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Les prothèses de hanche métal-métal (MoM) ont été introduites dès le début des années 1960 par McKee et Farrar. Par leur concept faisant appel à un couple de friction « dur-dur » et à une tête prothétique de grand diamètre, elles s’opposaient à celui de la « low friction arthroplasty » (petite tête métallique s’articulant avec une cupule en polyéthylène (PE)), introduit sensiblement à la même période par Charnley. Les prothèses MoM présentaient l’avantage de limiter l’usure tout en prévenant le risque de luxation.
Les résultats de cette première génération d’implants MoM ont révélé des échecs précoces liés à l’ostéolyse par métallose, et ont conduit à l’abandon progressif du couple MoM à partir de la fin des années 1970. L’analyse de ces échecs, les progrès de la métallurgie (alliage de chrome et cobalt obtenu par forgeage et non plus par coulage, enrichissement des alliages en carbone) et les progrès de l’usinage (optimisation de la tolérance) ont conduit à l’apparition de la seconde génération d’implants MoM à partir des années 1990, sous l’impulsion du Professeur Weber à Saint-Gall. La réduction significative de l’usure volumétrique sur simulateur, et la possibilité de produire des cupules moins épaisses autorisant l’utilisation de têtes prothétiques de plus grands diamètres (particulièrement avantageuses pour la stabilité) ont expliqué l’engouement constaté pour le couple MoM à partir de la fin des années 1990.
Ainsi, le couple MoM a été utilisé non seulement pour les prothèses totales de hanche (PTH) mais aussi pour les resurfaçages de hanche, préférentiellement chez les sujets jeunes et actifs, pour lesquels la maîtrise de l’usure représente un critère de premier ordre. Le succès des arthroplasties MoM était tel qu’en 2009 35 % des prothèses de première intention aux Etats-Unis utilisaient le couple MoM.1 A ce jour, depuis 1996, plus d’un million d’arthroplasties utilisant le couple MoM ont été réalisées dans le monde.
Au cours des 3 dernières décennies, les connaissances sur le couple MoM ont beaucoup progressé. Si les résultats sur simulateurs ont montré une réduction significative de l’usure volumétrique par rapport aux couples métal-PE ou céramique-PE, l’analyse des débris d’usure a montré que la taille des particules générées est beaucoup plus petite que celle des particules libérées par le couple métal-PE, avec un nombre de ces particules beaucoup plus important (13 à 500 fois plus). En outre, ces particules s’avèrent plus bioréactives.2,3
Le rapport du registre australien en 2010 a révélé des taux de révision anormalement élevés pour les prothèses MoM utilisant des têtes de grand diamètre (2 à 3 fois les taux observés avec les autres couples de friction).4 Les auteurs ont rapporté un taux de révision de 10,9 % à 5 ans pour le système ASR (resurfaçage ou PTH). Ces échecs ont été attribués au relargage important de particules métalliques, qui peuvent induire des réactions locales au niveau des tissus périarticulaires, et des réactions systémiques avec élévation de la quantité d’ions chrome et cobalt dans le sang.
Au niveau des tissus périarticulaires, les réactions peuvent prendre différents aspects : épanchement articulaire, nécrose tissulaire, développement de masses liquidiennes ou solides, qualifiées de pseudo-tumeurs. La prévalence de ces dernières pourrait atteindre jusqu’à 35 % des patients porteurs d’une prothèse MoM.5 Elles sont fréquemment associées à des douleurs, et peuvent s’accompagner de zones d’ostéolyse et de nécrose des tissus périarticulaires, parfois étendues, imposant une reprise chirurgicale. Plus récemment, une étude par IRM avec technologie de réduction des artéfacts métalliques réalisée systématiquement chez des patients asymptomatiques porteurs d’une PTH MoM de grand diamètre a révélé la présence d’une pseudo-tumeur chez 60,9 % de ces patients. Ceci illustre l’absence de corrélation entre le développement d’une pseudo-tumeur et la présence d’une symptomatologie clinique.6
La présence de lésions des tissus périarticulaires et de pseudo-tumeurs peut également être observée chez les patients porteurs de prothèses MoM de petit diamètre, mais avec une fréquence moindre. Hwang et coll.7 rapportent une prévalence de ces lésions (tumeurs solides ou kystes liquidiens) de 19,7 % à un recul moyen de 15,4 ans (minimum 13 ans) chez 111 patients porteurs d’une PTH MoM de seconde génération avec une tête de diamètre de 28 mm.
Toutes ces manifestations locales sont regroupées sous le terme de réactions indésirables aux débris métalliques (adverse reactions to metal debris ou ARMD) et peuvent apparaître à court, moyen et long termes après l’implantation. L’examen histologique des tissus périarticulaires prélevés lors de reprises chirurgicales peut révéler une réponse inflammatoire dont les caractéristiques histopathologiques sont très proches des réactions d’hypersensibilité retardée de type IV, connues sous le nom d’ALVAL (aseptic lymphocyte-dominated vasculitis-associated lesion).8
Parmi les patients porteurs d’une arthroplastie de hanche MoM, des facteurs de risque d’augmentation des ions chrome et cobalt ont été identifiés. Ils regroupent le design des implants, leur orientation, un terrain d’allergie aux métaux, et le sexe féminin.9 Des quantités anormalement élevées d’ions métalliques ont été observées chez les patients dont la cupule présente une inclinaison excessive, supérieure à 55°. L’excès d’inclinaison est responsable de la survenue d’un phénomène de « edge loading » et favorise de ce fait la production de grandes quantités de particules.10,11 De même, les cupules dont le design est inférieur à l’hémisphère favorisent également le relargage de grandes quantités d’ions, par « edge loading » malgré une orientation satisfaisante. En outre, sous l’effet de l’impaction, certains implants acétabulaires, dont la tolérance est insuffisante, peuvent se déformer et générer secondairement un effet de grippage par augmentation du contact équatorial conduisant à la production d’ions en grande quantité.12
Les ions chrome et cobalt ne sont pas métabolisés et ont une élimination principalement rénale. Aucune conséquence sur la fonction rénale n’a été mise en évidence chez près de 100 patients porteurs d’une prothèse MoM à un recul de plus de 10 ans.13 En revanche, de potentiels effets cardiaques liés à des taux très élevés de cobalt ont été rapportés.14,15 D’autres effets systémiques tels que asthénie, sensation de faiblesse, hypothyroïdie, troubles spatiotemporels, et neuropathie ont également été décrits, sans pouvoir préciser les valeurs seuils des quantités d’ions chrome et cobalt au-delà desquelles les risques sont accrus.16,17 Concernant le risque de carcinogenèse, le registre finlandais n’a pas objectivé de risque accru de cancers chez 10 000 patients porteurs d’une prothèse MoM suivis pendant 4,6 ans en moyenne.18 Toutefois, des investigations complémentaires à long terme sont nécessaires, car des tests in vitro ont démontré une carcinogénicité potentielle des ions chrome et cobalt, capables de générer des lésions directes sur l’ADN.19
En 2010, la société Depuy a retiré du marché le système MoM ASR en raison des échecs et complications rapportés. Dès 2011, aux Etats-Unis, la FDA a imposé à 5 compagnies une surveillance étroite des implants MoM commercialisés. Trois ont décidé de retirer du marché leurs implants MoM en raison de taux de reprise alarmants. Une telle situation explique la diminution spectaculaire depuis 2012 du nombre d’implantations prothétiques utilisant le couple métal-métal. Aux Etats-Unis, l’utilisation du couple métal-métal en grand diamètre a chuté, passant de 20 % en 2005 à moins de 1 % en 2012.20
Plus récemment, le même type de réactions indésirables locales a été observé avec l’utilisation de cols modulaires au niveau de l’implant fémoral. Ces réactions sont secondaires à des phénomènes de corrosion à la jonction col-tige. De tels phénomènes de corrosion ont également été observés, avec des conséquences similaires, à la jonction entre le col et la tête métallique dans le cas de têtes de grand diamètre.21 Bien que les échecs des prothèses MoM soient principalement liés à des problèmes tribologiques entre la tête prothétique et la cupule, le rôle de la jonction tête-col pour les têtes de grand diamètre pourrait ne pas être négligeable dans la survenue de certains échecs.
Les ARMD ont été rapportées avec tous les types d’arthroplastie de la hanche MoM : les arthroplasties totales à petites têtes (diamètre < 36 mm) et à grosses têtes (diamètre ≥ 36 mm), et les resurfaçages. Toutefois, les incidences de réactions indésirables locales les plus élevées sont associées aux arthroplasties MoM à grand diamètre (resurfaçage et PTH).
La prévalence des révisions prothétiques pour ARMD est en constante augmentation, et représentait, pour l’année 2012, 13 % de l’ensemble des révisions prothétiques de hanche réalisées au Royaume Uni.22 Ces ARMD pouvant être à l’origine de pertes de substance osseuse importantes, potentiellement associées à des lésions musculaires majeures, on explique aisément les taux de complications élevés rapportés à court terme après révision d’une arthroplastie MoM pour ARMD.23,24 En conséquence, une réintervention précoce est recommandée en cas d’ARMD, dans le but d’améliorer les résultats fonctionnels et à long terme, d’autant qu’il s’agit le plus souvent de patients encore jeunes.25 Afin d’optimiser les résultats, une détection précoce du développement d’une ARMD est indispensable. La médiatisation actuelle des complications des implants MoM, et leur judiciarisation potentielle, imposent aux praticiens une clarification du suivi des patients et de la démarche diagnostique pour rechercher la survenue d’une ARMD.
Sur le plan international, plusieurs autorités de réglementation sanitaire ont émis des directives concernant le suivi des patients porteurs d’implants MoM, en particulier au Royaume Uni, au niveau européen, aux Etats-Unis, en Australie et au Canada. Il est intéressant de noter que ces directives diffèrent sensiblement d’un pays à l’autre.26 Seule la Food and Drug Administration aux Etats-Unis recommande un suivi universel de tous les implants MoM pendant toute la vie de la prothèse.
Outre la fréquence des contrôles, les recommandations des différentes autorités de réglementation sanitaire diffèrent au sujet des investigations à entreprendre. Ces dernières dépendent de la présence ou non de symptômes. Chez les patients symptomatiques, toutes les autorités recommandent un dosage sanguin des ions métalliques ainsi qu’un bilan par imagerie spécialisée. En l’absence de symptômes, certaines autorités ne conseillent qu’un examen clinique, alors que d’autres préconisent un bilan radiographique et un dosage des ions, ou un dosage des ions seul, ou encore l’association d’un examen clinique, d’un bilan radiographique, d’un dosage des ions et d’une imagerie spécialisée pour tous les implants MoM et les resurfaçages de petit diamètre (< 50 mm).
En Suisse, depuis juillet 2012, un suivi annuel est recommandé pendant toute la durée de vie de l’arthroplastie pour les implants MoM de grand diamètre (arthroplastie totale ou resurfaçage). Pour les implants de petit diamètre, un contrôle « régulier » des patients porteurs de prothèse MoM avec dosage des ions métalliques est préconisé. Sur le plan pratique, ce contrôle est réalisé à la même fréquence que pour les implants « standards ».
L’évaluation des patients doit comporter : un examen clinique, un bilan radiographique standard, et un bilan biologique. Le cas échéant, une imagerie spécifique sera demandée en sus.
Le premier temps de l’évaluation des patients porteurs d’un implant MoM comporte un interrogatoire méticuleux pour recueillir les antécédents pertinents, incluant les informations relatives à l’implantation prothétique. Il convient de faire préciser la date de l’intervention, l’indication, la voie d’abord pratiquée, le type d’implant utilisé. Il est important d’obtenir le protocole opératoire (l’implant en place peut avoir fait l’objet d’un rappel). De même, il faut recueillir des informations précises sur les suites postopératoires, en faisant préciser la survenue d’éventuelle(s) complication(s) (retard de cicatrisation, hématome, écoulement…) et / ou de douleurs (en faisant préciser leur topographie). Le délai de la récupération fonctionnelle doit être précisé, et il faut rechercher la notion d’un « intervalle libre » au cours duquel le patient a été asymptomatique.
Il faut également rechercher des antécédents personnels ou familiaux d’allergie aux métaux. La valeur de tests cutanés positifs reste toutefois controversée, et le lien entre une allergie aux métaux et la faillite d’une prothèse métal-métal n’est pas clairement établi. Enfin, l’interrogatoire fera préciser la présence de symptômes au niveau de la prothèse et recherchera une limitation fonctionnelle, l’existence de douleurs, de bruits ou grincements audibles (squeaking). Toute prothèse douloureuse devra faire évoquer une possible infection, et des investigations devront être conduites pour éliminer cette hypothèse diagnostique.
Au terme de l’interrogatoire, un examen clinique rigoureux est évidemment indispensable afin d’éliminer les diagnostics différentiels devant une prothèse de hanche symptomatique. L’examen de la cicatrice et la palpation de la région de la hanche à la recherche d’une tuméfaction sont essentiels, de même que l’examen des amplitudes de mobilité à la recherche d’une possible limitation douloureuse. Enfin, un examen neurologique et vasculaire permettra également d’éliminer un diagnostic différentiel. Finalement, au terme de l’évaluation clinique, les patients pourront être classés en 2 catégories : les patients asymptomatiques, et ceux symptomatiques.
L’analyse méthodique du bilan radiographique permet de déterminer le type d’arthroplastie (resurfaçage ou PTH), de préciser le diamètre de la tête prothétique (petit vs grand diamètre), la présence éventuelle d’une tige fémorale modulaire (figure 1). Elle permet parfois l’identification d’un implant ayant fait l’objet d’un rappel. En outre, l’orientation des implants est un paramètre important à évaluer, sur la radiographie du bassin de face. Un excès d’inclinaison de la cupule, de 55° ou plus par rapport à l’axe horizontal, favorise la survenue du phénomène de « edge loading » lorsque la tête prothétique prend appui au niveau du rebord de la cupule (figure 2). Une telle situation conduit à la production d’ions en grande quantité.
L’analyse des clichés radiographiques standards recherche également la présence de signes d’ostéolyse et / ou de descellement. L’étendue de l’ostéolyse reste souvent sous-estimée sur la radiographie standard, et nécessite d’être évaluée par un scanner (figure 3). Idéalement, il faut pouvoir disposer de clichés plus anciens également afin de permettre une analyse comparative et de préciser l’évolution.
L’évaluation précise des tissus périprothétiques par IRM conventionnelle est impossible compte tenu de la présence d’artéfacts et de distorsion d’image liés aux implants métalliques. Il faut alors avoir recours à l’IRM avec séquence de réduction des artéfacts métalliques (IRM-MARS) pour identifier la présence d’un épanchement articulaire et / ou d’une pseudo-tumeur et en préciser l’extension (figure 4). L’IRM-MARS permet en outre d’évaluer la qualité des muscles périarticulaires. Cette imagerie spécialisée est utile pour évaluer les patients symptomatiques, ou ceux qui présentent des quantités anormalement élevées d’ions, même en l’absence de symptômes.
L’utilisation de l’échographie pour identifier les collections liquidiennes autour de la hanche a également été décrite, avec l’avantage d’un coût moindre et d’un accès plus aisé que l’IRM-MARS. En outre, l’échographie permet de réaliser une ponction des collections ou une biopsie des masses observées, et autorise des investigations chez des patients présentant une contre-indication à l’IRM (claustrophobie, présence d’un pacemaker…). Plus récemment, le recours à une imagerie spécialisée par scanner dite « à double énergie » (DECT) a été proposé pour rechercher la présence de signes ARMD. L’intérêt de cet examen fait l’objet d’évaluations.
L’évaluation biologique des patients porteurs d’une prothèse métal-métal comporte un dosage de la CRP, une évaluation de la vitesse de sédimentation (VS), et un dosage des ions chrome et cobalt. Ce dernier doit être effectué sur sang total. Une ponction articulaire complètera ce bilan. Un syndrome inflammatoire avec VS et CRP élevées est parfois observé en dehors d’un contexte de sepsis, en cas de réaction indésirable aux débris métalliques.27
Concernant les ions chrome et cobalt, la relation entre des dosages d’ions élevés et la présence d’ARMD reste imprécise. Le dosage des ions chrome et cobalt sur sang total reste néanmoins utile chez tous les patients symptomatiques ou ceux présentant des modifications radiologiques. Les valeurs seuils habituellement admises restent l’objet de controverse. Elles sont de 7 µg / l pour le cobalt et le chrome, soit respectivement 119 nmol / l et 135 nmol / l. Des valeurs inférieures à 2 µg / l (34 nmol / l pour le cobalt et 38 nmol / l pour le chrome) sont considérées comme rassurantes. Entre 2 et 7 µg / l, il convient d’entreprendre une surveillance rapprochée avec des contrôles sanguins plus fréquents en raison d’effets indésirables locaux possibles. Entre 7,1 et 20 µg / l, un contrôle renforcé par imagerie spécialisée est préconisé. Au-delà de 20 µg / l (340 nmol / l pour le cobalt et 386 nmol / l pour le chrome), la Société suisse d’orthopédie et de traumatologie recommande une révision de l’implant.
Bien que des tests cutanés et lymphocytaires aient été utilisés pour rechercher une allergie aux métaux, aucun test n’apparaît fiable et n’est actuellement recommandé pour affirmer le diagnostic d’allergie à un implant métallique. Une ponction articulaire permet de distinguer une ARMD d’une infection périprothétique, avec un liquide présentant un aspect typiquement trouble et de coloration gris-jaunâtre, parfois noirâtre (figure 5). Le liquide synovial doit être adressé pour mise en culture et une numération cellulaire ainsi qu’une répartition cellulaire doivent être réalisées.
La prise en charge des patients asymptomatiques porteurs d’une prothèse MoM reste un sujet de controverse, et les attitudes diffèrent parfois d’un pays à l’autre.26 En Suisse, un suivi annuel de ces patients est recommandé en présence d’un implant MoM de grand diamètre (prothèse totale ou resurfaçage de hanche). Il n’y a pas de consensus clair pour définir à quel moment un dosage des ions et une imagerie spécialisée sont utiles chez ces patients asymptomatiques. Néanmoins, les quantités d’ions dans le sang semblent être un indicateur utile pour guider la conduite à tenir lorsque le bilan radiographique est normal.28
Des dosages normaux, inférieurs à 2 µg / l pour le cobalt, sont rassurants, et il est inutile de prescrire de coûteux examens d’imagerie spécialisée. Un suivi annuel avec une nouvelle radiographie et un nouveau dosage des ions est recommandé. Des dosages entre 2 et 7 µg / l pour le cobalt justifient de répéter le contrôle avec un nouveau dosage 6 à 12 mois plus tard, ainsi qu’un nouveau bilan radiographique. En cas d’élévation significative des quantités d’ions (avec des dosages de cobalt > 7 µg / l), et / ou en cas d’apparition de signes radiologiques, il convient de poursuivre les investigations par une imagerie spécialisée, le plus souvent une IRM-MARS. En cas de dosages d’ions très élevés, > 20 µg / l, il est recommandé d’envisager une révision de la prothèse.29 Il est également conseillé d’envisager une révision prothétique chez les patients asymptomatiques qui présentent de grandes zones d’ostéolyse ou une pseudo-tumeur.
Dans le cas de patients porteurs d’un implant MoM symptomatiques, la décision d’une révision prothétique doit être documentée avec précision. Outre la présence d’ARMD, plusieurs autres causes peuvent conduire à une révision : un descellement aseptique, une infection, une faillite mécanique de l’implant, une malposition, une instabilité, un syndrome du psoas, etc. Un bilan d’imagerie spécialisée est réalisé pour ces patients dans le cadre du bilan étiologique.
Lorsque la décision de révision prothétique est retenue, les principaux éléments du cahier des charges incluent :
le changement impératif du couple de friction, avec abandon du couple MoM au profit d’autres couples type céramique-polyéthylène, métal-polyéthylène, ou encore céramique-céramique ;
l’évaluation et la gestion des pertes de substance osseuse fréquemment observées en cas d’ARMD (ostéolyse) ;
un débridement méticuleux et complet des zones nécrotiques ;
l’évaluation et la gestion du risque d’instabilité liée à des facteurs multiples : le contexte de révision, les potentiels dégâts musculaires et / ou osseux, la diminution du diamètre de la tête prothétique par rapport à celui de la tête initialement en place.
Lors de la réintervention, l’aspect du liquide articulaire devra être précisé, et une analyse systématique de ce dernier est souhaitable. Il est essentiel également d’évaluer l’état des muscles périarticulaires, potentiellement altérés en cas d’ARMD, notamment au niveau des muscles abducteurs. Cet élément est un important facteur prédictif du résultat fonctionnel. Il faut également évaluer l’importance des défects osseux, potentiellement plus importants que le laisse penser l’imagerie préopératoire. Des prélèvements systématiques des tissus périprothétiques doivent être réalisés à la recherche de lésions histologiques de type ALVAL.
Les résultats des révisions de prothèses MoM sont encore limités dans la littérature. Toutefois, quelques publications commencent à rapporter les résultats à court terme. Une revue récente de la littérature rapporte des taux de complications particulièrement élevés (4 à 50 % pour les reprises de resurfaçage, et jusqu’à 68 % pour les reprises de prothèses MoM), avec des taux de révision itérative variant de 3 à 38 % pour les reprises après resurfaçage et de 21 % pour les reprises après PTH MoM.30 Parmi les principales causes de reprises itératives figurent l’instabilité (6,5 %), la récidive d’ARMD (5 %), et le descellement aseptique de l’implant acétabulaire (4,1 %). Munro et coll.24 ont rapporté un taux de complications majeures de 38 %, dont 28 % d’instabilité, avec un taux de révision de 22 % (pour instabilité et descellement aseptique de la cupule) à un recul moyen de 25 mois après révision de PTH métal-métal pour ARMD. Stryker et coll.31 ont rapporté un taux de complications de 20 %, avec 16 % de révisions itératives pour descellement acétabulaire, infection profonde et instabilité.
Dans notre pratique, afin de répondre au cahier des charges précisé ci-dessus, nous optons le plus souvent pour l’implantation d’une cupule à double mobilité (interposition d’un insert en polyéthylène mobile entre la tête prothétique (métallique ou en céramique) et la cupule métallique externe) qui permet non seulement le changement du couple de friction (métal-PE ou céramique-polyéthylène en fonction de l’âge) mais aussi la préservation d’une tête de grand diamètre (augmentation du diamètre efficace par l’insert en PE mobile), optimisant de ce fait la stabilité postopératoire après révision. Si besoin, l’implant à double mobilité peut être associé à l’utilisation de composants en métal poreux, pour traiter d’éventuelles pertes de substance osseuse (figure 6). Malgré des résultats encourageants à court terme, une évaluation à moyen et long termes de ces options est nécessaire.
Les complications rapportées avec le couple MoM à partir de 2010 ont rapidement mis un terme à l’essor des arthroplasties MoM. Ces complications étant observées le plus souvent avec les PTH MoM en grand diamètre, les données de la littérature convergent pour affirmer qu’il n’y a aujourd’hui plus d’indicationpour cette option. L’utilisation du couple MoM en petit diamètre pour les PTH et en grand iamètre pour les resurfaçages reste possible, mais expose (certes dans une moindremesure) au risque d’ARMD. La prudence doit être de rigueur dans l’environnement médico-légal actuel, d’autant que les couples métal-PE et céramique-PE sont très performants pour répondre à la problématique de l’usure, grâce au PE hautement réticulé.
Pour les patients porteurs d’une arthroplastie MoM, une surveillance régulière s’impose. Elle doit être au moins annuelle s’il s’agit d’une arthroplastie MoM de grand diamètre (PTH ou resurfaçage). Les progrès dans la compréhension des mécanismes conduisant aux ARMD feront certainement évoluerles stratégies de surveillance et de prise en charge des patients à l’avenir. Les complications auxquelles sont exposés ces patients peuvent conduire à des destructions osseuses et des tissus mous périarticulaires majeures, qui rendent particulièrement complexes les reprises chirurgicales, et expliquent les taux élevés de complications. Ces révisions placent le chirurgien face à un nouveau défi.
Les auteurs n’ont déclaré aucun conflit d’intérêts en relation avec cet article.
▪ Les complications des arthroplasties MoM sont plus fréquentes pour les têtes de grand diamètre (prothèses totales avec tête ≥36 mm et resurfaçages), mais sont possibles avec de « petites » têtes
▪ Il est donc recommandé de surveiller annuellement les arthroplasties MoM de diamètre ≥36 mm
▪ La surveillance implique un examen clinique, des radiographies, des dosages d’ions chrome et cobalt, et une imagerie spécialisée en cas de symptômes et / ou de dosages d’ions élevés