genou entorse ligament croisé

La reconstruction chirurgicale du ligament croisé antérieur (LCA) a atteint depuis plusieurs années une phase de maturité. Nous disposons maintenant de techniques fiables et reproductibles. A coté des greffes de tendon rotulien, véritable "étalon or" de cette chirurgie, l'emploi des tendon ischiojambiers connaît depuis quelques temps un regain d'intérêt du fait de l'utilisation de greffes résistantes (droit interne et demi tendineux à quatre faisceaux) et du développement de moyens de fixation performants.

Cependant, la structure histologique ainsi que les propriétés mécaniques des tendons et des ligaments sont différentes. Après remplacement d'un ligament croisé par une greffe tendineuse, celle-ci va se modifier et adapter sa structure à son nouvel environnement selon des processus de transformation qui aboutissent à lui donner progressivement avec le temps une structure de ligament. Ce processus correspond au phénomène de "ligamen-tisation", terme initialement proposé par Amiel.

Après sa mise en place, les propriétés mécaniques de la greffe vont chuter dans des proportions importantes qui, avec le temps, se rétabliront partiellement.

La connaissance de ces phénomènes est importante pour la compréhension et l'élaboration des protocoles de rééducation post-opératoires ainsi que pour déterminer les phases de reprise d'activité après chirurgie ligamentaire reconstructrice.

Après mise en place du transplant tendineux dans l'articulation, l'observation arthroscopique montre qu'un gonflement oedèmateux se produit dans les premières semaines post opératoires avec, à la palpation, une consistance un peu dure et cartonnée. A la quatrième semaine l'augmentation de la taille du transplant peut atteindre, chez l'animal, 2 à 3 fois la taille originale. L'œdème disparaît ensuite progressivement, le transplant retrouvant sa taille initiale. Dès la sixième semaine, une enveloppe synoviale vascularisée entoure le transplant.

Chez le Lapin, les observations de transplants libres de tendon rotuliens remplaçant le LCA ont montré que, dès le 2e jour post opératoire, la densité cellulaire diminue avec une modification de forme des fibroblastes. Au septième jour, quelques rares fibroblastes disséminés sont encore visibles. Après 2 semaines plus aucun vaisseau ni aucune cellule ne sont visibles en périphérie ou au centre du transplant. A ce stade, le transplant est nécrotique, acellulaire, véritable équivalent d'une prothèse collagène autologue. A 3 semaines, il existe une prolifération cellulaire dans le péritendon. A 4 semaines, on peut observer une altération de l'ondulation originale des faisceaux de collagène intratendineux s'accompagnant d'une hypercellularité dont la densité atteint celle d'un LCA normal. Après 6 semaines la densité cellulaire est supérieure à celle du LCA normal et se maintient au moins jusqu'à la 30e semaine. Des observations similaires ont été rapportées par Clancy et par Arnoczky, mais pour ce dernier, chez le Chien, le transplant a un aspect de ligament normal dès la 52e semaine. Ainsi, les différentes étapes de la transformation de la greffe présentent des variations selon le modèle expérimental utilisé.

L'origine des cellules réhabitant le greffe tendineuse a été bien étudiée par Kleiner et col. Ces auteurs ont montré que la repopulation s'effectue à partir de cellules extrinsèques au transplant. Ces cellules, qui proviennent de la membrane synoviale (pseudomacrophages, pseudofibroblastes, cellules indifférenciées), sont présentes dans le liquide synovial. Elles envahissent le transplant par un processus de diffusion centripète. Ainsi, comme les cellules qui envahissent le transplant sont d'origine extrinsèque, le maintien de la vascula-risation de la greffe lors de l'intervention chirurgicale n'est pas indispensable à sa recolonisation.

La revascularisation de la greffe provient essentiellement du paquet graisseux de Hoffa et du moignon fémoral du LCA ainsi que de sa vascularisation endostée. Le méso synovial intercondylien postérieur contribue à un moindre degré. Les processus de revascularisation débutent à la 2e semaine post opératoire. L'enveloppe synoviale périphérique est formée à 6 semaines. La vascularisation progresse à partir de cette enveloppe vers le centre du transplant. Elle est complète à 8 semaines. La revascula-risation amène des métabolites permettant aux nouvelles cellules de la greffe la synthèse de macromolécules. A 3 mois aucune différence régionale au sein de la greffe ne peut être mise en évidence. Tous les auteurs rapportent des variations interindividuelles concernant la durée de ces différentes périodes. De plus la technique chirurgicale peut influencer la cinétique de revascularisation : elle est plus rapide avec une technique à 2 tunnels qu'avec la technique "over-the-top".

Quoiqu'il en soit, il existe une période de dévascularisation complète de la greffe, plus ou moins longue, au cours de laquelle le transplant tendineux est exposé à des modifications de ses propriétés selon l'environnement biomécanique auquel il est soumis.

Le LCA normal, ainsi que le tendon rotulien, contient des fibres sensitives, des récepteurs proprioceptifs et des terminaisons nerveuses libres. Chez le Rat, après reconstruction du LCA par tendon rotulien, une innervation de type sensitif, mise en évidence par la présence de la substance P, est démontrable dans la greffe à partir de la 4e semaine post opératoire. Aucun autre type d'innervation n'est restauré même après 16 semaines de recul. Des biopsies humaines de LCA reconstruit par tendon rotulien, faites entre 5 et 37 mois post opératoires, n'ont montré la présence d'aucune terminaison ou récepteur nerveux ni réactivité immunologique neuropeptidique, bien que la ligamentisation histologique soit terminée.

Le LCA humain normal est composé de fibres collagènes dont le diamètre varie entre 20 et 175 nm. La fréquence de répartition des différents diamètres évolue avec l'âge. Chez l'adulte jeune, la distribution est bimodale avec 56 % des fibres de 25 à 50 nm occupant 25 % de la surface et 42 % de fibres de 75 à 125 nm occupant 66 % de la surface. Les fibres de moins de 100 nm occupent 85 % de la surface.

Le tendon rotulien normal est composé de fibres de plus de 100 nm qui occupent 45 % de sa surface. Après transplantation, le diamètre des fibres tombe en dessous de 100 nm avec des fibres majoritairement comprises entre 25 et 75 nm et ce, quelque soit le recul post opératoire, les observations les plus longues ayant été faite jusqu'à 9 ans.

Le tendon rotulien et le LCA diffèrent par la nature de leur collagène (crosslinking et types) ainsi que par la quantité de leurs glycosaminoglycanes (GAGs).

Le nombre de crosslinks du collagène est faible dans le tendon rotulien, élevé dans le LCA. Après transplantation intra-articulaire, le nombre de crosslinks augmente dans la greffe de tendon rotulien pour atteindre une valeur identique à celle du LCA vers la 6e semaine post opératoire.

Le LCA et le tendon rotulien sont composés de collagène de type I mais, au contraire du tendon rotulien, le LCA contient 10 % de collagène de type III. Après transplantation, du collagène de type III devient détectable dans la greffe dès la 2e semaine post opératoire, augmentant jusqu'à 6 semaines. A 30 semaines, son pourcentage est identique à celui du LCA.

Le LCA normal contient 2 fois plus de GAGs que le tendon rotulien. Après transplantation, la concentration de GAGs augmente dès la 2 semaines. Elle devient identique à celle d'un LCA normal à partir de la 4e semaine post opératoire puis ne se modifie plus.

Précocement la population cellulaire de la greffe perd sa capacité originale de synthèse du collagène. L'activité métabolique est basse et la cytolyse survient dès le 2e jour post opératoire car il existe une insuffisance de nutrition cellulaire par le liquide synovial qui pourrait de plus se combiner avec un possible effet toxique du liquide synovial sur les cellules du tendon.

Dès le 7e jour post opératoire il existe une augmentation de l'activité métabolique du transplant avec cependant une diminution de sa population cellulaire. Cette observation paradoxale s'explique par la repopulation cellulaire simultanée de la greffe qui augmente jusqu'à la 3e semaine. Il n'existe pas de parallélisme entre l'activité métabolique de la greffe et sa vascularisation car la repopulation cellulaire se fait par un processus de diffusion à partir du liquide synovial. A 3 mois, chez le Chien, l'augmentation de synthèse du collagène est de 2,5 à 3 fois supérieure à celle d'une LCA ou d'un tendon rotulien normal.

Les données dans ce domaine sont plus récentes et moins détaillées que pour le tendon rotulien.

La ligamentisation d'une plastie DIDT à quatre faisceaux fixées par vis d'interférence a été étudiée chez le Mouton jusqu'à 6 mois par méthode histologique et immunohistochimique.

L'implantation de la greffe est suivie d'une nécrose de celle-ci et d'une réponse inflammatoire postopératoire non-spécifique. Dès la sixième semaine postopératoire des fibres de Sharpey apparaissent en abondance dans les tunnels, à l'interface greffe/os spongieux, assurant ainsi une continuité mécanique entre la greffe et le tissu osseux. Au niveau des zones tendineuses comprimées par les vis d'interférence il se produit une prolifération de cellules et de matrice cartilagineuse au sein de la structure tendineuse. Une néovascularisation ainsi qu'une ossification du tunnel apparaît. Des cellules de type soit myoblastique soit musculaire lisse sont observées au sein des tendons ; ces cellules pourraient être responsables de la néovascularisation intratendineuse ainsi que des phénomènes de ligamentisation.

Au troisième mois, dans la partie intra-articulaire de la greffe, il reste encore des zones de tendon nécrotiques en voie de remodelage vasculaire. Il existe de larges plages thrombosées qui progressent dans le tissu nécrotique avec la présence de cellules musculaires lisses actives au sein de la matrice tendineuse. La matrice collagène acellulaire est envahie par des colonnes de chondrocytes. Des microfibrilles élastiques qui servent de support cellulaire sont présentes. Les contraintes en traction semblent jouer un rôle important dans l'alignement de la matrice fibreuse à ce stade.

A l'intérieur des tunnels osseux, le tissu tendineux nécrotique est éliminé par le macrophages. Des cellules musculaires lisses sont retrouvées entourant la néovascularisation.

Au sixième mois, la structure histologique de la greffe est indifférentiable de celle d'un LCA normal en terme de densité cellulaire, qualité et quantité de matrice collagène. A ce stade il n'existe plus de cellules musculaires lisses.

Les tendons ischio-jambiers ont une prédominance de fibres de moins de 100 nm de diamètre. Après transplantation intra-articulaire, seules quelques fibres de grand diamètres (>100 nm) ont été observées pour les ischios, reliquats de la structure d'origine.

Ainsi quelle que soit la nature du tendon utilisé, tendon rotulien ou ischiojambiers, la répartition des fibres collagènes après transplantation devient unimodale et ne présente jamais le caractère bimodal du LCA normal. Cette transformation se fait aux dépens des fibres de grand diamètre qui disparaissent. Aussi, la ligamentisation n'est pas obtenue à l'échelon ultrastructural, même après de longs délais.

L'histologie du tendon rotulien normal montre que celui-ci est constitué de fibroblastes, de fibres collagène parallèles et qu'il ne contient pas de vaisseaux sanguins. Le LCA normal contient des fibroblastes en moins grande quantité que le tendon rotulien ; les fibres de collagène sont spiralées dans l'espace, mais comme pour le tendon, elles ne contiennent pas de vaisseaux sanguins.

Des biopsies de transplants libres de tendons rotuliens faites par arthroscopie chez des volontaires, à différents reculs, ont permis de faire les constatations suivantes :

Ainsi, les quatre stades de la ligamentisation chez l'homme sont un peu différents de chez l'animal. On peut les résumer ainsi :

0-2 mois :	repopulation cellulaire§
2-12 mois :	remodelage collagène§
1-3 ans :	phase de maturation !
> 3 ans :	quiescence (vraie structure ligamentaire)§

L'interface os-tendon a pu être étudiée chez deux patients qui avaient eu une plastie DIDT fixée par vis d'interférence métallique et qui avaient présenté une rupture traumatique de leur greffe, en intra-articulaire, respectivement 6 et 10 semaines après la reconstruction initiale. Les reprises chirurgicales ont été effectuées à 12 et 15 semaines avec une biopsie en bloc à la tréphine emmenant les parois osseuse du tunnel tibial avec la greffe. Les greffes sont apparues " intégrées " c'est à dire avec une continuité histologiquement visible entre les fibres collagènes de l'os et celles de la greffe. Ces observations confirment celles de l'expérimentation animale et les auteurs concluent à une ostéointégration de la greffe tendineuse survenant au moins entre 12 et 15 semaines post-opératoire.

Après mise en place d'une autogreffe, quelle qu'en soit sa nature, il se produit une chute des propriétés mécaniques qui se rétablissent seulement partiellement avec le temps.

Avec le fascia lata, utilisé en greffe libre à travers 2 tunnels osseux, O'Donoghue montre, chez le Chien qu'après 4 ans d'implantation, la résistance à la rupture de la greffe n'atteint que 23 % de la valeur de celle du LCA témoin. Toujours avec le fascia-lata, utilisé "over-the-top", Holden a montré une résistance initiale à l'arrachement de la greffe équivalente à 10 % de celle du LCA, atteignant 15 % après 8 semaines d'implantation. van Rens a utilisé, chez le Chien, le fascia lata pédiculé à travers 2 tunnels osseux et a observé, après un an d'implantation, une résistance à la rupture et une rigidité de la greffe respectivement de 40 et 45 % d'un LCA témoin.

Des résultats similaires ont été obtenus avec le tendon rotulien quelque soit le modèle expérimental ou la technique utilisé, avec des rigidités et des résistances à la rupture aux environs de 35 à 45 % du LCA normal après 1 an d'implantation La plupart des auteurs rapportent l'existence d'un plateau des propriétés mécaniques situé en dessous de 50% du LCA normal même avec 2 ans de recul. Ces résultats sont résumés dans le Tableau I.

Ainsi, la rigidité et la résistance à la rupture sont aux alentours de 30 à 40 % des valeurs du LCA 8 à 24 mois après reconstruction du LCA et dans la plupart des études expérimentales, les auteurs ont décrit des atteintes dégénératives articulaires lors du sacrifice des animaux. Le processus de ligamentisation ne permet donc pas la restitution par la greffe tendineuse des qualités mécaniques intrinsèques du LCA reconstruit.

Pour l'ancrage "os-os", il n'existe pas d'étude expérimentale qui démontre précisément le délai au terme duquel survient la fusion entre la cheville osseuse et les parois des tunnels mais les délais habituels de consolidation osseuse suggèrent un délai de 6 à 8 semaines pour que cette fusion soit obtenue.

Pour l'ancrage "tendon-os", des études expérimentales montrent qu'après douze semaines, l'interface os-tendon devient plus résistant que la greffe elle même. L'observation histologique montre qu'au niveau des tunnels survient une infiltration progressive du tendon par du tissu osseux .

Ainsi la résistance initiale à la fois de la greffe et de sa fixation apparaît suffisante pour faire face aux contraintes initiales de la rééducation. Le positionnement approprié de la greffe lui permet de subir les contraintes mécaniques nécessaires et indispensables à son remodelage. Contrairement aux pratiques anciennes qui recouraient volontiers à l'immobilisation ou à la mise en décharge, il est maintenant démontré que la greffe doit être contrainte mécaniquement de façon à minimiser la diminution de ses propriétés mécaniques et optimiser ainsi les phénomènes de remodelage.

La rééducation post opératoire constitue vraisemblablement un élément majeur dans la qualité du résultat de la reconstruction du LCA. Malheureusement la rééducation est un facteur difficile à contrôler dans des conditions de laboratoire. L'ensemble des études expérimentales publiées a utilisé des protocoles post-opératoires très variables, allant de l'appui immédiat à l'immobilisation plâtrée de plusieurs semaines. Les effets négatifs de l'immobilisation sur les propriétés mécaniques des ligaments normaux sont bien connus, mais ceux sur une greffe tendineuse en cours de remodelage le sont moins bien. Compte tenu de la faiblesse des propriétés mécaniques de la greffe en post opératoire précoce, mais compte tenu aussi de la nécessité de contraindre mécani-quement la greffe, à des niveaux cependant sans danger, pour favoriser son remodelage, l'utilisation de protocoles de rééducation en chaîne cinétique fermée, avec travail musculaire excentrique semble constituer une voie de recherche intéressante.

La ligamentisation obéit aux lois générales de l'adaptation tissulaire décrites par Roux en 1905, qui stipulent qu'un organe adapte sa structure à une modification qualitative ou quantitative de sa fonction. Si ceci se vérifie pour la structure histologique, les aspects métaboliques et biochimiques de la greffe, il n'en va pas de même pour son ultrastructure, son innervation et ses propriétés mécaniques. Ces dernières restent faibles avec une résistance et une rigidité diminuées de 50 % même après 2 ans. Les fibres collagènes ne retrouvent pas une taille et une distribution similaires à celles d'un LCA normal. Est-ce cette modification d'ultrastructure qui est responsable de cette médiocrité mécanique ? cette question reste actuellement sans réponse.

Il est vraisemblable que le phénotype des fibroblastes d'origine synoviale recolonisant la greffe soit différent des fibroblastes du LCA expliquant cette différence d'ultrastructure et de qualité mécanique. Une étude très récente a montré que les réponses aux facteurs de croissance cellulaire des cellules du tendon rotulien et du LCA sont différentes. Cependant les "néo"fibroblastes colonisant la greffe sont capables de rétablir le type du collagène, la quantité de crosslinks et la quantité de GAGs d'un LCA normal. Il existe donc des facteurs de controle des processus de ligamentisation qui restent à identifier.

Les quatre phases de la ligamentisation sont bien identifiées. Elles sont similaires chez l'homme et chez l'animal de laboratoire avec cependant une cinétique différente. La phase initiale de nécrose avasculaire est inéluctable. La recolonisation cellulaire et la revascularisation sont deux phénomènes indépendants. Le remodelage collagène est essentiellement influencé par l'environ-nement biomécanique auquel est soumis la greffe. Ainsi, l'ensemble des données sur la ligamentisation permet de dégager les éléments favorables à un remodelage correct de la greffe de LCA : la greffe doit être positionnée de façon anatomique ; elle doit présenter une résistance mécanique à la fois intrinsèque et de sa fixation permettant de la soumettre aux contraintes d'une rééducation post-opératoire immédiate.

L'immobilisation est à proscrire. La prétension, le renfort et l'utilisation de greffes vascularisées n'apportent pas de contributions significatives.

Les données concernant les propriétés mécaniques des transplants sont tirées exclusivement de l'expérimentation animale. Il existe une inconnue complète concernant l'évolution des propriétés mécaniques des greffes chez l'homme. Il faut remarquer qu'en clinique humaine, le taux de rupture itérative après remplacement du LCA par transplant libre de tendon rotulien reste très faible, même chez des sportifs compétiteurs ou professionnels. Dans ces conditions il est vraisemblable que la résistance mécanique des transplants humains soit supérieure à celle des transplants animaux.

Contrairement à l'animal, les observations histologiques montrent que les greffes de tendon rotulien chez l'homme sont viables dès la troisième semaine post-opératoire, c'est-à-dire beaucoup plus précocement qu'on ne le pense habituellement. Ces données combinées aux éléments biomécaniques déjà évoqués concernant le positionnement de la greffe et le rôle des contraintes sur le remodelage collagène sont en faveur d'une mise en charge précoce de la greffe. Elles posent évidemment la question de la date de reprise des efforts sportifs. Si la plupart des auteurs s'accordent actuel-lement, et ceci de façon totalement empirique, sur un délai de 3 mois pour la reprise des sports en ligne et de 6 mois pour la reprise des sports de pivot il faut savoir que certains auteurs, tel que D. Shelbourne aux Etats-unis, autorisent la reprise de l'entraînement du Basket-Ball dès la fin de la 6e semaine post opératoire. Il faut évidemment attendre pour savoir si une telle attitude n'est pas sans danger pour la greffe mais il est vraisemblable que ces délais de reprise du sport se raccourciront dans les années à venir, d'autant plus qu'avec les techniques endoscopiques le positionnement des greffes devient nettement plus précis et reproductible qu'avec les techniques anciennes par arthrotomie, avec une récupération post opératoire considé-rablement simplifiée et accélérée.u

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