Greffes osseuses: Nouveaux développements

De nombreuses affections de la colonne vertébrale traitées par chirurgie nécessitent une procédure appelée fusion vertébrale. La fusion spinale est l’assemblage ou la fusion d’une ou plusieurs vertèbres pour réduire la douleur et stabiliser la colonne vertébrale. Lors d’une fusion spinale, une grande variété d’implants, de vis et de cages peuvent être utilisés pour améliorer la fusion. Cependant, la fusion n’est considérée comme réussie que lorsque les os se développent ensemble biologiquement et forment une masse solide.

Pour aider à réaliser cette fusion biologique, des greffes osseuses ou d’autres produits biologiques favorisant la croissance osseuse doivent être utilisés. Actuellement, il existe de nombreux types de produits biologiques que les chirurgiens peuvent utiliser pour aider à atteindre la fusion spinale solide. Il est très important que les patients et les chirurgiens comprennent toutes les options et le fonctionnement de chacun de ces produits biologiques. Étant donné que le succès de chacun varie, une attention particulière doit être utilisée lors du choix d’un matériau de greffe.Greffe osseuse autogène
L’étalon-or de la greffe osseuse consiste à prélever le propre os du patient. C’est ce qu’on appelle la greffe osseuse autogène. Cela signifie qu’au moment de la chirurgie, le chirurgien fait une incision séparée et prélève un petit morceau d’os dans une zone du corps où il n’est pas nécessaire. Typiquement, les greffes osseuses autogènes sont prélevées sur le bassin ou la crête iliaque. La greffe osseuse autogène a d’excellents taux de fusion et est devenue la norme par laquelle tous les autres produits biologiques sont mesurés. De nombreux chirurgiens préfèrent les greffes osseuses autogènes car il n’y a aucun risque que le corps rejette la greffe car elle provient du propre corps du patient.

La greffe osseuse autogène présente des inconvénients, notamment la nécessité d’une incision supplémentaire, des douleurs et des douleurs qui durent souvent bien après la guérison de la chirurgie, ainsi que des complications possibles telles qu’une perte de sang accrue et un temps prolongé en salle d’opération. De telles complications surviennent chez environ 10% à 35% des patients et leur gravité varie. Même en utilisant le propre os d’un patient, les taux de fusion de 100% ne sont pas toujours atteints, c’est pourquoi d’autres techniques de fusion ont été développées.

Greffe osseuse d’allogreffe
Dans le but de minimiser les problèmes associés à la prise du propre os du patient, un certain nombre d’autres techniques de fusion ont été développées qui utilisent des produits biologiques comme prolongateurs de greffe osseuse ou comme substituts de greffe osseuse. Une source courante de remplacement ou d’extension de greffe osseuse est l’utilisation de l’allogreffe osseuse. Une greffe osseuse d’allogreffe est un os prélevé sur des cadavres ou des personnes décédées qui ont donné leur os pour le traitement de patients vivants. Ceci est couramment utilisé sous de nombreuses formes pour les fusions rachidiennes allant des fusions intercorales cervicales aux fusions intercorales lombaires et peut fournir un excellent soutien structurel.

L’inconvénient de l’os structural d’allogreffe est qu’il ne favorise pas très bien la croissance osseuse et qu’il est donc très faible pour stimuler une fusion spinale. Bien qu’il soit utilisé avec succès pour les fusions de niveau court dans la colonne cervicale, ce n’est pas un stimulant biologique assez puissant pour nous permettre de l’utiliser avec succès pour réaliser une fusion vertébrale dans la colonne thoracique ou lombaire. Des études ont montré que lors de l’utilisation de l’allogreffe osseuse comme seul matériau de greffe, les taux de fusion dans le rachis thoracique et lombaire sont extrêmement faibles et le taux d’échec est très élevé.

Matrice osseuse déminéralisée
Parfois, l’os allogreffe peut être déminéralisé, un processus par lequel certaines des protéines qui stimulent la formation osseuse sont extraites de l’os. Ces protéines sont traitées et disponibles sous diverses formes. Ce type de produit est appelé matrice osseuse déminéralisée et peut être facilement utilisé à la place ou comme extension de l’os du patient. Bien qu’il ait fusionné avec succès des épines dans des études animales, rien ne prouve qu’il s’agisse d’un stimulus suffisamment puissant pour fusionner avec succès une colonne vertébrale humaine et qu’il n’est donc pas recommandé de l’utiliser sans l’ajout du propre os du patient. Il n’est recommandé que comme prolongateur de greffe osseuse et non comme substitut.

Autres extenseurs de greffe
Il existe plusieurs substances telles que la céramique, les phosphates de calcium et d’autres matériaux synthétiques qui ont des propriétés biomécaniques et une structure similaires à celles de l’os de cadavre; cependant, ils ne sont pas biologiquement actifs et ne stimulent pas une fusion spinale par eux-mêmes. Ces produits ne sont actuellement recommandés que pour une utilisation en tant qu’extenseurs de greffe osseuse. Il y a eu un intérêt récent pour la suralimentation de ces matériaux en ajoutant de l’aspirat de moelle osseuse. Il s’agit d’une procédure dans laquelle des cellules de moelle osseuse sont prélevées dans une seringue et trempées sur le support structurel tel que la céramique ou l’os du cadavre. Étant donné que ces produits ne sont pas biologiquement actifs en eux-mêmes, l’ajout de cellules de moelle osseuse du patient peut leur donner plus d’activité biologique. Ceci est actuellement testé; cependant, il n’y a pas de bonnes études à long terme chez l’homme montrant que cela est efficace pour stimuler la fusion spinale. À ce jour, les résultats ont montré que cette technique était inférieure à l’utilisation de la propre greffe osseuse autogène du patient. Il y a plusieurs porteurs synthétiques en cours de développement qui auront également besoin d’une stimulation avec des cellules de moelle osseuse pour avoir un certain type d’activité biologique. Malheureusement, des études ont montré que ces porteurs sont également loin d’utiliser le propre os du patient.

Produits sanguins
Un autre domaine d’intérêt en biotechnologie est l’utilisation de produits sanguins tels que les gels plaquettaires prélevés dans le sang du patient. Ce matériau semblable à un gel est créé en isolant une concentration de plaquettes, qui sont des facteurs de coagulation importants; du propre sang du patient. Le gel plaquettaire contient de nombreux facteurs de croissance qui peuvent aider à la formation osseuse et peuvent jouer un rôle clé dans la formation et la maturation de la fusion vertébrale osseuse. L’avantage de l’utilisation de gels plaquettaires est qu’ils sont facilement retirés du sang du patient avec très peu de complications. L’inconvénient majeur est qu’ils ne contiennent pas de protéines ostéoinductrices, ce qui signifie qu’ils ne sont pas assez puissants stimulants pour induire la formation osseuse. Ils peuvent être utilisés comme prolongateurs de greffe mais pas comme substituts de greffe. Tous les produits discutés ci-dessus ne se sont pas révélés aussi efficaces que l’utilisation de l’os autogène du patient pour la fusion spinale. Ils sont tous considérés comme des prolongateurs de greffe et peuvent compléter la propre greffe osseuse du patient, mais ne doivent pas être utilisés à la place de son propre os.

Protéines morphogénétiques osseuses
La catégorie suivante de produits est appelée facteurs de croissance et de différenciation. Ce sont des stimulants très puissants pour la formation osseuse et peuvent être utilisés comme substituts de greffe. Ces protéines jouent un rôle clé dans le processus naturel de formation osseuse du corps et se trouvent naturellement sur les sites de fusion spinale. Ces protéines peuvent être produites, concentrées et placées dans le corps dans des zones où la formation osseuse est nécessaire et sont suffisamment puissantes pour stimuler la formation osseuse sans avoir besoin de prélever le propre os du patient. Ces protéines ont été découvertes par le Dr. Marshall Urist, chirurgien orthopédiste au Département de Chirurgie orthopédique de l’UCLA à Los Angeles, en Californie. Grâce à ses travaux révolutionnaires, il a découvert ces protéines et les a nommées protéines morphogénétiques osseuses, ou BMP.

Il existe plusieurs PGB différentes naturellement présentes dans le corps et beaucoup jouent un rôle essentiel dans la formation osseuse. Les protéines les plus prometteuses sont BMP-2 et BMP-7. Ces deux protéines ont été largement étudiées chez l’animal et l’homme avec des résultats très prometteurs. Les deux protéines ont montré qu’elles stimulent avec succès la fusion spinale de manière égale ou même supérieure à la greffe osseuse autogène. Ils accomplissent cela en stimulant les cellules « régulières » à se transformer en cellules formant des os. Cela entraîne à son tour une fusion spinale solide. Le BMP-2, le facteur de croissance le plus étudié, a montré qu’il obtenait des fusions rachidiennes plus rapides et avec des taux de réussite plus élevés lorsqu’il était utilisé seul par rapport à l’utilisation de la greffe osseuse autogène du patient. L’utilisation de BMP-2 dans les fusions de la colonne vertébrale éliminera la nécessité de prendre le propre os du patient ainsi que les effets secondaires et les complications potentielles de la procédure de greffe. BMP-2 a reçu l’approbation préliminaire de la FDA et sera très probablement le premier facteur de croissance disponible pour une utilisation générale chez les patients humains pour la fusion spinale.

rhBMP-2 a récemment reçu l’autorisation de la Food and Drug Administration (FDA) pour des utilisations spécifiques. Consultez votre chirurgien pour savoir si vous êtes candidat.

Commentaire de Iain Kalfas, MD

Cet article décrit brièvement mais avec précision l’état actuel de la technologie de fusion osseuse et son application à la chirurgie de la colonne vertébrale. Bien qu’une vaste expérience de l’utilisation de l’autogreffe ait démontré des résultats réussis dans la réalisation d’une fusion spinale solide, les aspects négatifs de la récolte du propre os du patient ont conduit les chercheurs et les cliniciens à étudier de nouvelles façons moins invasives d’obtenir des résultats similaires. La recherche dans le domaine de la physiologie et de la biochimie osseuses progresse rapidement et, comme le souligne l’auteur, pourrait éventuellement aider à minimiser l’étendue des chirurgies majeures de fusion vertébrale à l’avenir.