1 Abstracts in German, French, Italian, Spanish, Japanese,and Russian are printed at the end of this supplement.

Effet d’une stabilité mécanique sur laconsolidation de fracture − derniersrésultats

Michael Jagodzinski, Christian Krettek

Hannover Medical School, Hannover, Germany.

Résumé

Les effets d’une stabilité mécanique et d’une sti-mulation mécanique ont été étudiés à fond in vivoà l’aide d’une grande variété de modèles et stimu-lateurs animaliers. Des premiers résultats avaientmis en évidence que la stimulation ne contribue pasde manière significative à la consolidation osseuse.Néanmoins, des stimulateurs externes plus rigides,efficients malgré une formation accrue de cals, ontrécemment permis d’établir une contribution de lastimulation mécanique durant la période initiale deconsolidation osseuse. Mais ces études montrentégalement que des mouvements de la même enver-gure empêchent l’union des fragments osseux durantla dernière phase de consolidation de fracture.

Au niveau cellulaire, la plupart des essais ontutilisé des systèmes de culture cellulaire bidimen-sionnels pour étudier les réactions de différentsphénotypes cellulaires à la stimulation mécanique,la contrainte de cisaillement et la pression hydros-tatique. La prolifération et la différentiation cel-lulaires sont clairement modifiées par ces stimuli,mais la réaction dépend du type de cellule, de lamagnitude de la contrainte et des cofacteurs appli-qués. Récemment, des cultures cellulaires tridimen-sionnelles dans des bioréacteurs mécaniques ontété utilisées pour étudier les réactions des cellulesstromales de la moelle osseuse. Ces essais indiquentque le stimulus prédominant pour la proliférationest l’irrigation sanguine. La stimulation mécanique

agit sur la différentiation et son effet dépend de lamagnitude de la contrainte ainsi que du phénotypecellulaire.

Par conséquent, les implants d’aujourd’hui doi-vent être appliqués de sorte à supporter un maxi-mum d’irrigation sanguine au niveau du site de lafracture. Pendant la période précoce, l’ostéosyn-thèse devrait faciliter les micro-mouvements desfragments si une consolidation secondaire est sou-haitée. En même temps, la congruence articulaireet les positions axiale et rotationnelle doivent êtrepréservées. Durant la période finale de la consoli-dation, le mouvement dans le cal calcifiant devraitrester limité, ce qui est obtenu naturellement par larigidité croissante liée à l’ossification du cal.

Mots-clés: stimulation de la moelle osseuse; contrain-te mécanique; contrainte; stabilité fracture

Aspects moléculaires de la consolidationosseuse: quelles sont les moléculesdéterminantes?

Eleftherios Tsiridis, Neil Upadhyay,Peter V. Giannoudis

Academic Department of Trauma and OrthopaedicSurgery, St James’s University Hospital, BeckettStreet, Leeds, UK.

Résumé

La consolidation osseuse est un processus phy-siologique complexe impliquant une interactioncoordonnée entre les cellules hématopoïétiques etimmunitaires dans la moelle osseuse, en conjonc-tion avec des précurseurs cellulaires vasculaires etsquelettiques. Des facteurs multiples règlent cettecascade d’événements cellulaires affectant desstades différents de la lignée ostéoblaste et chon-droblaste au cours des processus de migration, proli-

Base scientifique de la consolidation de fracture −une mise à jour1

1 Traduit en français par Syntax Übersetzungen AG,Zürich, Switzerland

Injury, Int. J. Care Injured (2007) 38S1, S121—S126

www.elsevier.com/locate/injury

0020–1383/$ — see front matter # 2007 Published by Elsevier Ltd.doi:10.1016/j.injury.2007.02.019

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fération, chimiotactisme, différentiation, inhibitionet synthèse de protéine extracellulaire. Comprendreclairement les voies cellulaires et moléculaires dansla consolidation osseuse est non seulement essen-tiel pour faire avancer le traitement de fracturemais aussi pour approfondir notre connaissancedes mécanismes impliqués dans la croissance et laréparation du squelette ainsi que des mécanismesde vieillissement. Le présent article présente unevue d’ensemble des molécules intervenant dansla consolidation osseuse, y compris les autacoïdesostéogéniques et les molécules inhibitrices, ainsique leurs interactions et mécanismes synergétiquespossibles au cours du processus de consolidation.

Mots clés: consolidation osseuse, molécules inhibi-trices BMP, ostéoblastes, TGF

Le rôle des cellules souchemésenchymateuses dans le maintien etla réparation osseuse

Robert Bielby1, Elena Jones1, Dennis McGonagle1, 2

1 Leeds Institute of Molecular Medicine, St James’sUniversity Hospital, Leeds, UK

2 Academic Unit of Musculoskeletal Disease, ChapelAllerton Hospital, Leeds, UK

Résumé

Le maintien d’une masse osseuse stable à l’âgeadulte, suite à une croissance rapide du squelettedurant l’enfance, est le résultat d’un équilibre soi-gneusement contrôlé entre les activités des cellulesde formation osseuse (ostéoblastes) et de résorptionosseuse (ostéoclaste).

Bien que le remodelage du squelette se poursuivetout au long de la vie adulte, le bilan de la formationet de la résorption de la masse osseuse est nul chezles individus sains. Dans les phases ultérieures dela vie la masse osseuse commence à diminuer carla résorption est supérieure à la formation, toutparticulièrement chez les femmes après la méno-pause, entraînant ainsi une augmentation du risquede fracture.

Les actions opposées de ces deux types de cellulessont régies par des interactions moléculaires donton pense qu’elles sont influencées par les cellulesprécurseurs de la lignée ostéoblaste, les cellulessouche mésenchymateuses (CSM). En plus de larégulation de l’homéostasie normale du squelette,les CSM jouent un rôle important dans la réparation

des fractures. Les fractures ou lésions osseuses dé-clenchent toute une série de processus cellulaireset moléculaires qui commencent par la formationd’hématome et une cascade inflammatoire contrô-lant les activités des CSM, menant finalement à laconsolidation osseuse et au rétablissement de l’in-tégrité du squelette.

Malgré les efforts considérables faits pour mieuxcomprendre la biologie osseuse, les données dispo-nibles sur le rôle des CSM in vivo dans le maintiende l’intégrité squelettique ou la réparation defractures sont étonnamment très limitées. Cesdernières années, l’importance déterminante desthérapies anaboliques de l’ostéoporose impliquantune diminution substantielle de la masse osseuse auregard de l’efficacité de la classe médicamenteusedes bisphosphonates a installé fortement la biologieMSC dans l’agenda scientifique.

Bien que la biologie des cultures CSM bénéficied’une compréhension raisonnable, la biologie desCSM in vivo, aussi bien dans le domaine du remode-lage osseux que dans la réparation de fractures, esttoujours assez mal appréhendée. La caractérisationrécente des phénotypes de CSM in vivo et la capa-cité de purifier ces cellules de manière prospective,ouvrent de nouvelles perspectives de recherche pourune meilleure compréhension du rôle des CSM dansle remodelage osseux. Le présent article a pourobjectif de revoir la biologie osseuse et de fracturedu point de vue des progrès récents dans la compré-hension des CSM et de souligner les déficits majeursdans nos connaissances actuelles.

Mots clés: cellule souche mésenchymateuse, os,fracture, liaison

Greffes osseuses synthétiques etréparation osseuse

Joshua S Carson, Mathias PG Bostrom

Division of Research, Hospital for Special Surgery,535 East 70th Street, New York, NY

Résumé

Depuis plus de 100 ans, la technique des greffes syn-thétiques est utilisée pour le traitement des pertesde substance et fractures osseuses. Elle représenteun outil clé dans le domaine des traitements d’im-portantes pertes de substance osseuse, et leur rôleen tant que substituts potentiels pour les greffesosseuses humaines ne cesse de croître. La production

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commerciale de greffes ostéoconductrices a recoursà des matériaux variés, y compris des céramiques (àla fois bioactives et bioinertes) et des polymères sé-lectionnés, qui présentent tous des avantages et desinconvénients. Les greffes de substitution osseuses,actuellement utilisées avant tout comme conduitsostéoconducteurs pour la croissance, évolueronttrès probablement, corrélativement à l’orientationde la recherche dans le domaine des biomatériaux,vers des systèmes de délivrance de traitementsbiologiques de fractures intégrant les matériauxmatriciels actuels et futurs.

Mots clés: os; traitements de fractures; biomaté-riaux; greffes, matrices; substituts de greffes os-seuses; céramiques; ostéoconduction.

Facteurs de croissance − produits BMP,DBM et couches leuco-plaquettaire:y a-t-il des différences confirmées entreeux?

Christian JH Veillette, Michael D McKee

Division of Orthopedic Surgery, Department ofSurgery, University of Toronto, Canada

Résumé

Des progrès dans la compréhension de la répara-tion osseuse et l’amélioration de la biotechnologieont conduit à l’introduction de stratégies nou-velles pour les chirurgiens orthopédistes afin decontrôler et de moduler la consolidation osseuseà l’aide de facteurs de croissance. Pourtant, denombreux chirurgiens orthopédistes restent de-mandeurs de références supplémentaires quantaux matériaux qui possèdent ces propriétés et leurrôle thérapeutique dans la gestion de problèmesdu squelette tels que fractures, pseudarthrosesd’os longs fracturés et fusion vertébrale. Toutparticulièrement les différences entre les facteursostéoconducteurs synthétisés par recombinaisongénétique ou dérivés d’une matrice osseuse démi-néralisée ou du plasma riche en plaquettes doiventêtre clarifiées.

Mots clés: facteurs de croissance, protéines mor-phogénétiques osseuses, matrice osseuse déminéra-lisée, plasma riche en plaquettes, consolidation defracture, pseudarthrose d’un os, fusion vertébrale

Technologies nouvelles pour unemeilleure réparation osseuse

T. William Axelrad, Sanjeev Kakar, Thomas A Einhorn

Department of Orthopedic Surgery, Boston Univer-sity Medical Center, Boston, USA

Résumé

Bien que la consolidation de fracture soit unprocessus biologique bien optimisé aboutissant àla consolidation osseuse complète, environ 10 à20% des fractures présentent une consolidationperturbée ou retardée, et ces fractures peuventbénéficier de l’emploi de biotechnologies pouraméliorer la réparation osseuse. Il s’est avéré queles molécules de signalisation de peptides tels queles protéines morphogénétiques osseuses stimulentla consolidation de fractures fraîches, d’absencede consolidation osseuse et de fusions vertébrales,et leurs effets secondaires semblent être minimes.D’autres facteurs de croissance sont étudiés àl’heure actuelle quant à leur application locale,tels que le GDF-5 (facteur-5 de croissance et dedifférentiation), le VEGF (facteur de croissancede l’endothélium vasculaire), le TGFβ (facteur decroissance transformant bêta) et le PDGF (facteurde croissance dérivé des plaquettes). Les moléculescomme les agonistes des récepteurs de la prosta-glandine E et le peptide apparenté à la thrombine,TP508, se sont révélées prometteuses dans desmodèles animaliers de réparation de fracture. Lathérapie génique basée sur différents facteurs decroissance ou combinaisons de facteurs peut éga-lement être utile dans la réparation de fractures,tout particulièrement dans la mesure où de nou-velles méthodes de délivrance ne nécessitant pasde vecteurs viraux sont développées. La thérapiesystémique utilisant des agents comme l’hormoneparathyroïdienne (PTH), l’hormone de croissance(GH) et les inhibiteurs d’HMG-CoA reductase faitégalement l’objet d’études de recherche. L’emploide ces technologies reconnues comme d’autressures et efficaces deviendra partie intégrante dustandard de soin de lésions osseuses.

Mots clés: réparation de fracture, protéine mor-phogénétique osseuse, hormone parathyroïdienne,inhibiteurs d’HMG-CoA reductase, absence deconsolidation osseuse, agoniste de récepteur EP2,agonistes de récepteur EP4, facteur de croissancetransformant β, facteur de croissance dérivé desplaquettes, TP508, facteur de croissance de l’en-dothélium vasculaire, thérapie génique

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Etat actuel et potentiel d’améliorationde la consolidation osseuse à l’aide de lananotechnologie

George Stylios1, Taoyu Wan1, Peter Giannoudis2

1 Heriot-Watt University, Galashiels, UK2 Academic Department of Trauma & Orthopaedic

Surgery, University of Leeds, UK

Résumé

Cet article présente une vue d’ensemble de l’étatactuel des systèmes matériels d’ingénierie tissu-laire utilisés pour la consolidation osseuse. Desprocessus variés de fabrication ont été développésaboutissant à des substrats d’implant poreux quipeuvent répondre à des problèmes cliniques jus-qu’ici sans solution. Les propriétés mécaniques etles performances biomédicales de ces systèmes debiomatériaux sont évaluées dans le contexte de laconsolidation osseuse. Une matrice optimale pourles applications d’ingénierie tissulaire osseuse doitêtre biocompatible et servir de modèle 3D pour lacroissance osseuse in vitro et in vivo ; de plus, sesproduits de dégradation doivent être non toxiqueset facilement excrétés par le corps. Pour répondreà ces objectifs, les matrices doivent consister enun réseau interconnecté poreux basé sur une microou nano-échelle afin de permettre le transportétendu de liquides biologiques à travers les poresqui déclenchera l’envahissement osseux, la migra-tion cellulaire, l’envahissement tissulaire et enfinla vascularisation.

Mots clés: porosité, envahissement osseux, matrice,nanocomposites

Greffe osseuse autologue prélevée de lacrête iliaque: doit-elle vraiment resterle standard absolu pour le traitementdes défauts de consolidation?

MK Sen, T Miclau

Department of Orthopaedic Surgery, University ofCalifornia at San Francisco, San Francisco GeneralHospital, San Francisco, USA

Résumé

Les pseudarthroses représentent des complicationscourantes de fractures d’os longs avec une préva-lence comprise entre 2,5 et 46%, en fonction de lalocalisation et de la gravité de la lésion osseuse, dutissumouetdes structuresvasculaires.Le traitementdes pseudarthroses d’os longs prend en compte labiologie de la réparation de fractures et celle direc-tement liée de la stabilité mécanique de la fixationde la fracture. Le traitement des pseudarthroses atraditionnellement intégré l’addition d’autogreffesprélevées de la crête iliaque afin d’améliorer laconsolidation osseuse. Néanmoins, de nombreusesétudes portent sur la morbidité associée au prélève-ment de la greffe ainsi que sur les alternatives tellesque l’aspiration de moelle osseuse, plasma richeen plaquettes, allogreffes et céramiques. De plus,des progrès dans la compréhension des mécanismescellulaires et moléculaires de réparation de fractureont entraîné l’emploi de facteurs de croissance telsque les protéines morphogénétiques osseuses pouraccélérer la consolidation osseuse. Le présent arti-cle reprend les avantages des greffes prélevées dela crête iliaque comparés à ceux d’autres modalitésdans le traitement des pseudarthroses.

Mots clés: greffe osseuse prélevée de la crête ilia-que, substituts de greffes osseuses, consolidationosseuse de fracture, pseudarthrose

La consolidation osseuse peut-elleêtre accélérée? Analyse critique de lalittérature

Peter Giannoudis1, Spyridon Psarakis1,George Kontakis2

1 Department of Trauma & Orthopaedics, Schoolof Medicine, University of Leeds, UK

2 Department of Trauma & Orthopaedics, Schoolof Medicine, University of Crete, Greece

Résumé

La caractérisation des médiateurs moléculaires ré-glant la réaction de consolidation depuis la dernièredécennie a largement agrandi nos connaissancesdanscedomaineauniveaumoléculaire.Aujourd’hui,il est évident que les mécanismes régissant la biolo-gie de la réparation et du remodelage osseux sontcomplexes et loin d’être compris intégralement.

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Plusieurs des molécules impliquées dans le processusde consolidation sont désormais disponibles dansle tableau clinique grâce aux progrès faits dans latechnologie de recombinaison génétique. Les preu-ves actuelles de leurs effets d’accélération de laconsolidation de fractures aussi bien dans les étudesexpérimentales que cliniques sont prometteuses.Néanmoins, malgré ces résultats plusieurs facteursexigent des analyses approfondies ainsi que la dé-termination du moment idéal pour l’administrationde ces molécules, le dosage le plus efficace et lesfacteurs qui influencent le manque de consistancedans les plans expérimentaux et modèles animaliersutilisés. De plus, les études de la phase III niveauI manquent dans les preuves disponibles. Avant dedisposer de ce genre d’études, il faut interpréter lesrésultats avec précaution.

Mots clés: Consolidation de fracture, accélération,facteurs de croissance, BMP

Consolidation osseuse de fracturesostéoporotiques: est-elle vraimentdifférente?Une perspective scientifique de base

Peter V Giannoudis1, Christopher Tzioupis1,Talal Almalki2, Richard Buckley2

1 Academic Department of Trauma & OrthopaedicSurgery, School of Medicine, University of Leeds,Leeds, UK

2 Division of Orthopaedic Trauma, University ofCalgary, Canada

Résumé

L’ostéoporose constitue un important problème desanté caractérisé par une diminution de la soliditéosseuse prédisposant les patients à un risque accrude fracture. Les os des patients atteints d’ostéopo-rose se distinguent des os de sujets normaux par leurcomposition minérale, leur contenu minéral et leurcristallinité. La mauvaise qualité des os ostéoporo-tiques expose le chirurgien à des décisions difficilesquant au choix du traitement approprié. Des effortsconsidérables ont été faits pour améliorer les thé-rapies susceptibles de préserver la masse osseuse,réduisant ainsi le risque de fracture.

La prise en charge conjointe de l’environnementlocal de la fracture en termes d’application de

facteurs de croissance, de matrices et de cellulesmésenchymateuses ainsi que d’administration systé-mique de produits favorisant la formation osseuse etla solidité des os est considérée comme une optionthérapeutique dont les résultats récents ont été trèsprometteurs. De façon étonnante: la consolidationosseuse en cas d’ostéoporose a suscité moins d’in-térêt. La consolidation de fracture est un processuscomplexe de régénération osseuse qui implique unesérie bien orchestrée d’événements biologiquesselon une séquence définie dans le temps et dansl’espace pouvant être affectés à la fois par des fac-teurs biologiques, tels que l’âge et l’ostéoporose,et par des facteurs mécaniques, tels que la stabilitéde l’ostéoporose. Des études courantes se concen-trent surtout sur la prévention de fractures dues àl’ostéoporose. Ces dernières années, la littératurespécialisée a mis en évidence que la consolidationosseuse d’os touchés par l’ostéoporose est diffé-rente, pouvant avoir des influences importantessur l’évaluation des effets de nouveaux traitementsde l’ostéoporose sur la consolidation de fractures.Néanmoins, le mécanisme de cette influence del’ostéoporose sur la consolidation osseuse n’a pasencore été élucidé et les preuves cliniques man-quent toujours.

Mots clés: consolidation de fracture, accélération,ostéoporose, cellules souche mésenchymateuses,facteurs de croissance

Ostéogenèse en distraction etpseudarthrose au niveau du sitede jonction: y a-t-il une optionthérapeutique idéale?

Nikolaos Giotakis, Badri Narayan,Selvadurai Nayagam

Department of Trauma & Orthopaedics, RoyalLiverpool and Broadgreen University Hospital,Liverpool, UK

Résumé

Les sites de jonction sont créés par l’applicationd’une technique classique de transfert osseux dansle cadre de la prise en charge de pertes de masseosseuse. La fusion osseuse peut constituer un facteurlimitant dans la durée du traitement. Les stratégiesd’amélioration de la fusion se sont concentrées sur

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les mesures chirurgicales et notamment la techni-que de coaptation immédiate des bords du déficitsegmentaire lié au processus de raccourcissementradical afin d’empêcher la couverture fibrocartila-gineuse des extrémités osseuses durant le transfert.Cette procédure a eu le plus grand succès en cequi concerne la consolidation osseuse, mais seseffets sur la vascularité du membre restent limités.D’autres techniques d’amélioration de la consoli-dation osseuse sont la compression, l’alternancecompression-distraction et les greffes osseuses, quiaboutissent toutes à la fusion osseuse à des degrésdifférents. L’intérêt des stimulateurs externes et desprotéines morphogéniques osseuses reconnu pour laconsolidation de fracture et même la formation derégénérats, n’a jamais été confirmé au niveau dessites de jonction.

Mots clés: ostéogenèse en distraction, transfertosseux, Ilizarov, site de jonction, tibia