Effet du champ magnétique sur le remodelage osseux suite à une greffe osseuse sur défaut critique

La distraction ostéogénique est une procédure permettant un allongement osseux par allongement d’un cal, qui est la substance fibreuse liant initialement les deux fragments d’une fracture, à la suite d’une ostéotomie, qui est le geste consistant en la réalisation de cette fracture. Cette technique est utilisée pour corriger entre autres des défauts de croissance osseuse ou pour combler les défauts osseux en traumatologie. Afin de faciliter l’activation de la distraction, nous avons développer un distracteur mandibulaire activé magnétiquement. Ce projet est un exemple parmi d’autres de dispositifs médicaux utilisant les propriétés mécaniques et magnétiques des aimants Néodyme. Ces dispositifs induisent la présence d’un champ magnétique statique de l’ordre du Tesla sur des tissus biologiques sains ou en cours de reconstruction, notamment, dans le cas qui nous concerne ici, sur de l’os. Cependant, si le champ statique généré par l’aimant intégré dans un dispositif se situe dans les limites normatives d’innocuité, des articles de la littérature ont observé qu’il pourrait avoir des effets bénéfiques sur le remodelage osseux. La plupart des études ont été menées sur des lignées cellulaires d’ostéoblastes. D’un point de vue macroscopique, des études ont montré que la densité des os augmente en présence de champs magnétiques à tel point qu’un usage thérapeutique est envisagé. L’analyse des caractéristiques biomécaniques, histologiques et volumétriques d’os soumis à un champ magnétique statique permettra une meilleure compréhension et caractérisation de cet effet. Confirmer et identifier le mécanisme clair de cet effet, à savoir le rôle de l’intensité et de la topologie du champ, est la principale motivation du projet dont cette expérimentation animale fait partie. La greffe est une technique très répandue et simple pour traiter les pertes de substance osseuse. L’utilisation in vivo de greffon osseux soumis à un champ magnétique statique permettra d’analyser ces caractéristiques, en s’apparentant le plus à un cal osseux formé lors d’un procédé de distraction. Les fixateurs internes utilisés lors des temps opératoires intègreront ou non des systèmes d’aimants permanents afin d’étudier l’influence d’un champ magnétique statique sur la consolidation osseuse.

Le bénéfice montré sur une étude in vivo, évaluant l’effet de l’application d’un champ magnétique statique interne sur un greffon osseux protégé par un manchon périosté permet d’envisager le développement de nouveaux dispositifs utilisables en pratique clinique courante entraînant une amélioration de cicatrisation osseuse et donc diminuant le risque d’échec de procédure et le temps de convalescence. Cette recherche s’applique particulièrement à la reconstruction osseuse de patients fragiles ne pouvant bénéficier de procédés de reconstruction lourds (d’un point de vue chirurgical ou anesthésique) en leur proposant une solution alternative sûre et produisant un os de bonne qualité. Par ailleurs, la fabrication de plaques d’ostéosynthèse interne nouvelle génération magnétisées pourrait voir son utilité étendue dans toutes ostéosynthèses avec une accélération du processus de consolidation, même en l’absence de défect osseux.

Chaque animal sera soumis une fois à une injection sous-cutanée (moins d’une minute) de buprénorphine 30 minutes avant l’anesthésie, à une anesthésie générale par isoflurane d’une durée de 45 minutes avec administration durant cette période d’une injection (moins d’une minute) sous-cutanée d’antibiotique type céphalosporine, à une intervention chirurgicale avec pour 14 rats la réalisation d’un défaut osseux non critique sur un fémur et pour 16 rats la réalisation d’un défaut osseux critique avec mise en place d’un greffon osseux autologue sur un fémur, et dans tous les cas une fixation par plaque d’ostéosynthèse interne. Au réveil de l’animal, il bénéficiera d’une injection de buprénorphine (moins d’une minute) à 6 heures de la chirurgie puis de manière bi-quotidienne durant les 3 jours post-opératoire. Des injections supplémentaires d’analgésique (moins d’une minute) de manière biquotidienne pourront être réalisés sur signes d’appels. Pour 14 rats, la mise à mort sera faite par une injection intrapéritonéale (moins d’une minute) à 4 semaines de la chirurgie, pour les 16 autres, la mise à mort sera faite par la même technique à 3 mois de la chirurgie. Les animaux seront manipulés quotidiennement afin de vérifier l’état de la cicatrice jusqu’à confirmation d’une bonne cicatrisation et seront pesés trois fois par semaine jusqu’au sacrifice.

Les animaux seront soumis à une anesthésie gazeuse par isoflurane, une intervention chirurgicale, une injection sous-cutanée d’antibiotique et une injection d’analgésique 30 minutes avant l’intervention, une injection d’analgésique à 6h de la chirurgie et de manière biquotidienne sur les trois jours post-opératoire ainsi qu’une mise à mort médicamenteuse par injection intra-péritonéale. En cas de signes de douleurs, les animaux pourront être soumis à de nouvelles injections d’analgésiques dans les jours suivants. La manipulation des animaux pour leur contrôle clinique peut générer un stress bien que celui-ci soit minime. L’intervention chirurgicale avec défaut osseux stabilisé par ostéosynthèse interne peut induire un stress et entrainer l’apparition d’une légère boiterie, bien que la mise en charge immédiate soit recommandée. La cicatrisation cutanée peut être responsable de démangeaison ou de douleur en cas d’inflammation locale.

Pour évaluer l’intérêt de la présence d’un champ magnétique statique dans la réparation osseuse, les os doivent être prélevés, dans ce cas les fémurs, et les animaux mis à mort.

Le modèle du rat est bien décrit dans la littérature comme le modèle de choix en première intention pour les études animales visant à évaluer la consolidation et la ré ossification des défauts critiques osseux. Les procédures expérimentales sont bien codifiées et maîtrisées au laboratoire. Ces raisons justifient pleinement le choix de ce modèle. Les animaux utilisés seront utilisés à 10-12 semaines.