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Cinquante ans de prothèse totale de hanche : matériaux, registres et défis démographiques
- Dr Claude Rieker
- Histoire des implants articulaires et des matériaux d’interposition
- Couple de frottement cimenté de Charnley et école suisse de Winterthur
- Maladie du ciment et maladie des débris d’usure
- Polyéthylène hautement réticulé et métaux poreux
- Résultats des registres et durabilité à long terme
- Prothèse totale de hanche cimentée selon Charnley
- Implants sans ciment à surfaces poreuses titane
- Polyéthylène hautement réticulé pour réduire l’usure
- Métaux poreux pour le comblement des pertes osseuses en révision
- Citer un repère de durabilité fondé sur registre : moins de 10 % de reprises à 15 ans
- Intégrer l’âge, l’activité et le poids du patient dans la prévision d’usure
- Distinguer maladie du ciment et maladie des débris dans l’information au patient
- Anticiper que la démographie jeune et active majore la contrainte tribologique
Brochure d'information médicale
Découvrez notre brochure d’information à destination des patients.
Dr Claude Rieker, congrès Medicol, 2017
La prothèse totale de hanche (PTH) figure parmi les interventions les mieux documentées de l’orthopédie moderne, au point d’avoir été qualifiée d’opération du siècle. Cette mise au point retrace la généalogie de l’implant, depuis les premières interpositions tissulaires du dix-neuvième siècle jusqu’à la fixation cimentée introduite par John Charnley en 1962 et aux solutions sans ciment qui ont suivi. Elle relie chaque saut technologique à un problème mécanique ou biologique précis : usure du couple de frottement, maladie du ciment, maladie des débris, perte osseuse en révision. Les registres nationaux, australien en tête, y apportent le recul à long terme qui manque souvent au confrère pour conseiller son patient. L’objectif est de donner au médecin référent les repères de durabilité et les variables patient qui pèsent sur l’indication et le pronostic.
Aux origines de l'arthroplastie : interpositions et premiers implants
Le terme orthopédie, forgé en 1741 pour la correction des déformations de l’enfant, précède de plus d’un siècle l’idée d’une prothèse articulaire. Dans les années 1860 à 1890, le constat d’une atteinte irréversible du cartilage conduit les chirurgiens à interposer des tissus mous, puis tous les matériaux disponibles : premier polymère, caoutchouc, verre, cire, voire argent, avec une biocompatibilité par définition médiocre. La première prothèse totale de genou, à charnière en ivoire, date de 1890 à Berlin, fixée au plâtre de Paris ou à des amalgames cuivrés. Ces essais empiriques posent d’emblée les deux questions qui structureront tout le siècle suivant : quel matériau de surface et quel mode de fixation à l’os.
L’introduction en 1938 d’un alliage de cobalt-chrome, toujours employé aujourd’hui au versant fémoral des prothèses de genou, marque le premier matériau réellement durable, avec des interpositions documentées jusqu’à plus de cinquante ans de recul. La première arthroplastie de hanche associant un composant fémoral et un composant acétabulaire revient à Philip Wiles en 1938, dans une configuration proche du resurfaçage qui rappelle qu’il n’y a rien de nouveau sous le soleil. Ses résultats restèrent médiocres faute d’une fixation fiable et de matériaux adaptés. La leçon de cette période est que l’innovation de surface ne vaut que couplée à une fixation maîtrisée.
Charnley 1962 : le couple de frottement et la fixation cimentée
La prothèse moderne naît en 1962 avec John Charnley, qui introduit simultanément deux principes fondateurs. D’abord la fixation au ciment, qui assure un ancrage immédiat de l’implant dans l’os. Ensuite le couple de frottement entre une tête métallique et un cotyle en polyéthylène, qui inaugure une tribologie reproductible et des résultats cliniques nettement supérieurs à tous les essais antérieurs. Charnley fixe également un repère technique encore valide : une inclinaison cotyloïdienne de l’ordre de 45 degrés. Ses résultats à dix ans, publiés en 1972, établissent la PTH comme une intervention fiable et non plus expérimentale.
Le succès de Charnley essaime rapidement vers une école suisse déterminante. Maurice Müller s’inspire de sa prothèse, la modifie, fait évoluer la voie d’abord pour éviter la section du grand trochanter, et son implant en cobalt-chrome est coulé par la fonderie Sulzer à Winterthur, berceau d’une filière industrielle ultérieurement devenue Zimmer. La fabrication des premiers prototypes de Müller revient à Robert Mathys, tandis que Kerboull décrit en France le paradoxe d’une tige cimentée implantée quasiment sans ciment, et que Weber introduit dès 1968 les têtes modulaires permettant de régler la longueur du membre. Cet héritage explique l’ancrage helvétique durable de l’arthroplastie de hanche.
Maladie du ciment et virage du sans-ciment
Au début des années 1970 apparaissent des descellements précoces qui prennent à contre-pied l’enthousiasme de la décennie cimentée. L’interprétation initiale incrimine directement le ciment et donne naissance au concept de maladie du ciment : les résultats restent satisfaisants chez le sujet âgé mais se dégradent chez le patient jeune et actif, suggérant que l’élimination de la maladie passe par l’élimination du ciment. Cette hypothèse oriente la recherche vers des surfaces métalliques destinées à se fixer directement sur l’os, et amorce le développement des implants sans ciment.
Les premiers designs sans ciment échouent tant que l’alliage reste le cobalt-chrome ; le titane s’impose ensuite comme le matériau de l’ostéo-intégration, avec les surfaces en treillis métallique apparues aux États-Unis vers 1974 et la première tige titane implantée à Winterthur en 1979. Le recul fait toutefois apparaître que le ciment n’était pas le vrai coupable. La cible se déplace vers la particule : c’est la maladie des débris qui rend compte de l’échec à long terme. Cette distinction reste structurante pour comprendre les deux familles de fixation que le confrère rencontre encore aujourd’hui.
La maladie des débris : comprendre le descellement ostéolytique
Le mécanisme décrit dès 1974 reste d’actualité et mérite d’être expliqué clairement au patient. Le frottement entre la tête et le polyéthylène génère des débris d’usure qui s’accumulent dans la capsule articulaire. Avec le temps, ces particules activent les ostéoclastes, induisent une ostéolyse péri-prothétique et aboutissent à la perte de fixation de l’implant. Le descellement n’est donc pas un simple échec mécanique de l’ancrage, mais la conséquence biologique d’une réaction à corps étranger entretenue par l’usure du couple de frottement.
Cette chaîne causale fait de la réduction de l’usure le levier principal de la longévité prothétique. Toute amélioration de la tribologie qui diminue le volume de débris produit réduit d’autant le risque d’ostéolyse et de reprise. Le raisonnement justifie l’effort de la dernière génération de matériaux, centré sur le couple de frottement, et il rappelle au référent que la durabilité d’une PTH se joue autant sur la qualité du polyéthylène que sur la précision du positionnement et la sollicitation imposée par le patient.
Polyéthylène hautement réticulé et métaux poreux : deux réponses ciblées
Le polyéthylène, polymère à très longues chaînes employé depuis Charnley, peut être renforcé en créant des ponts entre ces chaînes pour obtenir une macromolécule tridimensionnelle plus résistante à l’usure. La réticulation suppose d’apporter de l’énergie afin de générer des radicaux libres qui se recombinent ; les radicaux résiduels exposent toutefois à l’oxydation, particulièrement péjorative car elle fragilise le matériau. Un traitement thermique mobilise les chaînes et élimine ces radicaux libres. Le registre australien chiffre le bénéfice : le polyéthylène hautement réticulé affiche un taux de reprise cumulé de l’ordre de 6 % à seize ans, contre près de 14 % pour le polyéthylène historique non réticulé.
La seconde innovation répond à un problème de révision, où le chirurgien affronte de grandes pertes osseuses difficiles à combler par allogreffe. Les métaux poreux, dont la structure se rapproche de celle de l’os spongieux, permettent de combler ces défauts et d’obtenir une ostéo-intégration histologiquement vérifiée. Chaque fabricant propose des solutions équivalentes. Ces matériaux, qui ont nettement évolué sur les quinze dernières années, facilitent la reconstruction et ouvrent des perspectives pour une chirurgie de révision conduite dans de meilleures conditions.
Registres, durabilité et évolution démographique des patients
Les registres nationaux, avec un taux de recouvrement proche de 99 % dans le cas australien, fournissent le recul que les séries isolées ne donnent pas. À la question de la durée de vie standard d’une PTH, le repère utile pour le confrère est un taux de reprise inférieur à 10 % à quinze ou seize ans. La courbe de survie montre une perte initiale liée à la pose, une pente régulière jusqu’à dix ans, puis une rupture de pente souvent d’origine tribologique. Un suivi à trente ans d’une tige sans ciment retrouve encore près de 89 % de survie sur le critère du descellement aseptique, ce qui justifie de tempérer toute innovation au regard de ces résultats déjà excellents.
Le défi tient désormais à l’évolution de la population opérée, qui n’est plus celle de Charnley. Les patients sont plus jeunes, l’âge moyen ayant reculé de deux ans en une décennie aux États-Unis, plus actifs, comme l’illustrent les performances sportives au-delà de soixante-quinze ans, et plus lourds, la proportion d’obèses parmi les porteurs de PTH étant passée d’environ 40 % à 50 % en dix ans. Or l’âge et l’activité pèsent directement sur l’usure : à seize ans, le taux de reprise atteint 10 % chez le sujet jeune et actif contre 6 % chez le sujet plus âgé et moins sollicitant. C’est cette démographie défavorable qui rend nécessaires le polyéthylène hautement réticulé et les métaux poreux pour maintenir les bons résultats acquis.
Type de vidéo
Congrès Medicol
Thème de l'évènement
Chirurgie de la hanche: de l'arthroscopie à la prothèse
Intervenants
Dr Claude Rieker
Partie du corps
Hanche
Maladies
Année
2017
Chirurgie:
Pathologie:
Tendinites; Douleurs chroniques; Troubles liés au matériel
Thèmatique:
Prévention des blessures
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