Docteur oliver may
Docteur Nicolas Krantz
Docteur Jerôme Essig

Quoi de neuf sur la prothèse totale de la hanche ? 20/11/2016

Historique et évolution

L'arthroplastie totale de hanche est une réussite médicale. Depuis 40 ans, les progrès sont constants. Par exemple des voies d’abord réduites ont été mises au point pour améliorer la rapidité de récupération et limiter la durée d’hospitalisation et d’incapacité. De même, l’introduction de couples de friction « dur–dur » (céramique ou métal) avait pour objectif de réduire la production de débris d’usure afin de diminuer la fréquence des descellements aseptiques consécutifs aux granulomes à corps étrangers. La fixation des implants à l'os reste un défi permanent même si la fixation sans ciment moderne semble avoir atteint sa maturité, les facteurs de succès de la fixation primaire (dessin prothétique) et secondaire (traitement de surface) ayant été parfaitement identifiés.

Cependant la prothèse scellée comportant un frottement métal–polyéthylène dans ses différentes versions constitue toujours le modèle de référence de par son ancienneté. Mais ce type d’arthroplastie est soumis à trois types de complications : les luxations à court terme, l’usure et le descellement à long terme. Le taux d’échec par usure est d’autant plus élevé que le niveau d’activité est élevé, ce type de patient représentant actuellement une part croissante de la population bénéficiant d’une prothèse totale en France.

Aussi, plusieurs voies de recherche se sont engagées : soit l’amélioration du polyéthylène, soit son abandon au profit de couples « dur–dur ». Enfin, l’analyse des registres d’arthroplasties montre que les luxations, si elles sont itératives, constituent une des premières causes de reprise, notamment chez les sujets âgés de plus de 70 ans. L’introduction de la double mobilité, concept français, a prouvé son efficacité dans la prévention des luxations et a pris un essor considérable au cours des cinq dernières années. Le but du présent travail est d’éclairer les lecteurs sur ces différentes innovations, en leur fournissant les éléments pour leur permettre d’acquérir une opinion objective, dépassant les modes pour ne retenir que les réels progrès pour les patients.

La pth actuelle

1. Mode de fixation et matériaux des implants

1.1. Fixation de la pièce fémorale

Les taux de succès des prothèses cimentées sont très bons mais le matériau du pivot fémoral et son traitement de surface sont décisifs pour la fixation à long terme. Le titane a été progressivement abandonné pour les pièces fémorales cimentées, au profit de l’acier inoxydable et des alliages de chrome cobalt (CrCo).
Deux conceptions s’opposent sur la méthode de cimentation sans qu’aucune n’ait prouvé sa supériorité : (1) soit une tige assez fine pourvue d’un manteau de ciment épais de conception anglo-saxonne, (2) soit le French paradox, c’est-à-dire une tige très remplissante, le ciment en couche fine plus ou moins discontinue, assurant le comblement entre le métal et l’os cortical.

La fixation sans ciment a été développée pour éliminer l’interface supplémentaire créée par le ciment (en théorie responsable de la « maladie du ciment »), en vue d’obtenir une fixation osseuse directe. La fixation primaire, et donc la prévention des douleurs de cuisse observées avec les dessins des années 1980, dépend de la géométrie (idéalement autostable en enfoncement et en rotation) privilégiant une forme plutôt quadrangulaire. Les progrès décisifs ont été faits sur la fixation secondaire avec l’apport de l’hydroxyapatite. Apposée à la surface de la prothèse par projection par une torche à plasma, elle accélére la repousse osseuse secondaire, elle facilite et étend l’ostéointégration. Elle prévient ainsi les douleurs de cuisse et
« gomme » les petites imperfections de la préparation chirurgicale. L’hydroxyapatite n’est pas indispensable à tous les dessins de pièces fémorales, mais elle est particulièrement utile pour les pivots dont la géométrie assure une moins bonne stabilité initial.

1.2 Fixation des cupules

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La fixation des composants acétabulaires (cimentée ou non) n’a pas profité des mêmes progrès :
  • pour la fixation cimentée, les techniques modernes de cimentation ont eu un faible impact sur la pérennité de la fixation ;
  • la fixation sans ciment est régulièrement obtenue avec des cupules impactées à force dans l’os, majoritairement en alliage de titane, de forme hémisphérique comportant un traitement de surface variable (microbilles, treillis, macrostructures, avec ou sans hydroxyapatite).

Le problème des cupules sans ciment est celui de l’usure, inévitable et rapide lorsque du polyéthylène y est fixé pour agir comme couple de frottement. Ces composants sont
particulièrement sensibles à l’usure qui peut conduire comme pour le fémur au descellement d’une cupule parfaitement fixée. Fixé par du ciment à l’acétabulum, le polyéthylène dispose
d’une meilleure résistance à l’usure que lorsqu’il est fixé par l’intermédiaire d’une cupule sans ciment. Son épaisseur plus importante, l’absence de micromouvements entre le
polyéthylène et le ciment contribuent à expliquer cette meilleure résistance.

En fait, l’utilisation de cupules fixées sans ciment est indispensable si l’on souhaite utiliser un couple « dur–dur », expliquant l’engouement que ces modèles suscitent actuellement.

Il est en effet déconseillé de fixer avec du ciment une cupule céramique ou métallique, des descellements étant alors observés précocement. Cependant, la pièce acétabulaire d’un couple métal–métal peut être fixée par du ciment à condition d’interposer une armature métallique. Cela constitue un avantage en faveur du couple métal–métal puisqu’il peut être utilisé sur des révisions ou des malformations acétabulaires pour lesquelles une cupule impactée ne peut obtenir une stabilité primaire.

2. Les couples de frottement

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2.1 Le polyéthylène

Le polyéthylène reste le matériau le plus utilisé en raison de son faible coût et de sa facilité de fabrication. Contrairement aux pays anglo-saxons, les cupules cimentées en polyéthylène restent en France, et à juste titre, encore très largement utilisées. En effet, la fixation cimentée du polyéthylène directement dans l’os assure une meilleure résistance à l’usure, par rapport à une fixation dans une cupule métal-back sans ciment, du fait d’une plus grande épaisseur et de l’absence de micromouvements grâce à la fixation cimentée. Cependant, même idéalement fixé par du ciment au pelvis et avec une épaisseur suffisante, le polyéthylène est soumis à des phénomènes d’usure, d’autant plus précoces que le sujet est plus actif. Pour améliorer la résistance à l’usure d’un couple comportant du polyéthylène, certains associent une tête en céramique d’alumine. Si in vitro la résistance du couple alumine–polyéthylène est meilleure que celle du couple metal–polyéthylène, il n’y a pas d’étude contrôlée permettant d’affirmer aujourd’hui le même bénéfice in vivo. Il apparaît cependant raisonnable d’associer une tête en céramique d’alumine lorsque l’on utilise du polyéthylène chez un sujet jeune et actif. L’autre solution est la réticulation du polyéthylène, obtenue par irradiation, elle donne in vitro et à court terme une meilleure résistance à l’usure. La réticulation, délicate à mettre en oeuvre, justifie un contrôle optimal du processus de fabrication. Ce type de polyéthylène, s’il voit sa résistance à l’usure confirmée avec le temps permettra de renforcer l’usage du polyéthylène cimenté et de maintenir les indications du polyéthylène fixé dans un métal back sans ciment dont les taux d’usure excessifs ont conduit à leur abandon progressif.

2.2 La céramique

Le couple céramique–céramique d’alumine présente d’excellentes qualités tribologiques : usure très faible, caractère bioinerte des débris d’usure. Il a cependant deux facteurs
limitants :
  • la fixation du composant acétabulaire en céramique requiert un métal-back disposant d’une excellente capacité de fixation. Ce qui limite l’usage de la céramique aux arthroplasties pour lesquelles l’acétabulum est peu déformé (excluant nombre de reprises et de chirurgies primaires pour malformation de la hanche) et explique en partie les déboires de la fixation des premières générations de cupule céramique;

  • le risque de fracture d’implant (fracture de tête ou d’insert), qui est évalué à 2/1000.

    L’excellente résistance à l’usure de la céramique d’alumine, amène à recommander son usage chez les sujets les plus actifs.

2.3. Le frottement métal–métal

Les implants à couple métal–métal (en gros ou petits diamètres) ont été réintroduits à la fin des années 1980 après avoir été largement utilisés dans les années 1950 et 1960. Ils
sont constitués d’un alliage de chrome et de cobalt, un taux élevé de carbone apparaissant souhaitable pour une meilleure résistance à l’usure. Le choix du métal en frottement
est déterminant comme le montrent les rares cas de métallose rapportés dans la littérature, pour la plupart liés à de mauvais appariement des implants, des effets came ou une tribologie
défectueuse. Une hypersensibilité aux métaux, via une réaction immuno-allergique retardée de type IV, pourrait être responsable d’une ostéolyse et d’un descellement des implants à frottement métal–métal. Cependant, cette complication très rare (moins de 1/1000) pourrait être autant la cause que la conséquence du descellement. Les prothèses utilisant un couple de frottement métal–métal disposent d’une excellente résistance à l’usure, amenant à privilégier leur usage chez les sujets les plus actifs. Une inconnue reste la tolérance de l’organisme à la production d’ions par l’interface de friction. Ceux-ci sont éliminés par les urines, ce qui permet une surveillance par des dosages sanguins et urinaires du chrome et du cobalt. De même, en fonctionnement normal, le taux d’ion produit est extrêmement faible et comparable à celui d’une prothèse de genou cimentée comportant un couple de frottement métal–polyéthylène.
Le couple métal–métal ne pose pas de problème de fixation lorsque l’on utilise une cupule sans ciment et il peut être fixé par du ciment dans une armature métallique en cas de déformation de l’acétabulum ou de chirurgie de reprise chez un sujet jeune pouvant ainsi bénéficier d’un couple résistant à l’usure.

Ce couple a récemment été utilisé avec des têtes prothétiques de grands diamètres, mais celles-ci ont augmenté la force corrosive au niveau de leur cône morse de fixation, provoquant des réactions aux débris libérés par le métal. Aussi, il est actuellement recommander d'utiliser ce couple uniquement dans des faibles diamètres (28 et 32).

3. Luxation, double mobilité et prothèse avec couple de grand diamètre

3.1. Les luxations

Les luxations, dont la fréquence oscille entre 0,5 et 4%, constituent, lorsqu’itératives, une cause fréquente de reprise des prothèses totales de hanche. Une analyse exhaustive de la littérature par la Cochrane Library écarte la voie d'abord comme facteur de luxation. Pour limiter le risque d’instabilité, deux axes de recherche se sont développés :
  • l’augmentation du diamètre du couple prothétique, puisque le déplacement pour observer une luxation augmente avec le rayon du couple de frottement. De plus, l’augmentation du diamètre autorise une augmentation du débattement (mobilité autorisée par la prothèse avant que ne survienne une limitation en butée ou « effet came » entre la cupule et le col prothétique). Cette augmentation de mobilité est utile lorsque l’arthroplastie est implantée chez un sujet ayant une forte demande de mobilité (à titre d’exemple une tête de 32mm autorise un angle de débattement de seulement 128◦). Mais cette augmentation du diamètre n’est applicable en l’état que pour le métal–métal, puisque les risques d’usure ou de fracture limitent les possibilités respectivement pour le polyéthylène et la céramique ;

  • l’utilisation des composants cupules à double mobilité développée ci-après.

3.2. La double mobilité

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Conçue par Gilles Bousquet dès 1975, elle a connu un essor important à la suite du passage du brevet dans le domaine public et lorsque la fixation secondaire (par repousse osseuse sur la surface prothétique) des cupules métal-back est devenue fiable avec l’apport de l’hydroxyapatite. Ce type de cupule est indiqué chez les patients ayant un risque élevé de luxation : âge élevé (> 70 à 75 ans), pathologies neurologiques, alcoolisme, faible trophicité musculaire, reprise de prothèse, pathologie tumorale. Des problèmes d’usure sont survenus au début de l’expérience car l’état de surface et la géométrie du col prothétique interviennent aussi dans les phénomènes d’usure, amenant à privilégier des cols lisses dépourvus d’encoche d’extraction. Malgré un taux d’usure et de survie comparable au polyéthylène fixe, le risque de luxation intraprothétique (2%), propre à ce type d’implant, doit rendre leur indication prudente notamment chez les sujets jeunes et actifs. En revanche, il est possible de recommander leur usage en raison de leur excellente stabilité dès qu’il s’agit d’une hanche à risque comme détaillé plus haut.

3.3. Augmentation du diamètre de tête prothétique

L’augmentation du débattement et la prévention des luxations ont conduit, grâce à l’arrivée des couples dur–dur et la réticulation du polyéthylène, à l’émergence des couples de friction de grand diamètre (> 32 mm). Les têtes en céramique ont une gamme allant jusqu'à 40 mm voire plus. Outre la prévention des luxations et une meilleure amplitude de mobilité, l’augmentation du diamètre permet aussi d’améliorer en théorie la proprioception et d’obtenir un schéma de marche proche de la normale.

Dans certaines conditions favorables (âge, abord réduit, absence de complication) la marche peut être rétablie très rapidement (ici 5ième jour post opératoire).

4. Les voies d’abord des prothèses totales de hanche

Le débat autour des voies d’abord dites « mini-invasives » a récemment mis en émoi la communauté orthopédique. Grâce à un « marketing » efficace, ces voies étaient réputées apporter une récupération fonctionnelle quasi immédiate faisant passer l’arthroplastie de hanche dans le domaine de la chirurgie ambulatoire. Ces techniques visent à améliorer les paramètres objectifs importants que sont saignement (nécessité de transfusion), durée d’hospitalisation, rapidité de reprise de l’activité professionnelle. En fait, aucune n’étude contrôlée n’a pour l’instant démontré un quelconque avantage; mais en attendant les preuves scientifiques, ces voies réduites sont largement diffusées. Finalement, un avantage évident était la réduction de la taille de la cicatrice qui passait de 20 à 10 cm ou moins. Toutes les voies d’abord peuvent être pratiquées par des incisions réduites (10 cm ou moins), avec des difficultés ou impératifs à respecter pour :
  • le modèle de prothèse (certaines voies ne permettant pas facilement la mise en place de tout type de pivot) ;

  • la matière matériel ancillaire (la voie antérieure réclamant l’usage d’une table orthopédique) ;

  • les risques potentiels spécifiques (ossifications pour la voie antéro-latérale, instabilité pour la voie postéro-latérale).

Pour parler de « mini-invasif », il faut plus considérer les lésions musculaires et/ou capsulo-ligamentaires que la longueur de la cicatrice, paramètre purement cosmétique. À ce titre, la double voie de Berger qui avait été à l’origine du débat donnait finalement plus de lésions musculaires qu’une voie postérieure
réduite dans une étude cadavérique contrôlée. Seule la voie antérieure sur table orthopédique apporte peut-être un bénéfice en terme de respect musculaire, mais cela ne s’est pour l’instant
pas traduit par un bénéfice direct pour le patient dans une étude contrôlée.
Ces voies d’abord réduites ne sont pas exemptes de complications et dans certaines séries leur fréquence est très nettement augmentée par rapport à une voie classique : complications intraopératoires comme des fractures, des lésions cutanées ou musculaires, postopératoires dominées par les malpositions exposant aux luxations et à l’effet came réduisant les amplitudes de mobilité. L’assistance informatique, qui permet en théorie d’améliorer la sécurité de pose, devrait idéalement être couplée aux voies d’abord réduites en permettant de diminuer la courbe d’apprentissage qui est inversement proportionnelle à la longueur de la cicatrice. Il existe en fait des contre-indications aux voies d’abord réduites : obésité, antécédents de chirurgie multiples ou d’ostéotomie, dysplasie sévère, révision d’implants. . .. Pour l’instant, hormis l’aspect cosmétique, la réduction de la taille des voies d’abord n’a pas montré d’avantage fonctionnel important pour les patients. Il faut attendre le résultat d’études comparatives entre les différentes voies d’abord sur des critères de jugement à court terme. Cependant, il faut garder en mémoire que le bon positionnement des implants est le facteur de succès à long terme de l’arthroplastie et que des arguments cosmétiques ou fonctionnels à court terme ne justifient pas que l’on risque leur sacrifice.

En conclusion

L’arthroplastie de hanche a beaucoup évolué depuis deux décennies. Certaines options n’ont pas tenu leurs promesses, tandis que d’autres, comme la double mobilité ou le verrouillage des pivots de reprise, ont déjà passé l’épreuve du temps avant de s’imposer dans la communauté orthopédique. Il est classique d’attendre au moins dix ans avant de conclure sur la validité d’un choix en matière d’arthroplastie de hanche. Certaines nouveautés comme le frottement à couple céramique ou métal ont atteint cette maturité, mais les efforts de surveillance et un plus long recul sont nécessaires avant de conclure définitivement sur l’apport de ces matériaux. À ce titre, le polyéthylène du fait de sa simplicité de mise en œuvre apparaît (peut-être à tort) comme une solution plus sage. En fait, ce matériau doit lui aussi subir des contrôles rigoureux des processus de fabrication car de minimes variations ont été à l’origine de catastrophes et cette affirmation sera encore plus fondée pour les polyéthylènes réticulés dont les différentes versions témoignent des incertitudes persistantes sur les choix techniques. Cette validation par le temps est encore plus indispensable pour le resurfacage et les voies d’abord réduites dont l’introduction est très récente.

Pour en savoir plus

Influence de la géométrie et de l’état de surface sur le devenir des prothèses de hanche non cimentées : analyse de la littérature orthopédique de 1980 à 2004 » H.MIGAUD, Y.PINOIT,S.HERENT, M.SOENEN,F.BACHOUR, O.MAY,P.LAFFARGUE, O.DUHAMEL,P.DEVOS , Rev Chir Orthop Reparatrice Appar Mot. 2005; 91, supp 6 :3S115

Meta-analyse : les prothèses de hanche non cimentées. Effet de surface physique et biologique » H.MIGAUD, Y.PINOIT,S.HERENT, M.SOENEN,F.BACHOUR, O.MAY,P.LAFFARGUE, O.DUHAMEL, Prothèse Totale de Hanche, les Choix, J.Puget, Cahiers d’enseignement de la SOFCOT (90), 22-35, ed ELSEVIER.

Planification préopératoire des Prothèses Totales de Hanche » J.PUGET,O.MAY, JM.LAFOSSE, Prothèse Totale de Hanche, les Choix, J.PUGET Cahiers d’enseignement de la SOFCOT (90), 151-60, ed ELSEVIER.

- « Quelle est la fiabilité du plan pelvien antérieur pour guider la pose d’une cupule avec assistance informatique ? Variation de son orientation à propos de 106 cas » Y.PINOIT, O.MAY, J.GIRARD, T.ALA EDDINE, H.MIGAUD, Rev Chir Orthop Reparatrice Appar Mot. 2006; 92, 3S25-3S31

Fiabilité limitée du plan pelvien antérieur pour l'implantation assistée par informatique de la cupule d'une prothèse totale de hanche » Rev Chir Orthop. Y.PINOIT, O.MAY, J.GIRARD, T.ALA EDDINE, H.MIGAUD 2007 Sep;93(5):455-60

- « Résultats de couple de frottement métal-métal en grand diamètre au cours des arthroplasties totales de hanche : avantages et inconvénients » H.MIGAUD, J.GIRARD, O.MAY, A.JOBIN, Y.PINOIT, P.LAFFARGUE, C.DELAUNAY, Rev chir orthop 2007, 93 : 288-312.

-« Les arthroplasties de hanche aujourd’hui : principaux matériaux, voies d’abord »
Henri Migaud, Julien Girard, Olivier May, Marc Soenen, Yannick Pinoit, Philippe Laffargue, Gilles Pasquier. Revue du Rhumatisme 76 (2009) 367–373