Concept, moyens d’investigation et rôle dans la résistance osseuse La qualité osseuse Concept, moyens d’investigation et rôle dans la résistance osseuse Revenir à la page d’accueil

Actualisation de la définition de l’Ostéoporose L’ostéoporose est définie comme une maladie générale du squelette caractérisée par une résistance osseuse diminuée prédisposant à un risque élevé de fractures. La résistance osseuse est la résultante de la densité osseuse et la qualité osseuse Au cours des dernières années, nos connaissances sur la physiopathologie de l’ostéoporose ont fait un formidable bond en avant qui s’est concrétisé en 2001 par une actualisation de la définition de l’ostéoporose en insistant davantage sur la qualité osseuse. Os normal Ostéoporose Evolution de la micro-architecture au cours de l’ostéoporose NIH Consensus Development Panel on Osteoporosis JAMA 285:785-95; 2001

NIH Consensus Statement 2000 RESISTANCE OSSEUSE Qualité osseuse Masse Osseuse + DMO Architecture Remodelage osseux Accumulation de micro-lésions Degré de minéralisation Propriétés de la matrice de collagène La résistance osseuse est fonction de 2 facteurs : la Masse Osseuse, mesurée en pratique courante par la DMO, et la qualité osseuse. La qualité osseuse s’évalue grâce à de multiples paramètres tels que l’architecture osseuse, le remodelage osseux, l’accumulation de micro-lésions, le degré de minéralisation et les propriétés de la matrice collagénique. L’évaluation de la qualité osseuse reste difficilement accessible en pratique courante car elle nécessite la réalisation de biopsies osseuses. NIH Consensus Development Panel on Osteoporosis. JAMA 285:785-95; 2001

La Densité Minérale Osseuse (DMO) Examen de référence pour le diagnostic de l’ostéoporose Mais évalue incomplètement le risque de fracture ANAES 2001 En effet si la DMO est l’examen de référence pour le diagnostic de l’ostéoporose dans de nombreux pays, il s’agit cependant d’un examen qui évalue de façon incomplète le risque de fracture. La DMO mesure une densité minérale par projection surfacique uniquement mais ne peut mesurer ou estimer la qualité osseuse. Bartl, Ostéoporose, Ed. Maloine, 2003 p.15

La DMO évalue incomplètement le risque de fracture 1er argument …CLINIQUE : Tous les patients dont la densité osseuse est basse ne présentent pas de fractures 2ème argument…EPIDEMIOLOGIQUE : Chez la femme ménopausée, le risque de fracture est influencé par l’âge de façon indépendante de la DMO (graph.) Bartl, Ostéoporose, Ed. Maloine, 2003 p.15 En effet, certaines preuves montrent que la DMO évalue incomplètement le risque de fracture. Le premier argument est clinique : toutes les patientes ayant une DMO basse ne se fracture pas. Deuxième argument: l’âge est un facteur de risque de fracture indépendant de la DMO. Pour une même DMO, le risque de fracture n’est pas le même à âges différents (cf graph. = cliquer sur le lien illustrant ce fait) E LEGRAND. Rev. Rhum. (Ed; Fr;) 1999, 66 (11): 619-624.

A DMO égale, le niveau de risque est différent selon l’âge Densité osseuse avant bras (g/cm2) Incidence fractures / 1000 personnes année Age (années) 20 40 60 80 100 120 140 160 >1.0 0.90-0.99 0.80-0.89 0.70-0.79 0.60-0.69 <0.60 <45 50-54 45-49 55-59 60-64 65-69 70-74 75-79 80+ Slide masquée. Lien avec la slide précédente (graph.) A DMO égale, l’incidence fracturaire est plus élevée chez une personne âgée par comparaison à une personne plus jeune. Estimation de l’incidence des fractures en fonction de l’âge et de la DMO Adapted from Hui SL et al. J Clin Invest 81:1804-1809; 1988

La DMO évalue incomplètement le risque de fracture 3ème argument …RADIOLOGIQUE : un antécédent de fracture est un facteur de risque indépendant de la DMO du risque fracturaire. le risque de fracture vertébrale augmente avec le nombre de fractures pré-existantes. Le troisième argument est radiologique un antécédent de fracture est un facteur de risque indépendant de la DMO du risque fracturaire. Un antécédent de fracture vertébral est prédictif de la survenue d’une autre fracture vertébrale ou non vertébrale. le risque de fracture vertébrale augmente avec l’augmentation du nombre de fractures pré-existantes. Status report by NOF. Osteoporosis Int 1998, suppl. 4:S7 - S80 Lindsay R. JAMA 2001. 285 (3) : 320 - 323.

4ème argument : DMO et efficacité des traitements anti-résorptifs La DMO évalue incomplètement l’efficacité des traitements anti-fracturaires 4ème argument : DMO et efficacité des traitements anti-résorptifs L’augmentation de DMO est mal corrélée à l’efficacité antifracturaire des traitements anti-résorptifs. Elle ne contribue que pour 4 à 28 % à l’efficacité antifracturaire vertébrale des traitements anti- résorptifs (SERM et bisphosphonates). ex du Raloxifene: les variations relevées au fémur n’expliquent que 4% de la réduction du risque fracturaire vertébral. Ces faits cliniques surprenants obligent à rechercher les autres déterminants du risque de fracture. Li et al. Stat Med 20:3175-88; 2001 Cummings et al. Am J Med 112:281-289; 2002 Sarkar et al. J Bone Miner Res 17: 1-10; 2002

Augmentation de la DMO lombaire (%) La Réduction du Risque Fracturaire n’est pas Proportionnelle à l’Augmentation de la DMO Augmentation de DMO Risque relatif de fracture 10 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 8 6 Augmentation de la DMO lombaire (%) vs. placebo Risque relatif de fracture 4 2 MORE-1 MORE-2 FIT-2 FIT-1 VERT NA VERT MN Raloxifène Alendronate Risédronate D’après Watts N, 2002

Une notion revisitée pour comprendre la survenue des fractures La qualité osseuse Une notion revisitée pour comprendre la survenue des fractures

La qualité osseuse : un concept composite Structure osseuse Macro architecture (géométrie osseuse) Micro architecture (caractéristiques du réseau trabéculaire) Remodelage osseux Résorption Formation Propriétés de la matrice osseuse Propriétés du collagène (ponts intercaténaires) Minéralisation (degré et hétérogénéité) Micro-lésions caractéristiques du réseau trabéculaire: connections et forme des travées La qualité osseuse dépend aussi des caractéristiques des différents composants de la matrice osseuse: Fibres de collagène Minéralisation Micro-lésions. Chesnut III CH. J Bone Miner Res 16:2163-2172. 2001 NIH Consensus Development Panel on Osteoporosis. JAMA 285:785-95. 2001

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Importance de La Micro-Architecture osseuse Au cours de l’ostéoporose post-ménopausique, le déficit en estrogène induit une augmentation du remodelage osseux une hyper activité ostéoclastique Perte osseuse Perforation des travées avec perte de connectivité du réseau trabéculaire Désorganisation micro-architecturale Survenue de fractures Bartl, Ostéoporose, Ed. Maloine, 2003 p.15-18 Meunier, L’ostéoporose, Masson, Paris, 2002 P.13

Altérations de la micro-architecture au cours de l’ostéoporose post-ménopausique A l’échelon tissulaire Analyse d’une biopsie osseuse par microtomographie tridimensionnelle on observe: Une perte osseuse (quantité) Des perforation des travées avec perte de connectivité du réseau trabéculaire (qualité) OS NORMAL OS OSTEOPOROTIQUE

Pourquoi le remodelage osseux influence-t-il la qualité osseuse? Normal Hyper- remodelage

Perforation des travées osseuses au cours de l’ostéoporose post-ménopausique A l’échelon microscopique Mosekilde, Bone Miner 1990. 10: 13-35

Relation entre Connectivité et Résistance Schématisation de la résistance à la compression des travées connectées ou non 16 1 Les altérations précoces de la micro-architecture osseuse portent sur les travées transversales ou horizontales. La disparition de ses travées transversales modifie complètement la résistance à la compression du tissu osseux ainsi fragilisé. La perte de connectivité des travées osseuses, entraîne une diminution de la résistance osseuse d’un facteur 16 (modèle de biomécanique). Les perforations trabéculaires transversales diminuent la résistance aux contraintes Bell et al. Calcified Tissue Research 1: 75-86, 1967

Moment d’inertie polaire CSMI = (/4) (r4 ext - r4 int) Source: Review: WPDF# for global kit: LX200308c (Li Xie 090403) Reviewer Memo: Surface (cm2) 2.77 2.77 2.77 CSMI (cm4) 0.61 1.06 1.54 Résistance 100% 149% 193% en flexion Cette diapositive illustre comment la résistance osseuse en flexion mesurée par le moment d’inertie polaire augmente avec la croissance de la circonférence périostéale, même si la cavité médullaire s’agrandit et que l’épaisseur corticale diminue (dans certaines limites) du fait d’une résorption endostéale, ici avec une surface osseuse transversale qui reste constante. Bien entendu, si l’élargissement du diamètre endostéal est trop important, c’est à dire beaucoup plus important que l’élargissement du diamètre externe, le moment polaire d’inertie diminue. On remarque que dans le cas présent, la surface corticale transversale du radius a augmenté, si bien que le moment polaire ne peut qu’avoir augmenté lui aussi. Le moment d’inertie est un paramètre géométrique. Il exprime la distribution du volume d’un objet tel qu’une poutre ou un cylindre autour de son axe de contrainte neutre. Il reflète la résistance de cet objet en flexion mais ne tient pas compte de la résistance intrinsèque du matériau liée entre autres à sa densité et à sa micro-architecture. CSMI = cross-sectional moment of inertia Slide Modified: on: 9/4/2003 8:44:33 AM SL33 Rev: 47 on: 9/25/2003 6:38:58 PM SL1 Rev: 128 Memo: new notes 27Aug03 - MR