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NOTE DE L'ÉDITEUR
Les normes ISO 179-2 de décembre 1997, ISO 179-2/AC1 de novembre 1998 et ISO 179-2/A1 de juin 2011 citées dans cet article ont été remplacées par la norme ISO 179-2 : Plastiques - Détermination des caractéristiques au choc Charpy - Partie 2: Essai de choc instrumenté (Révision 2020)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN2005 (Juin 2020).
La norme NF EN ISO 527-1 d'avril 2012 citée dans cet article a été remplacée par la norme NF EN ISO 527-1 (T51-034-1) : Plastiques - Détermination des propriétés en traction - Partie 1: Principes généraux (Révision 2019)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN1909 (Octobre 2019).
La norme ISO 13586 de mars 2000 citée dans cet article, ainsi que la norme ISO 13586/A1 de juin 2003, ont été remplacées par la norme ISO 13586 : Plastiques - Détermination de la ténacité à la rupture (GIC et KIC) - Application de la mécanique linéaire élastique de la rupture (LEFM)" Révision 2018
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN1807 (septembre 2018).
RÉSUMÉ
Les ciments phosphocalciques sont des biomatériaux dont la mise au point nécessite le contrôle de plusieurs propriétés (temps de prise, injectabilité, propriétés mécaniques). Ces nouveaux substituts osseux permettent de délivrer in situ des composés d'intérêt biologique afin de conduire la néoformation osseuse en site osseux sain, mais également dans le cas de situations pathologiques. Dans cet article, une attention toute particulière est portée sur une nouvelle approche pour un traitement préventif de l'ostéoporose.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Pascal JANVIER : Maître de conférences, UFR des Sciences et Techniques - Laboratoire CEISAM CNRS UMR 6230, Université de Nantes, France
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Élise VERRON : Maître de conférences, UFR des Sciences Pharmaceutiques et Biologiques - Laboratoire LIOAD INSERM U791, Université de Nantes, France
INTRODUCTION
Parler de ciment osseux en chirurgie orthopédique, il y a 20 ans, revenait à évoquer uniquement une résine synthétique, de type acrylique, résultant de la polymérisation du méthacrylate de méthyle. Ces ciments possèdent des propriétés mécaniques qui permettent notamment leur utilisation pour la fixation de prothèses ou le comblement de défauts vertébraux. Pourtant, leurs caractéristiques physico-chimiques restent très éloignées de l'environnement biologique de leur site d'implantation, c'est pourquoi les chercheurs et praticiens développent depuis quelques dizaines d'années des substituts osseux à base de phosphates de calcium (CaP), dont la composition chimique se rapproche de l'os et qui peuvent dès lors subir eux aussi le cycle naturel du remodelage osseux.
D'abord utilisés comme biocéramiques, ces substituts osseux sous la forme de ciment auto-durcissable in vivo élargissent fondamentalement les indications thérapeutiques en permettant à ces substituts bioactifs de s'adapter parfaitement aux défauts osseux à combler. Cela a cependant représenté un nouveau challenge pour ces biomatériaux bioactifs en termes d'injectabilité, de temps de prise et de résistance mécanique. Ces ciments ont déjà fait leur preuve en chirurgie orthopédique et dentaire, mais certaines de leurs propriétés doivent encore être améliorées. Un nouveau défi consiste notamment à utiliser ces ciments phosphocalciques comme supports de principes actifs afin d'apporter une réponse thérapeutique dans des contextes cliniques jugés critiques (ostéoporose, infection, inflammation, irradiation…). Après avoir rappelé le contexte général des ciments de comblement osseux, cet article se focalise sur les ciments phosphocalciques actuellement utilisés, ainsi que sur les nouvelles générations de ces dérivés.
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1. Ciments de comblement osseux
En 1891, Thémistocles Gluck pose les bases des matériaux de reconstruction osseuse. Certains auteurs pensent que ce médecin et chirurgien allemand est un génie méconnu. Cette année-là, il présente ses travaux relatifs à l’insertion de cylindres creux en ivoire, percés de trous, et implantés dans des cavités médullaires, soit pour combler un défaut osseux, soit pour rétablir la fonctionnalité d’une articulation.
Faisons place ici à quelques-unes de ses observations :
« En fait, il a été prouvé que la cavité médullaire tolère des objets étrangers, et en outre, si un état aseptique peut être préservé et si une fixation stable peut être garantie, cette nouvelle méthode d’implantation ou invagination d’objets étrangers dans le canal médullaire semble prometteuse. »
« En cas cliniques, il est surprenant que, outre l’effet fonctionnel immédiat, la partie a été absolument sans douleur immédiatement après la chirurgie. Il existe un manque total de la douleur à la rupture en raison de l’absence de mouvement du fragment. »
Il décide de parfaire l’interface implant-tissu osseux par l’utilisation de plâtre de Paris associé à une résine végétale collante, la colophane.
« Cette substance peut très bien servir comme ciment durci ou comme matériau de remplissage… La cimentation et l’invagination de l’ivoire dans la cavité médullaire pourraient compléter la méthode des sutures utilisée jusqu’à présent, ce qui représenterait un grand progrès. »
« Une érosion énergique et une usure de l’ivoire devraient se produire avec le temps, une situation difficile à prévoir, et c’est non seulement le maintien de la fonction articulaire, mais aussi l’intégrité de la masse d’ivoire qui seraient mis en jeu ; dans mon expérience, une telle résorption sera accompagnée par une telle substitution énergétique et par la création d’une enceinte défensive en os vivant, qui feront que le processus de fixation ne subira aucune interruption durant le processus de transition. »
Thémistocles Gluck venait d’aborder les thèmes de biocompatibilité, de bioactivité...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - CHAUDHRY (S.), DUNLOP (D.) - Bone cement in arthroplasty. - Orthopaedics and Trauma, 26(1), p. 391-396 (2012).
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(2) - WEBB (J.C.J.), SPENCER (R.F.) - The role of polymethylmethacrylate bone cement in modern orthopaedic surgery. - J. Bone Joint Surg., 89B(7), p. 851-857 (2007).
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(3) - LEWIS (G.), MLADSI (S.) - Correlation between impact strength and fracture toughness of PMMA-based bone cements. - Biomaterials, 21(8), p. 775-781 (2000).
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(4) - DACULSI (G.), WEISS (P.), BOULER (J.M.), GAUTHIER (O.), MILLOT (F.), AGUADO (E.) - Biphasic calcium phosphate/hydrosoluble polymer composites : a new concept for bone and dental substitution biomaterials. - Bone, 25(2), p. 59S-61S (1999).
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(5) - PARIKH (S.) - Bone graft substitutes in modern orthopedics. - Orthopedics, 25(11), p. 1301-1309 (2002).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Maîtrise orthopédique – le journal orthopédique http://www.maitrise-orthop.com/
Société Française de chirurgie orthopédique et traumatologique http://www.sofcot.fr/
« Biomat » regroupe beaucoup de liens internationaux relatifs aux domaines des biomatériaux http://www.biomat.fr/
L'International Osteoporosis Fundation (IOF) regroupe de nombreuses informations sur l'ostéoporose http://www.iofbonehealth.org/
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Congrès GRIBOI annuel regroupe tous les professionnels concernés par les biomatériaux injectables http://www.griboi.org/
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