Brevet FR2590175A1 — publié le 19870522

La présente invention concerne de nouveaux disposi- tifs de prothèse, pour implantation chirurgicale chez l'homme et les animaux. La médecine moderne utilise des implants artificiels pour remplacer chirurgicalement, en totalité ou en partie, des organes et tissus qui ont été affectés par une maladie ou un traumatisme, et sont devenus par voie de conséquence non fonctionnels. Par exemple, les osselets de l'ouie de l'oreille moyenne, les cristallins, les dents et les articu- lations peuvent être remplacés par des implants artificiels. Tous les implants artificiels adoptés sont fabriqués en subs- tances biocompatibles, c'est-à-dire, en substances qui ont fait la preuve qu'elles n'étaient pas toxiques pour les tissus environnants, ou les autres organes de l'hôte, et qu'elles n'entraînaient pas de réponse immunologique pouvant provoquer le rejet de l'implant. Cependant, autant que l'on puisse sa- voir, toutes ces substances ne possèdent aucunes propriétés biologiques et, pour cette raison, ne sont pas identifiées par l'hôte comme partie intégrante du corps. Cela implique que l'implant n'est pas relié aux tissus environnants par un lien biologique, comme c'est le cas lorsqu'on réalise une greffe d'un os ou de peau. En conséquence, la fixation des implants artificiels connus, aux tissus environnants, est réalisée par des moyens physiques et mécaniques (vis, ciments et surfaces poreuses). Des substances biologiques (collagènes et autres) ont été utilisées pour enduire la surface de ces implants afin d'améliorer la remise en état du tissu, sa croissance et l'adaptation aux interfaces implant-tissu. Elles sont absorbées ou dégradées par le tissu environnant. Il s'ensuit que la fixation mécanique reste le seul procédé connu à ce jour qui permet de fixer les implants artificiels aux tissus environnants pendant une durée limitée. Les cons- tatations observées indiquent que les forces de cisaillement agissant à l'interface implant-tissu, au cours du fonction- nement de l'implant, provoquent le relâchement des implants fixés mécaniquement. On pense que la raison principale de cet échec réside dans le manque de lien biologique entre la sur- face de l'implant et les tissus environnants. La présente invention permet d'éviter les inconvé- nients de l'art antérieur et d'obtenir une liaison biologi- que de longue durée entre le dispositif implanté chirurgica- lement et les tissus hôtes. Le nouvel implant selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un rigide de forme et de dimension pré- déterminées, dont une partie au moins de la surface est re- couverte d'une matrice dans laquelle sont incluses des fibres de collagène, dont au moins une partie des extrémités dépas- sent de cette matrice, formant une couche superficielle. La couche superficielle comprend avantageusement une matrice polymère dans laquelle sont noyées des fibres de collagène, et elle forme un substrat biologique qui commu- nique des propriétés remarquables aux implants. La substance du noyau peut être toute substance rigide convenable: matière plastique, métal, alliage métallique, céramique, substance renforcée et similaire, ayant la biocompatibilité requise. Le substrat biologique est fixé à la substance solide qui forme le noyau du dispositif de prothèse selon l'invention, par des moyens chimiques ou mécaniques. Le dispositif de prothèse selon l'invention comprend 2 constituants principaux formant une structure intégrale: (i) le corps principal, et (ii) le substrat biologique. Le corps principal fournit la forme du dispositif de prothèse et détermine ses propriétés biomécaniques et biophysiques. Les détails concernant le dessin et la compo- sition du corps principal (noyau) de différents dispositifs de prothèse chirurgicale, sont décrits ci-après. Le substrat biologique fournit une fixation biolo- gique de longue durée entre la surface du dispositif de pro- thèse et les tissus de l'hôte. Le substrat biologique a une structure composite composée de deux constituants: une ma- trice appropriée et des fibres de collagène. Il résulte du remarquable procédé de fabrication du substrat biologique, que les deux constituants sont disposés en un certain nombre de couches qui ne peuvent être séparées, ce qui donne une structure intégrante. Bien que le substrat biologique forme un tout, afin de décrire la présente invention, on propose ci-après, à titre d'exemple, une structure ayant 3 couches. (a) Une couche interne de 0,5 à 5 mm environ d'é- paisseur, constituée par un solide, de préférence un polymère plastique. Au cours du procédé de fabrication du substrat bio- S logique, le polymère plastique est lié, au noyau du dispositif de prothèse, mécaniquement ou chimiquement, selon la substance dont est fait ce noyau. (b) Une couche intermédiaire de 0,2 à S mm d'épais- seur environ, composé du même polymère plastique qu'en (a) et de fibrilles de collagène de 0,1 à 1l de diamètre, qui sont disposées dans un filet tri-dimensionnel ou en faisceaux de 0,01 à 1 mm d'épaisseur. Les espaces entre les fibrilles de collagène formant ce filet ou ces faisceaux, sont occupés par le polymère plastique. En outre, au cours du traitement du substrat biologique, le polymère plastique imprègne cha- cune des fibrilles du filet. Cela signifie que les micro- fibrilles et éventuellement les molécules des fibrilles de collagène et les fibres sont imprégnées de polymère plastique. Cette interaction collagène polymère est réalisée par le pro- cédé remarquable de production du substrat biologique, comme décrit ci-dessous. (c) Une couche externe de 0,5 à 2,5 mm d'épaisseur, constituée par un filet de fibres de collagène ou des fais- ceaux de collagène, dont les fibrilles sont la continuité des fibrilles de la couche intermédiaire. Ainsi, la même structure de collagène se trouve incluse dans la matrice polymère de la couche intermédiaire du substrat biologique, et constitue la couche externe de ce substrat. Celle- ci peut former 10 à 70% en poids de la couche adhérant au noyau. La relation spéciale existant entre le polymère plastique et les fibres de collagène dans la couche intermé- diaire décrite en (b), fournit un ancrage extrêmement fort pour les fibres de collagène de la couche externe. Des expé- rimentations, réalisées afin de mesurer la force de liaison entre le filet de collagène et le polymère plastique, indi- quent que les fibres de collagène se rompent avant de pou- voir être séparées du polymère plastique, lorsqu'on applique une force mécanique d'expulsion. La couche externe du substrat biologique est adaptée au rôle de moyen de fixation aux tissus hôtes environnants. Cela est rendu possible par le fait que la structure du colla- gène de la couche externe forme une matrice biologique qui stimule les tissus de l'hôte avec lesquels elle est en contact, pour s'incarner entre, et les lier à ses fibres de collagène. La signification pratique de cette liaison biologique est que les fibres du filet de collagène deviennent partie intégrante des tissus de l'hôte avec lesquels elles réagissent. Comme ces mêmes fibres de collagène sont également fortement fixées à la matrice polymère, le substrat biologi- que selon l'invention se trouve fixé biologiquement aux tis- sus de l'hôte. Il ressort de cela que le substrat biologique est utilisé comme un moyen remarquable de fixation biologique du nouveau dispositif de prothèse aux tissus de l'hôte. A long terme, on peut considérer que les fibres de collagène de la couche externe du substrat biologique qui forment une structure integrante avec les tissus de l'hôte, sont remplacées par des fibres de collagène produites par les cellules du tissu de l'hôte. Cependant, les travaux expéri- mentaux indiquent que la continuité entre les fibres de colla- gène nouvellement formées de la couche externe et les fibres de collagène de la couche intermédiaire, est préservée. Ainsi, l'ancrage biologique du dispositif de prothèse selon l'invention au tissu de l'hôte, est également préservée au cours du processus de remplacement du collagène. En outre, cette conservation est rendue possible malgré le fait que "les cordages d'ancrage", c'est-à-dire, les fibres de colla- gène de la couche externe sont continuellement renouvelées, du fait du renouvellement physiologique des tissus de l'hôte. La fixation biologique du dispositif de prothèse selon l'invention, au tissu de l'hôte, est supérieure à la fixation mécanique de l'art antérieur. De plus, cette fixa- tion biologique surmonte les difficultés de faiblesse asso- ciées aux implants artificiels liés mécaniquement, de l'art antérieur. A cela, il y a deux raisons: premièrement, les tissus de l'hôte identifient la couche externe du substrat biologique comme étant une substance biologique. En conséquence, cette substance, à savoir les fibres de colla- gène, sont incorporées dans les tissus de l'hôte et en devien- nent partie intégrante. Comme ces fibres de collagène sont continuellement renouvelées au cours de l'éversion physiolo- gique du tissu de l'hôte, et sont également incluses dans le polymère plastique du substrat biologique, ainsi qu'il est décrit plus haut, il se forme un lien biologique de longue durée entre l'implant artificiel et le tissu de l'hôte. Deu- xièmement, les forces de cisaillement qui se développent à l'interface implant-tissu, sont atténuées et déplacées à l'intérieur du tissu de l'hôte par les fibres de collagène du substrat biologique du dispositif de prothèse selon l'in- vention. C'est pourquoi, les facteurs principaux qui provo- quent la désinsertion des implants artificiels fixés mécani- quement, sont éliminés du fait des nouvelles propriétés bio- logiques du dispositif de prothèse de l'invention, et un fonctionnement de longue durée de l'implant est ainsi rendu possible. Les substances qui peuvent être utilisées pour la production des dispositifs de prothèses chirurgicales selon l'invention sont indiquées ci-après. (a) Pour la production du noyau du corps principal du dispo- sitif. - des métaux et leurs alliages. On utilise des substances métalliques lorsque l'implant doit résister à des efforts, des forces de cisaillement et de tor- sion de grandeur considérable. Conviennent par exemple l'acier inoxydable austénitique, le titane, les alliages de titane et ceux de cobalt. Ces substances métalliques sont utilisées pour la fabrication d'implants dentaires et orthopédiques. - des substances plastiques. Elles sont utilisées pour répondre à des demandes biophysiques spéciales. Par exemple: (i) le corps principal d'un implant ophtalmique chirurgical est fabriqué dans une substance plas- tique comme le polyméthacrylate de méthyle qui permet à la lumière de passer au travers; (ii) on utilise du polyéthylène de forte densité pour la fabrication des surfaces articulaires des implants d'articulation, afin de répondre à des demandes de faible friction. Conviennent notamment les matières plas- tiques suivantes: acryliques comme polyméthacrylate de méthyle, acryliques aromatiques, cyanoacrylate; des caout- choucs de silicone; des dérivés de polyéthylène; des déri- vés de polyacétal. - des substances céramiques. On les utilise pour la fabrication des surfaces articulaires des implants d'articulation chirurgicaux, lorsqu'il est néces- saire d'avoir des surfaces à faible friction et faible usure. - des polymères plastiques renforcés de fibres. Ils constituent une alternative à l'utilisation des substan- ces métalliques pour la fabrication du corps principal du dis- positif de prothèse. Conviennent par exemple: des polymères renforcés au carbone, du carbone renforcé au carbone, des polymères renforcés aux fibres de verre, des polymères ren- forcés par des fibres de matière plastique, des polymères renforcés par des fibres de collagène. (b) Pour la fabrication du substrat biologique du dispositif de prothèse, - des polymères plastiques. Conviennent notamment pour la fabrication du substrat biolo- gique: des dérivés d'acrylate, de caoutchouc de silicone, de polyéthylène, de polyacétal. Lorsqu'il y a nécessité, ces polymères plastiques peuvent être renforcés par des fibres comme fibres de carbone, de verre, de matière plastique, de collagène. - des collagènes. Conviennent pour la préparation du substrat biologique, les collagènes de type I, II et III. - des substances utilisées pour enrichir les fibres de collagène. Conviennent: fibronectine, plaquettes dérivant du facteur de croissance, protéines morphogénétiques de l'os, vitamine D et ses métabolites, facteurs de croissance, hormones, colla- gènes de types IV, V, VI, VII, V VIII, IX et X. Les propriétés requises pour les substances utili- sées pour la fabrication des dispositifs de prothèse chirur- gicale selon l'invention, sont les suivantes. En ce qui concerne la fabrication du corps principal. Propriétés biologiques: La substance du corps principal doit être une substance bio- compatible, sans effet cytologique ou toxique sur l'un des tissus du corps. Propriétés mécaniques: Le corps principal doit avoir une résistance mécanique adéqua- te pour s'opposer aux forces qui se développent en raison du fonctionnement de l'implant sur une longue durée, à l'inté- rieur du corps principal, ou aux interfaces entre le corps principal et les autres parties mobiles ou non mobiles du dispositif de prothèse. Propriétés physico-chimiques: (a) le corps principal doit être insoluble dans tous les flui- des corporels, empêchant ainsi sa dégradation lorsqu'il est implanté dans l'hôte; (b) il ne doit pas absorber les fluides corporels, ni modifier sa dimension quand il est implanté. En ce qui concerne la fabrication du substrat biologique, les propriétés doivent être comme suit pour le polymère plastique. Propriétés biologiques: Ce polymère doit être biocompatible sans effet cytologique ou toxique sur l'un des tissus corporels. Propriétés mécaniques: Ce polymère doit avoir une résistance mécanique adéquate pour s'opposer aux forces qui se développent en raison du fonction- nement de l'implant sur une longue durée, à l'intérieur du polymère lui-même, ou aux interfaces entre le substrat biolo- gique et le corps principal de l'implant. (Cette propriété est nécessaire pour assurer la fixation sûre du substrat bio- logique sur le corps principal du dispositif de prothèse, lors- que la liaison entre ces constituants est mécanique). Propriétés physico-chimiques: (a) à l'état solide, le polymère plasttique doit être insolu- ble dans tous les fluides corporels, ce qui empêche sa dégra- dation quand il est implanté dans l'hôte; (b) ce polymère ne doit pas absorber les fluides corporels, ni changer de di- mension lorsqu'il est implanté; (c) afin de permettre l'in- clusion des fibres de collagène dans le polymère plastique, il doit être possible de convertir ce dernier à partir d'un monomère liquide en un polymère solide. Cette conversion doit être réalisée de préférence à une température ne dépassant pas 38 C, afin d'empêcher la dénaturation des fibres de colla- gène; (d) la matière plastique en son état liquide, et pen- dant sa conversion à l'état solide, doit avoir la propriété de se lier chimiquement à une surface solide de substance identique ou de substances plastiques similaires. (Cette pro- priété est nécessaire pour permettre la liaison chimique du substrat biologique au corps principal d'un dispositif de prothèse fabriqué d'une substance plastique identique ou simi- laire à celle du substrat biologique). Les propriétés du collagène doivent être comme suit. Propriétés mécaniques: Les fibres de collagène des faisceaux et/ou du filet de colla- gène, doivent être suffisamment fortes pour résister aux for- ces qui se développent au cours du fonctionnement de l'implant. La résistance mécanique du collagène dépend de trois facteurs: (a) la largeur des fibres de collagène prises individuellement; (b) la réticulation entre les molécules de collagène dans une fibrille, et entre les micro-fibrilles et les fibrilles; et (c) la densité du filet et/ou des faisceaux (le nombre de fi- bres de collagène par unité de volume). La résistance mécani- que du collagène de différents implants varie en fonction de la variation des forces d'attaque et de cisaillement qui exis- tent à l'interface tissu-implant. Par exemple, la grandeur requise de la résistance mécanique d'un constituant de colla- gène qui fait partie d'un cristallin de prothèse chirurgicale, doit être plus faible que celle du constituant qui fait partie d'une dent de prothèse. Il est possible de contrôler et de régler la résistance méca- nique d'un constituant de collagène de substrat biologique, lorsque celuici est préparé in vitro à partir d'une solution moléculaire, par réglage du processus de constitution des fi- brilles et du degré de réticulation intramoléculaire et inter fibrillaire. Propriétés biologiques: Les fibres de collagène doivent conserver leurs propriétés biologiques bien connues après leur inclusion partielle dans la matrice polymère de la couche intermédiaire du substrat biologique. En ce qui concerne les substances biologiques susceptibles d'enrichir le filet de collagène de la troisième couche du substrat biologique, il est connu que le collagène se lie à différentes substances biologiques. Ces substances sont utili- sées pour adapter les résultats à l'interface implant-tissu de l'hôte au cours du développement de la liaison biologique. Elles soivent être non toxiques pour les tissus ou organes du corps. Les considérations générales sur la préparation du substrat biologique et sa liaison au corps principal du dis- positif de prothèse, sont exposées dans ce qui suit. Conformément à l'invention, la préparation du substrat biolo- gique est réalisée simultanément avec sa liaison au corps principal. A cet égard, le corps principal peut être consti- tué de deux types de substance: (a) une substance capable de former des liaisons chimiques avec le polymère plastique de la substance biologique: conviennent par exemple diffé- rents polymères plastiques biocompatibles, ayant les propriétés physico-chimiques requises pour être utilisables pour la fa- brication d'un implant spécifique; et (b) une substance qui ne peut former des liaisons chimiques avec le polymère plas- tique; la surface des implants artificiels édifiés avec ce type de substance, doit être conçue de manière à permettre la liaison mécanique du polymère plastique et du substrat biolo- gique. Les différents alliages métalliques constituent des exemples de ces substances. Le premier stade de préparation du substrat biolo- gique consiste à lier une couche de polymère plastique à la surface du noyau solide. Cette couche constitue la couche interne du substrat biologique décrit plus haut. Pour accom- plir cela, le constituant plastique du substrat biologique est appliqué, soit en son état liquide, soit sous forme de pâte, à la surface de l'implant qui est conçue pour la fixa- tion de celui-ci aux tissus de l'hôte. Là, le polymère plas- tique du substrat biologique est converti en son état solide. Le processus de durcissement peut être amorcé par un cataly- seur chimique ou physique comme peroxyde, lumière ultra- violette ou chaleur. Au cours du processus, la substance plas- tique du substrat biologique se lie à la substance du corps principal en conséquence de la formation de liaisons mécani- ques ou chimiques. Le second stade comprend la préparation de la struc- ture de collagène. On prépare un filet de collagène à partir d'une solution moléculaire de collagène. Le type de collagène * (type I, II ou III, ou leurs combinaisons), ainsi que sa sour- ce, peuvent varier selon le type de tissu de l'hôte receveur et les caractéristiques souhaitées de la liaison biologique. En faisant varier le pH et la température de la solution, sa composition ionique et sa concentration, il est possible de régler la dimension des fibres de collagène. On obtient une structure de faisceaux de collagène de type I à partir d'un tendon. Des faisceaux isolés sont obtenus par voie enzymati- que (trypsine et hyaluronidase), suivie de séparation méca- nique. Les faisceaux isolés de collagène sont taillés à une longueur de 1 à 5 mm, ils sont soumis à un traitement enzyma- tique (trypsine, hyaluronidase) afin d'éliminer les glyco- protéines et les protéoglycanes, puis sont rincés et dialysés contre de l'eau distillée. Le filet de collagène est stabilisé en remplaçant la solution aqueuse, dans laquelle il a été préparé, par de l'alcool éthylique à 701. Le filet de fibres de collagène est ainsi peu à peu déshydraté, et il peut être conservé dans une solution d'un solvant organique comme alcool éthylique, éther, chloroforme ou un de leurs mélanges. Le troisième stade concerne l'incorporation partiel- le de l'agrégat de collagène dans la matrice polymère du subs- trat biologique; c'est-à-dire, la préparation des couches intermédiaire et externe du substrat biologique. Afin de réa- liser cela, le filet de collagène, ou les faisceaux de colla- gène, sont plongés dans une solution du monomère de la subs- tance plastique du substrat biologique. Cela a pour but d'im- prégner les fibres de collagène avec le monomère, qui remplace les solvants organiques dans le filet. Ensuite, on applique une couche de pâte de la matière plastique à la couche préparée antérieurement de polymère plastique solide. L'épaisseur de cette seconde couche peut varier selon la largeur de la struc- ture de collagène qui doit être incluse dans le polymère plas- tique, laquelle dépend des propriétés biomécaniques requises, que l'on veut obtenir. Alors que la matière plastique est en- core à l'éat liquide, on enlève de la solution de monomère le filet et/ou les faisceaux de collagène, et on les inclut partiellement dans la pâte de matière plastique. Puis, la matière plastique est durcie. Au cours du processus de durcis- sement, la partie externe du filet, et/ou des faisceaux, de collagène est rincée en continu avec un solvant organique pour éliminer l'excès de monomère plastique. La température de la matière plastique ne doit pas dépasser 38 C au cours du processus de durcissement, afin d'empêcher la dénaturation des fibres de collagène. -- Avant et après le mode opératoire d'inclusion, les fibres de la structure, renfermant le collagène, peuvent être soumises à un processus de réticulation intermoléculaire, et/ ou interfibrillaire. Cela peut être réalisé par exposition des fibres de collagène à des vapeurs de glutaraldéhyde, à une irradiation ultraviolette ou à une irradiation aux rayons gamma. - On prépare un moule qui correspond à la forme du filet de collagène avant que celui-ci ne soit soit partiel- lement inclus dans la matrice polymère. Une solution de collagène I, préparée comme indiqué plus haut, est versée dans ce moule, et après formation des fibrilles et formation du filet de collagêne, la structure de collagène est fixée, dialysée à fond, déshydratée et séchée au "point critique", c'est-à-dire dans les conditions de tem- pérature et de pression, pour lesquelles le collagène ne subit pas de changement appréciable de forme. Une pâte de polymère est préparée et appliquée aux parties du filet de collagène qui ne sont pas incluses. En faisant varier la viscosité de la composition polymère, il est possible de faire varier la profondeur de pénétration dans le filet. A ce stade, le poly- mère est durci de manière à ce que une partie de la fibre de collagène dépasse la surface. Ce procédé est applicable à la production de pro- thèses de formes géométriques compliquées. Le collagène est la substance biologiquement active de base, du substrat biocompatible selon l'invention. Une des qualités importantes du substrat biologique est son aptitude à servir pour la fixation et la croissance des cellules. Cette propriété du substrat biologique est essayée dans un système in vitro. On a constaté que l'aptitude du filet de collagène du substrat biologique à servir comme substrat pour la fixation des cellules et leur croissance, a été conservée au cours de la préparation du substrat et qu'elle est identi- que à celle du collagène déminéralisé de l'os ou des dents. Ci-après sont donnés quelques exemples d'utilisa- tion du nouveau dispositif de prothèse chirurgical selon l'in- vention. (a) Les dispositifs de prothèse selon l'invention peuvent être utilisés comme implants artificiels, conçus et désignés pour remplacer les osselets de l'oule de l'oreille moyenne, qui ne fonctionnent pas. La fonction principale d'un tel im- plant consiste à transmettre les vibrations manifestées par la membrane tympanique au fluide périlymphatique de l'oreille interne. Pour remplir cette fonction, l'implant doit être fixé aux extrémités opposées, au coté interne de la membrane tympanique, et, soit à la base de l'os de l'étrier, soit à la fenêtre ovale du vestibule osseux. L'implant est constitué d'un corps principal et du substrat biologique selon l'inven- tion, qui peut couvrir toute la surface de l'implant, ou qui peut être situé à ses extrémités opposées, o il sert d'an- crage biologique à la fois pour le côté interne de la membrane tympanique et pour la base de l'os de l'étrier. Dans le cas o l'implant ne peut se fixer à la base de cet os, mais s'at- tache à la fenêtre ovale, alors le substrat biologique ne se trouve situé que sur la partie de l'implant qui doit être fixée à la membrane tympanique. Dans le cas o toute la sur- face de l'implant est couverte par le substrat biologique, l'implant est recouvert d'une fine couche de tissu conjonctif et d'épithélium qui se lie au filet de collagène du substrat biologique. Ces tissus sont en continuité aux extrémités de l'implant avec les tissus des sites receveurs. Ainsi, l'implant devient partie intégrante des tissus del'hôte. Ce type de fixation biologique permet le fonctionnement, la vie durant, de l'implant décrit, qui présente, comparé aux implants arti- ficiels de l'art antérieur, fixés mécaniquement, des proprié- tés supérieures. (b) Un autre domaine d'utilisation est le domaine ophtal- mique. Dans ce domaine, sont introduits deux types d'implants artificiels: les cristallins artificiels et les cornées arti- ficielles. Les deux sont fixés mécaniquement au site receveur. La détérioration de ces implants, en particulier de la cornée, a pour conséquence leur détachement du tissu receveur. A ce jour, les cristallins artificiels constituent le principal implant dans ce domaine, et l'implantation de cornée artifi- cielle a été abandonnée. En général, les cornées et cristallins artificiels selon l'in- vention sont des disques biconvexes ou concaves et convexes. Ce disque, qui constitue le corps principal, est fabriqué en une substance qui a les propriété optiques requises, comme le polyméthacrylate de méthyle, et/ou le verre. Le rebord pé- riphérique du disque est dentelé et comprend le substrat bio- logique, qui est lié chimiquement à la périphérie équatoriale du disque par le processus décrit plus haut. La dentelure péri- phérique sert au maintien mécanique de l'implant jusqu'à ce que la liaison biologique entre la cornée artificielle ou le cristallin artificiel et, respectivement, le tissu conjonctif de la sclérotique ou de la capsule postérieuLedu cristallin soit formée. L'ancrage biologique, une fois formé, fixe en toute sécurité ces implants aux tissus environnants de support. (c) Les dispositifs de prothèse selon l'invention peuvent être utilisés dans le domaine de l'implantologie dentaire. Trois types d'implants sont présentés: (1) des implants artificiels désignés pour fournir un support supplémentaire aux dents qui deviennent mobiles du fait d'une périodontite. Ces implants sont en forme de cône et sont im- plantés dans l'os périapical au travers du canal de la racine de la dent. Afin de recevoir l'implant, le canal de la racine et l'os périapical sont tous deux mécaniquement mis en état avec utilisation d'un jeu adéquat d'aléseurs et de limes. Le corps principal de l'implant est fait d'une matière métal- lique comme alliage de cobalt, Vitallium (nom de marque), titane ou alliages de titane. L'implant est fixé à la dent par la cémentation de la partie du corps principal de l'im- plant, située à l'intérieur du canal de la racine de la dent. Cette partie du corps principal de l'implant qui s'étend au- delà de l'apex de la dent dans l'os périapical, comprend sur sa surface externe un substrat biologique. Les fibres de colla- gène de la couche externe du substrat biologique, sont enri- chies de substances biologiques connues pour augmenter la mi- gration, la fixation et la prolifération des fibroblastes. Ces cellules émigrent à partir du ligament périodontal apical et de l'os adjacent, pour coloniser le filet de collagène de la couche externe du substrat biologique et former une struc- ture analogue à celle du ligament, entre la surface de l'im- plant et l'os périapical environnant. Comme les fibres de collagène de ce filet deviennent partie intégrante du cons- tituant fibreux de cette structure ligamenteuse, et comme ce constituant est également inclus dans l'os périapical, on ob- tient une fixation fibreuse de l'implant à l'alvéole osseuse périapicale. Cette fixation a des propriétés similaires à celles qui sont présentées par le ligament périodontal, qui est le tissu qui fixe normalement et soutient la dent dans son alvéole. Ce soutien supplémentaire, obtenu par utilisa- tion de l'implant selon l'invention, aide à stabiliser la dent mobile et l'empêche de tomber. (2) Un second type de nouvel implant dentaire artificiel selon l'invention est destiné à remplacer: (i) des dents extraites à cause de la perte de la substance dentaire, consé- quence de caries ou d'insuffisance endodontique, et (ii) des dents avulsées du fait d'un traumatisme. Une condition préala- ble à l'utilisation de ce type d'implant dentaire, est l'exis- tence d'un os alvéolaire de support suffisant, auquel sont laissés, après l'extraction ou l'avulsion de la dent, des restes de ligament périodontal vivant. Ce type d'implant a la forme d'une racine de dent à racine unique ou de racines de dents à racine multiple. Le corps principal de cet implant est fait d'un métal ayant les propriétés requises, mention- nées plus haut. La partie périphérique du corps principal supporte le substrat biologique. Apres l'extraction ou l'avul- sion d'une dent, on implante dans l'alvéole un implant adé- quat de ce type. Une structure ligamenteuse, similaire à celle qui est décrite en (c)-(1}, fixe biologiquement l'implant dans l'alvéole de l'os et au tissu conjonctif gingival. La partie occlwale de l'implant est conçue pour accepter un mon- tant qui porte une structure en forme de couronne sus-gingi- vale, préparée pour recevoir une restauration de prothèse odontique. Cette structure est utilisée pour fixer l'implant aux dents adjacentes jusqu'à ce que la fixation biologique se forme. Dans l'art antérieur, on a utilisé des implants dentaires similaires. Toutefois, la nature de la fixation de l'implant à l'os périapical était mécanique, faisant appel à l'adaptation et à l'adhérence du tissu osseux à la surface de l'implant. Ainsi qu'il est dit plus haut, l'échec de ces im- plants de l'art antérieur est dû aux forces de cisaillement exercées à l'interface os-implant par les micro-mouvements réalisés par ces implants au cours du fonctionnement de la dent. Ces forces provoquent la résorption de l'os adjacent à la surface de l'implant, son remplacement par du tissu con- jonctif et par voie de conséquence la perte de fixation. La fixation ligamenteuse obtenue par l'utilisation des implants selon l'invention, permet des micro-mouvements à l'interface implant-tissu ligamenteux. En outre, ces micro-mouvements sont considérés être une condition préalable au maintien de l'hémos- tase du ligament et de l'os dans lequel est fixé l'implant. (3) Le troisième type de nouvel implant dentaire chirurgical selon l'invention, est conçu pour l'implantation dans des zones édentées. Cet implant est d'une conception adaptée à l'implantation dans des régions o la quantité d'os disponible pour supporter l'implant, est limitée. L'implant est constitué d'une partie infragingivale et d'une partie susgingivale. La partie infragingivale comprend le substrat biologique selon l'invention et est conçue pour l'ancrage biologique de l'implant à l'os et à la gencive. Les propriétés du collagène du subs- trat biologique stimulent la croissance rapide de l'os vers la surface de l'implant. En conséquence, les fibres de colla- gène libres du substrat sont incluses dans le tissu nouvelle- ment formé, fixant ainsi l'implant à l'os et à la gencive environnants. La partie sus-gingivale est conçue pour rece- voir une prothèse non chirurgicale. Le corps principal de l'implant est constitué par une substance métallique comme décrit plus haut. (d) Les nouveaux dispositifs de prothèse chirurgicale selon l'invention peuvent être utilisés dans le domaine de la chirurgie plastique et reconstructive. Trois types d'implants sont présentés à titre d'exemples: -1) des implants artificiels conçus pour remplacer des matrices dures, relativement minces de tissu, comme le cartilage de l'oreille et le cartilage de l'os du nez. -2) des implants artificiels conçus pour être ajoutés aux tissus du corps, afin de créer un nouvel aspect de l'orga- ne ou du corps. -3) des implants artificiels conçus pour remplacer des structures dures, internes du corps, comme des parties de car- tilage de la trachée et/ou des bronches du système respiratoi- re. L'implant doit être fixé par toute sa surface externe au tissu environnant. Le corps principal de l'implant peut être fabriqué avec un polymère plastique comme le polyméthacrylate de méthyle, et il est complètement couvert par le substrat bio- - logique. Il résulte du développement de la fixation biologique, que l'implant est incorporé dans les tissus de l'hâte. La fixation biologique de l'implant aux tissus envi- ronnants empêche l'encapsulation et la formation de kyste autour de l'implant, comme c'est le cas lors de l'utilisation des implants de l'art antérieur. La conception de l'implant se fait selon des exi- gences fonctionnelles,esthétiques et anatomiques. L'implant peut être conçu pour remplacer un nez manquant, ou peut avoir une configuration tubulaire ou partiellement tubulaire, afin de remplacer une partie de la trachée, gardant ainsi ouvertes 2590 1 75 les voies aériennes. Il peut être également conçu pour rem- placer une partie de la sclérotique après sa résection chirur- gicale ou une perforation traumatique. (e) Les nouveaux dispositifs de prothèse chirurgicale selon l'invention sont utilisés dans le domaine de la chirur- gie orthopédique. Trois types d'implants sont présentés à titre d'exemples: -1) des implants conçus pour remplacer des parties d'os. Le corps principal peut être fabriqué à partir de subs- tances métalliques, ou de matières plastiques, ou bien de matières composites plastiques. Il est recouvert complètement par le substrat biologique, ce qui permet aux tissus environ- nants de se lier biologiquement à la totalité de sa surface externe. L'incorporation de l'implant dans les tissus de l'os est pleine et entière. -2) des implants conçus pour le remplacement total ou partiel des articulations. En général, le corps principal des implants est bâti selon les dernières indications de l'art antérieur. L'implant artificiel comprend deux parties qui s'ar- ticulent entre-elles pour former l'articulation. Chaque partie présente un côté extra-osseux et un côté intra-osseux. Le côté extra-osseux porte la surface articulaire. La partie du corps principal incorporée dans l'os est couverte par le substrat biologique, qui favorise la croissance de l'os entourant l'im- plant et lui fait remplir les défauts produits au cours de la préparation des sites receveurs. Les fibres de collagène libre du substrat biologique sont incluses à l'intérieur du tissu nouvellement formé, fixant ainsi l'implant à l'os environnant. -3) des implants conçus pour permettre l'activation d'une prothèse de membre non chirurgicale, attachée au reste d'un membre amputé. L'implant est inséré dans un muscle du membre amputé restant. Il est constitué d'une matière plasti- que ou métallique, entièrement couverte par le substrat bio- logique. Celui-ci permet la fixation de l'implant au tissu conjonctif du muscle. Un cordon en matière plastique ou en métal, émergeant de l'implant, transmet les forces de contrac- tion à la prothèse de membre non chirurgicale, permettant son activation. La fixation biologique du dispositif au tissu du 18 2590175 muscle résiste aux forces de tension appliquées sur l'implant, lors de l'activation de la prothèse. Ce nouveau type d'implant tient compte d'une activation simple et physiologique d'une prothèse de membre non chirurgicale, qui peut imiter les mou- vements physiologiques d'un membre. (f) Les nouveaux dispositifs de prothèse chirurgicale selon l'invention peuvent être utilisés pour relier des sys- tèmes tubulaires internes du corps (par exemple de l'oesophage, de la trachée ou de bronche) à des dispositifs de traitement externes. L'implant est constitué par un anneau plastique ou métallique, qui est partiellement inclus dans le corps et dé- passe partiellement au-dessus de la peau. Le substrat biolo- gique est lié à la surface périphérique de la partie incluse de l'anneau et à son rebord interne. Il assure la fixation biologique du tissu des systèmes tubulaires et celles de la peau et des autres tissus de la paroi du corps à la surface de l'anneau. La fixation biologique du dispositif est néces- saire pour obtenir une fermeture complète de l'interface implant-tissu de l'hôte, et empêcher ainsi, le suintement des fluides corporels et autres substances, depuis les sys- tèmes tubulaires dans les tissus environnants, ainsi que la désinsertion de l'implant, et le développement de l'inflam- mation et de l'infection au lieu d'implantation. Exemplel Cet exemple illustre la formation d'un dispositif de prothèse chirurgical, conçu pour résister à la charge. Une tige métallique fémorale d'une prothèse articulaire du genou, faite en Vitallium, qui présente une surface rugueuse (semblable à la prothèse PCA) est dégraissée, nettoyée et séchée. On utilise un polyméthacrylate de méthyle radiolumi- neux du commerce (PMAM) (Simplex P. de Norhill Plastics Inc.). On mélange 20 ml de monomère liquide de cette substance avec g de PMAM en poudre partiellement polymérisé, et la pâte lâche obtenue est centrifugée pendant 3 minutes à 3000 tours/ minute. Le mélange centrifugé est maintenu dans un moule au- tour de la surface rugueuse de la tige fémorale, et on laisse durcir pendant 10 jours. Toutes ces opérations sont effectuées à 4 C. On obtient ainsi une couche uniforme, épaisse de 3 mm de PMAM liée à la tige métallique. On prépare selon le procédé décrit par Williams et coll. (1978, 1979), un filet gélatineux de collagène humain de type I en une solution aqueuse de 20 ml. La concentration en collagène est approximativement de 3,5 à 4 mg/ml. Ce gel est transféré dans un plat de manière à obtenir une couche épaisse de 5 mm. On irradie cette couche avec une lampe ultraviolette de 100 watts pendant 60 minutes, puis on la dé- shydrate pendant une demi-heure dans chacune des solutions d'une série à 50%, 70%, 80%, 90%, 95% et 100% d'éthanol. L'alcool absolu est remplacé par le monomère liquide de métha- crylate de méthyle renfermant 90 ppm d'hydroquinone. La couche de gel de collagène est enlevée du monomère liquide et est placée sur une surface plate. On y applique une couche de 2 à 3 mm d'épaisseur de pâte de PMAM, préparée comme décrit plus haut, et on laisse reposer à 4 C pendant 10 minutes. Puis, le côté comprenant la pâte de la préparation composite de PMAM et le collagène partiellement inclus, est appliqué à la surface de la tige métallique recouverte de PMAM. Le produit est immédiatement plongé dans un bain agité d'éthanol absolu à 21 C pendant 1 heure. Grâce à ce mode opératoire, on peut obtenir un substrat biologique de 7 à 8 mm d'épaisseur. La couche de collagène libre a 2 à 3 mm d'épaisseur, la cou- che de PMAM comprenant le collagène inclus a 2 à 3 mm d'épais- seur et la couche de PMAM attachée à la tige fémorale a 3 mm d'épaisseur. Après le durcissement de la pâte de PMAM, le pro- duit est conservé dans l'alcool absolu jusqu'à son utilisation. Exemple 2 Préparation d'un cristallin artificiel Cet exemple illustre la préparation d'un dispositif de prothèse qui comprend un noyau plastique auquel est attaché le substrat biologique. On peut utiliser un cristallin artificiel du com- merce, fabriqué en matière acrylique. Le rebord périphérique du cristallin est conditionné pendant 5 min tes avec du mono- mère méthacrylate de méthyle liquide. On applique sur ce rebord une couche de 0,5 mm de pâte lâche de PMAM préparée comme dans l'exemple 1. On prépare une couche épaisse de 1 mm de filet de collagène, on la déshydrate et la maintient dans l'éthanol absolu comme dans l'exemple 1. Une bande de filet de collagène ayant la même largeur que le rebord périphérique du cristallin, est coupée dans la couche de collagène de 1 mm d'épaisseur, et est appliquée sur la couche de pate de PMAM de 0,5 mm d'é- paisseur, immédiatement après que celle-ci ait été appliquée sur le rebord périphérique du cristallin. Apres achèvement de la polymérisation, le PMAM solide est lié chimiquement au cristallin acrylique, et sa partie superficielle (0,5 mm d'é- paisseur) comprend une partie du filet de collagène du subs- trat biologique. Grâce à ce mode opératoire, on obtient une couche de 0,5 mm d'épaisseur de filet de collagène libre, fixé au rebord périphérique du cristallin. Exemple 3 Préparation d'un implant dentaire Cet exemple constitue l'illustration d'un implant qui pénètre au travers de la paroi du corps (gencive), et relie une partie interne du corps (l'os de la machoire), à un dispositif externe (dispositif de prothèse dentaire).' Un noyau métallique, fabriqué en titane, est utilisé pour pré- parer cet implant. Le noyau est préparé comme un tout, avec utilisation d'un mode de moulage courant. Il comprend trois parties: (a) une partie interne comportant: (1) une plaque horizontale supra-osseuse, ayant pour di- mensions 10 à 20 mm sur 3 à 5 mm et sur 0,5 à 1 mm. (2) une partie infra-osseuse en forme de coin, dont les bases sont en continu avec le côté inférieur de cette plaque. La longueur et-la largeur du coin à sa base sont de 1 à 2 mm inférieures à celle de la plaque supra-osseuse à laquelle il est fixé; la hauteur du coin est de 5 à 10 mm. L'angle de convergence des côtés latéraux du coin est de 75 par rapport au plan de la plaque. L'extrémité du coin présente une forme ronde. La surface de la partie interne du noyau est dentelée. (b) une partie intermédiaire, qui est cylindrique, avec un diamètre de 3 à 5 mm et une hauteur de 3 à 4 mm. Ce cylindre est situé au centre du côté superficiel de la plaque hori- zontale de la partie interne. Le côté périphérique du cylin- dre présente deux types de surface: la partie la plus pro- * fonde (2 à 3 mm) est dentelée, et la partie superficielle (1 à 2 mm) est fortement polie. (c) une partie supra-gingivale ou intra-orale est directe- ment en continu avec la partie intermédiaire. Elle a l'aspect d'un cône tronqué. Sa base la plus grande a le même diamètre que le cylindre de la partie intermédiaire et le diamètre de sa base la plus petite est de 0,5 à 1 mm inférieur. Une couche épaisse de 0,5 mm de pâte de PMAM ou d'un produit composite du commerce de bis-gamma acrylate de méthyle et de fibres de verre, est fixée sur la surface den- telée du noyaude titane, selon le procédé utilisé dans l'e- xemple 1. Une couche de 1 mm de filet de collagène dans le liquide monomère de l'une des matières plastiques mention- nées plus haut, est enduite avec une couche de 1 mm de pâte de la même substance que celle qui a été antérieurement fixée au noyau de titane, et le tout est fixé sur ce noyau comme décrit dans l'exemple 1. Grâce à ce mode opératoire, on peut obtenir un substrat biologique de 2,5 mm d'épaisseur fixé au noyau de titane. La couche de collagène libre de ce substrat a environ 0,5 mm d'épaisseur, la couche de matière plastique comprenant le collagène en a 1 mm, et la couche la plus profonde, de matière plastique pure, a 1 mm d'é- paisseur. Il faut noter que la surface périphérique de la partie inter- médiaire de l'implant a un double rôle: (1) la partie la plus profonde portant le substrat bio- logique est conçue pour servir à la fixation biologique du tissu conjonctif de la gencive à la surface de l'implant. (2) la partie superficielle qui présente une surface fortement polie est conçue pour la fixation du constituant épithélial de la gencive à la surface de l'implant. Le développement d'une fixation de longue durée, à la fois des constituants épithélial et mésenchymal de la gencive à la surface de l'implant, est une condition nécessaire au 22 2590175 développement d'un joint parfait au lieu o l'implant pénètre à travers la paroi du corps pour communiquer avec l'environnement externe. Ce joint est nécessaire, afin d'em- pêcher l'infection et l'inflammation à l'interface implant- tissu de l'hôte et d'assurer ainsi le fonctionnement de longue durée de ce type d'implant. Revendications 1. Implant pour l'implantation chirurgicale en méde- cine humaine ou vétérinaire, constitué par un noyau rigi- de de forme et taille appropriées, dont la surface est recouverte d'une couche formant matrice, caractérisé en ce que des fibres de collagène sont fixées dans cette ma- trice, de façon à dépasser la surface de celle- ci, ces fibres étant susceptibles de former un ensemble intégral avec le tissu vivant, dans lequel elles sont implantées. 2. Implant suivant la revendication 1, caractérisé en ce que son noyau est en métal, alliage, céramique, po- lymère ou matière renforcée. 3. Implant suivant la revendication 1 ou 2, caracté- risé en ce que la matrice est liée mécaniquement ou chi- miquement au noyau et qu'elle peut etre, en particulier, en une matière polymère. 4. Implant suivant une des revendications 1 à 3, ca- ractérisé en ce que la matrice forme un réseau tridimen- tionnel. 5. Implant suivant une des revendications précéden- tes, caractérisé en ce que les fibres de collagène cons- tituent 10 à 70% en poids de la couche adhérant au noyau. 6. Implant suivant une des revendications précéden- tes, caractérisé en ce que la matrice comprend trois cou- ches: une couche de polymère liée au noyau, une couche de polymère dans lequel sont noyées les fibres de colla- gène, et une couche extérieure comprenant un filet ou/et faisceau de fibres de collagène. 7. Implant suivant une des revendications précéden- tes, caractérisé en ce qu'il contient des adjuvants acti- vant les propriétés du collagène, en particulier fibro- nectine, facteur de croissance dérivé des plaquettes, protéine morphogénique de l'os, vitamine D ou son métabo- lite, facteurs de croissance, hormones ou des types diffé- rents de collagène. 8. Application de l'implant, suivant une des revendi- cations 1 à 7, au remplacement des osselets auditifs, du cristallin ou de la cornée, à l'art dentaire, à la chirur- gie plastique ou de reconstitution, au remplacement de la trachée, de l'oesophage, de bronches ou d'un os, à la chi- rurgie orthopédique ou à la jonction d'une partie inté- rieure du corps avec un dispositif extérieur. 9. Procédé de production d'un implant suivant une des revendications 1 à 7, qui comprend la formation d'un noyau rigide de forme et dimensions voulues et fixation à la surface de ce corps rigide d'une couche de polymère, ca- ractérisé en ce que l'on prépare un filet ou/et un fais- ceau de fibres de collagène et on la fait adhérer à la surface du polymère après l'avoir imprégné d'un monomère compatible avec ce polymère, que l'on polymérise ensuite, en laissant une partie des fibres de collagène faire sail- lie sur la surface de l'implant.