauvetage sur des genoux multi-opérés semblent intéressants mais le nombre de cas à long recul est faible. L’étude  de J. Bahuaud (3) porte sur 24 patients dont 11 ont un recul à 12 mois et maximum de 26 mois. Sur ces 11 patients, 7 ont un résultat excellent (4 ostéochondrites primitives, 3 ostéochondrites post-traumatiques), 3 ont un résultat bon et le résultat médiocre correspond à une opération de sauvetage pour lésions multiples ; 20 patients sur 24 ont pu reprendre leur activité dans le milieu civil ou militaire, diminuer, voire supprimer les antalgiques et supprimer la rééducation.

 

 

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