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OstéoLaus est une cohorte de 1400 femmes lausannoises entre 50 et 80 ans. Les éléments recueillis sont les facteurs de risque clinique pour l’ostéoporose, les ultrasons osseux du talon, la densitométrie minérale osseuse (DMO) lombaire et de la hanche, la recherche de fractures vertébrales par DXA (Dual energy X-ray absorptiometry) et l’analyse de la microarchitecture osseuse par TBS (Trabecular Bone Score). Le TBS est un nouveau paramètre obtenu par réanalyse d’une image DXA lombaire. Il est corrélé avec des paramètres de microarchitecture. Sa reproductibilité est bonne. Il a une bonne valeur diagnostique additionnelle à la DMO et il est prédictif de la fracture ostéoporotique, de façon (partiellement) indépendante de la DMO. Le TBS pourrait être une nouvelle donnée diagnostique et pronostique essentielle dans la prise en charge clinique de l’ostéoporose en complément de la DMO. Ces différents paramètres devraient aider à établir un modèle définissant au mieux les femmes à risque de fracture.
L’ostéoporose est une maladie systémique du squelette caractérisée par une diminution de la densité minérale osseuse (DMO) et une détérioration de la microarchitecture conduisant à une fragilité osseuse accrue et une augmentation du risque fracturaire. L’ostéoporose est un problème majeur de santé publique qui va continuer à augmenter avec le vieillissement de la population, diminuant la qualité de vie et augmentant la mortalité. La fracture ostéoporotique représente la première cause d’utilisation des lits d’hôpitaux en Suisse. En Suisse toujours, après l’âge de 50 ans, près de 50% des femmes et 20% des hommes vont souffrir d’une fracture ostéoporotique et 12,2% des décès chez la femme et 4,6% des décès chez l’homme sont attribués aux fractures vertébrales et de la hanche.1 L’ostéoporose demeure sous-diagnostiquée et sous-traitée bien que nous disposions de traitements efficaces.2 Ils permettent pour les meilleurs de réduire de près de 70% le risque de fracture vertébrale (FV) et de 20 à 40% celui des fractures non vertébrales.
La grande difficulté consiste à identifier les patients à risque de fracture pour mieux cibler les indications à un traitement. Par ailleurs, la FV (posant le diagnostic d’ostéoporose) est indolore deux fois sur trois ; elle passe donc inaperçue et le diagnostic d’ostéoporose est retardé. La prévalence de la FV est d’environ 15% pour les femmes à 65 ans et de plus de 30% à 80 ans.3 Il est maintenant facile, tout en mesurant la DMO par absorptiométrie biphotonique à rayons-X (Dual energy X-ray absorptiometry, DXA) d’évaluer la morphologie vertébrale (Vertebral fracture assessment, VFA) et de mettre en évidence les fractures.4
Le diagnostic de l’ostéoporose se pose soit sur la base d’une DMO abaissée, c’est-à-dire en présence d’un T-score ≤ -2,5 DS, soit en présence d’une fracture de la hanche ou vertébrale sur traumatisme mineur. Cependant, utiliser la DMO seule pour poser le diagnostic d’ostéoporose ou identifier les patients à haut risque de fracture n’est pas satisfaisant. Il existe en effet pour une même valeur de DMO un chevauchement important entre les patientes avec et sans fracture typiquement ostéoporotique. Les aspects multifactoriels de la maladie ostéoporose ont conduit à élaborer des algorithmes associant des facteurs de risque cliniques (FRC) et la DMO.5,6 L’outil de calcul FRAX est l’exemple actuellement le plus abouti pour déterminer le risque fracturaire à dix ans, mais il fait également l’objet de nombreuses limitations, notamment en donnant aux FRC une valeur dichotomique et non quantitative.7,8 Dans leurs versions actuelles, ces algorithmes ont deux limites de taille. Premièrement, la détérioration de la microarchitecture (faisant partie de la définition de l’ostéoporose) n’est que partiellement prise en compte dans la DMO et/ou les FRC. Une évaluation de la microarchitecture pourrait donner des informations additionnelles pour mieux identifier les patients à risque de fracture. Deuxièmement, ils n’encouragent pas la recherche systématique de la FV. Les développements récents faits avec les appareils de densitométrie osseuse permettent d’apprécier ces deux points.
La cohorte OstéoLaus va se composer d’environ 1400 femmes entre 50 et 80 ans. Il est proposé à toutes les femmes de cette tranche d’âge faisant partie de CoLaus, de participer à OstéoLaus. Le taux d’acceptation actuel est supérieur à 85%. Ces femmes vont être (sont) vues au Centre des maladies osseuses du CHUV entre mars 2010 et décembre 2012. Durant leur visite (durée : 45 minutes à une heure), elles passent un questionnaire, un ultrason osseux du talon, une DXA pour mesurer la DMO lombaire et de la hanche, évaluer la VFA de L4 à D4. L’analyse du paramètre de microarchitecture osseuse TBS (Trabecular Bone Score, cf. ci-contre) est faite dans un deuxième temps par réanalyse des images.
La force de cette cohorte sera de disposer de données phénotypiques et génétiques extrêmement complètes grâce à CoLaus, ainsi que de données spécifiquement osseuses et poussées incluant les FRC pour l’ostéoporose et des données radiologiques faciles et rapides à obtenir. Il est à relever que l’acquisition de ces dernières ne prend que quelques minutes, est très peu irradiante et donc facile à accepter par les participantes. L’étude s’intéresse donc à des éléments immédiatement utilisables en routine clinique.
L’objectif de notre première phase d’étude est de comparer transversalement des modèles d’estimation de la probabilité de fractures ostéoporotiques sur une cohorte suisse : FRC plus DMO versus FRC plus ultrasons osseux et de voir comment l’information sur la microarchitecture par TBS pourrait améliorer l’un ou l’autre des modèles ou expliquer la différence entre ces deux modèles. Par la suite, sur la base du modèle optimal permettant d’identifier les participantes à haut risque de fracture, la relation entre l’ostéoporose «nouvelle définition» et les maladies cardiovasculaires sera évaluée. En fonction des résultats de l’étude transversale, il est prévu de poursuivre cette étude avec une deuxième phase prospective qui vise à s’assurer que l’estimation de la probabilité de fracture à cinq ou dix ans correspond effectivement à l’incidence des fractures observées.
Différentes techniques d’imagerie 3D par résonance magnétique ou le scanner X ont évalué de façon non invasive la microarchitecture osseuse. Plusieurs études ont rapporté des corrélations entre ces paramètres et des caractéristiques de la microarchitecture osseuse. Du fait de limitations majeures (coût, irradiation), ces techniques ne sont pas utilisables en routine clinique. Plus récemment, les scanners de haute résolution permettant une application «plus routine clinique» ont fait leur apparition mais, mis à part le coût important, seuls les sites squelettiques périphériques, connus pour être moins sensibles aux traitements, sont mesurables (tibia et avant-bras). Une autre approche indirecte consiste à exploiter des analyses de texture des niveaux de gris sur radiographie. Cependant, aucune démonstration mathématique ni corrélation bien établie ne permet de positionner ces paramètres comme véritable mesure indirecte de la microarchitecture osseuse. Les techniques actuelles ne permettent donc pas une évaluation de la microarchitecture osseuse en routine clinique.
Le procédé TBS consiste à appliquer un traitement informatique à une image 2D de projection, telle qu’une image de densitométrie, basé sur la quantification des variations locales de niveaux de gris. Cette quantification est exprimée par le paramètre TBS, calculé comme la pente à l’origine du variogramme expérimental.9 Cette analyse des niveaux de gris est basée sur les constats suivants :
Une structure osseuse ayant une architecture trabéculaire dense (figure 1a) générera, dans son image projetée, une grande quantité de variations de niveaux de gris de faible amplitude induisant une forte pente à l’origine du variogramme et donc une forte valeur de TBS.
A contrario, une structure osseuse ayant une architecture trabéculaire trouée (figure 1b) générera, dans son image projetée, une faible quantité de variations de niveaux de gris mais de forte amplitude induisant une faible pente à l’origine du variogramme et donc une faible valeur de TBS.
Le variogramme expérimental de l’image est calculé comme étant la somme des différences de niveaux de gris entre les pixels élevées au carré à une distance spécifique pour un appareil DXA et un site squelettique donnés.
DXA : Dual energy X-ray absorptiometry.
Le TBS n’est donc pas une mesure physique mais un index de la microarchitecture osseuse.
Des études sur vertèbres cadavériques mesurées par DXA ont montré une corrélation positive entre le TBS et des paramètres de microarchitecture : connectivité (r = 0,86), nombre de travées (r entre 0,76 et 0,79), espace intertrabéculaire (r entre - 0,66 et - 0,70).10,11 Ces relations entre le TBS et les paramètres 3D de la microarchitecture restent hautement significatives, même après ajustement pour la DMO. Le TBS permet ainsi de différencier des échantillons osseux avec la même quantité d’os mais des microarchitectures différentes. La reproductibilité du TBS donne un coefficient de variation entre 1,47 et 1,48%, très proche de celui obtenu pour la DMO (1,20%). Le TBS décroît avec l’âge chez la femme caucasienne, avec deux phases : une lente de 45 à 65 ans (0,004/an) et une plus rapide après 65 ans où le taux de décroissance augmente de 50%.11
Plusieurs études cas-témoins ont montré que le TBS, en complément ou non de la DMO, a une valeur diagnostique. Et ceci quel que soit le site de fracture, celui de la zone densitométrique avec des résultats appariés ou non pour l’âge et/ou la DMO. Pour une même valeur de DMO, par diminution d’une déviation standard du TBS, on obtient un OR de 1,95 (1,31-2,89) pour tout type de fracture ostéoporotique et de 2,66 (1,46-4,85) pour les FV.12
Une étude portant sur la réanalyse de près de 80 000 densitométries osseuses de la cohorte canadienne Manitoba (29 407 femmes ≥ 50 ans, suivi 4,7 ans, 5,7% avec une ou plusieurs fractures ostéoporotiques majeures durant le suivi) a montré que le TBS prédisait la fracture ostéoporotique aussi bien que – et indépendamment de – la DMO lombaire et ceci quel que soit le type de fracture.13 De plus, la combinaison de la DMO et du TBS améliorait significativement la prédiction de la fracture en comparaison de la DMO ou du TBS seul. Cette amélioration reste vraie même après ajustement pour les FRC classiques. La réalisation de l’examen TBS en complément de la DMO selon une approche de triage permet de récupérer plus d’un tiers des patientes fracturées dans la zone ostéopénique. Ceci s’explique par la faible corrélation existante, entre l’indice TBS et la DMO (r < 0,3).
De nombreuses études transversales ont montré des valeurs de DMO légèrement abaissées alors que la valeur du TBS est largement abaissée. Il est admis que l’ostéoporose secondaire est plus un défaut de la qualité osseuse au sens large qu’un défaut de sa densité. Le TBS reflétant indirectement la microarchitecture, il n’est donc pas surprenant de voir ces résultats. Ceci semble encore plus marqué chez les patients fumeurs ou sous corticothérapie systémique.
En résumé, la mesure du TBS est possible en routine clinique (figure 2). Sa valeur clinique est comparée à la DMO et aux FRC dans la figure 3. Elle est obtenue simplement en réanalysant une image DXA de la colonne lombaire (durée 30 secondes). Le TBS est corrélé avec des paramètres de microarchitecture, sa reproductibilité est bonne. Il a une bonne valeur diagnostique. Il est prédictif de la fracture ostéoporotique de façon (partiellement) indépendante de la DMO. Il pourrait donc être une nouvelle donnée pronostique essentielle dans la prise en charge de l’ostéoporose en complément de la DMO. OstéoLaus essaiera de répondre à cette question.
DMO : densité minérale osseuse ; TBS : Trabecular Bone Score ; DS : déviation standard ; IMC : indice de masse corporelle.
Le tableau 1 donne les résultats préliminaires obtenus avec les 631 premières participantes. Ces résultats tiennent compte des valeurs «brutes» de DMO et de TBS obtenues sur la colonne lombaire. S’agissant des FV, elles incluent aussi bien celles d’origine traumatique qu’ostéoporotique. Les FV ont été identifiées par VFA, mais sans adjudication à ce stade de l’analyse. Les premiers résultats confirment la faible corrélation entre la DMO et le TBS (r2 = 0,16). L’OR calculé pour différentes fractures est à chaque fois légèrement supérieur pour le TBS. Les OR pour la FV sont «faibles» aussi bien pour la DMO que pour le TBS. Ils reflètent le mélange des deux types de fractures mentionnés ci-dessus. Ajouter le TBS à la DMO lombaire augmente les chances de détecter les fractures ostéoporotiques.
Ces premiers résultats sont encourageants, montrant qu’avec une même mesure DXA, on obtient deux informations distinctes complémentaires dont la pertinence clinique va être affinée.
La précision des outils cliniques et radiologiques simples obtenus par DXA pour prédire le risque fracturaire en routine est en amélioration constante. Le TBS permet une évaluation de la microarchitecture osseuse. Les différentes étapes de validation franchies en font un outil prometteur pour les cliniciens. La cohorte OstéoLaus intègre ces nouveaux paramètres dans le but de mieux identifier les femmes à haut risque fracturaire. Une fois cette étape définie, des associations entre maladies cardiovasculaires et ostéoporose seront recherchées grâce aux données génétiques et phénotypiques de CoLaus.
> Les algorithmes évaluant le risque fracturaire utilisent les facteurs de risque cliniques (FRC) et la densité minérale osseuse (DMO). Ils ont cependant de nombreuses limites
> Le TBS (Trabecular Bone Score) est obtenu par réanalyse d’une image DXA (Dual energy X-ray absorptiometry) lombaire. Il permet d’estimer la microarchitecture et d’appréhender la notion de fragilité osseuse
> Le TBS a été validé en phase préclinique et clinique. Il a une valeur diagnostique et pronostique indépendante de la DMO et des FRC
> Les densitomètres offrent actuellement un triple intérêt en routine clinique facilement accessible et bon marché : la DMO, la recherche des fractures vertébrales et le TBS
> La cohorte OstéoLaus va intégrer ces nouveaux paramètres dans le but d’améliorer l’évaluation diagnostique et pronostique de l’ostéoporose