Effets de la charge électrique sur la guérison des fractures

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 15839 (2022) Citer cet article

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La pseudarthrose fracturée est une complication courante et difficile. Bien qu’il ait été suggéré que la stimulation par courant continu favorise la guérison des fractures, des différences de densité cellulaire à proximité des électrodes positives et négatives ont été rapportées lors d’une stimulation par courant continu. Cette étude visait à explorer les effets de ces différences sur la prolifération des ostéoblastes et la cicatrisation des fractures. Les cellules MC3T3-E1 ont été stimulées par des charges positives et négatives pour observer la prolifération cellulaire, l'apoptose et l'expression du facteur ostéogénique in vitro, tandis que des charges positives et négatives ont été connectées aux fils de Kirschner des fractures dans un modèle de fracture in vivo à double orteil dans New Les lapins blancs de Zélande et la guérison des fractures ont été évalués lors d'examens de radiographie numérique (DR) effectués les jours 1, 15 et 30. Des échantillons de tissu osseux de tous les lapins ont été analysés histologiquement après le dernier examen. Les résultats ont montré que par rapport au groupe témoin, après stimulation DC, le nombre de cellules proches de l'électrode positive a diminué de manière significative (P < 0,05), l'apoptose a augmenté (P < 0,05), l'expression de l'ostéocalcine, des gènes spécifiques des ostéoblastes et l'ostéonectine a diminué de manière significative près de l'électrode positive (P < 0,05) et a augmenté de manière significative au niveau de l'électrode négative (P < 0,05). La fracture à la jonction de l’électrode positive des lapins blancs de Nouvelle-Zélande n’a pas guéri. L'analyse histomorphologique a montré plus de trabécules osseuses et d'os calcifiés dans les coupes de tissu osseux du groupe témoin et du groupe d'électrodes négatives que dans le groupe d'électrodes positives. Les trabécules osseuses étaient épaisses et présentaient de bonnes connexions. Cependant, une charge positive inhibe la prolifération des ostéoblastes et une charge positive au niveau des sites de fracture ne favorise pas la guérison des fractures. Ainsi, une charge positive à proximité du site de fracture peut être une cause de pseudarthrose de fracture.

La pseudarthrose fracturaire est une complication courante et difficile dans le traitement des fractures. Environ 5 à 10 % des fractures des os longs peuvent présenter une pseudarthrose ou un retard de consolidation1. À l’heure actuelle, il n’existe pas de définition uniforme de la pseudarthrose fracturaire. La Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis définit la pseudarthrose fracturaire comme une guérison incomplète dans les 9 mois suivant la fracture et aucun signe progressif de guérison sur les radiographies pendant trois mois consécutifs2. La pseudarthrose fracturaire provoque des douleurs à long terme, un handicap physique, des problèmes de santé mentale et des frais médicaux continus, qui ont un impact majeur sur la vie des patients3.

Le processus de guérison des fractures implique de nombreux facteurs endogènes et exogènes, et la perturbation de ces facteurs peut entraîner un retard de consolidation ou une pseudarthrose4,5. De nombreux facteurs de risque sont considérés comme étant à l'origine de la pseudarthrose, notamment des facteurs dépendants du patient tels que l'âge, le sexe, les comorbidités médicales, les médicaments et l'état nutritionnel, ainsi que des facteurs indépendants du patient tels que le type et les caractéristiques de la fracture, l'infection, les implants de fixation de fracture et les facteurs iatrogènes. facteurs6,7,8. Bien que de nombreuses études aient évalué les causes de la pseudarthrose fracturaire et que des progrès substantiels aient été réalisés dans le traitement de la pseudarthrose, la pseudarthrose peut survenir même dans les fractures stables sans aucun de ces facteurs de risque. Une étude rétrospective a montré que les fractures multiples sont plus susceptibles de provoquer une pseudarthrose : alors que l'incidence des pseudarthroses chez les patients présentant une fracture était de 4,4 %, l'incidence augmentait avec le nombre de fractures et était de 24 % chez les patients présentant sept fractures ou plus9. En plus des facteurs d'influence que nous connaissons actuellement, il peut y avoir d'autres facteurs uniques influençant la non-union.

La réparation et la reconstruction du tissu osseux impliquent des mécanismes biologiques et biomécaniques complexes médiés par les effets des cellules souches mésenchymateuses de la moelle osseuse, des ostéoblastes, des ostéoclastes et d'autres cellules de la zone altérée. La stimulation mécanique de haute intensité et le courant endogène jouent un rôle important dans la croissance osseuse10. La région épiphysaire des os longs est électronégative et la diaphyse est électroneutre. Lorsqu'une fracture survient, la région épiphysaire devient plus négative et le site de fracture présente également une charge négative, et ce changement électronégatif se maintient tout au long de la guérison de la fracture11. La tendance à l'électronégativité et la sécrétion de cytokines après fracture affectent la prolifération, la migration, la différenciation et l'ostéogenèse cellulaire12. Ainsi, un environnement de site de fracture électropositif induira-t-il des changements dans ces activités cellulaires ? Pour répondre à cette question, la présente étude visait à observer les effets des charges positives et négatives sur les ostéoblastes ainsi que les effets des charges positives et négatives de même tension et courant sur la guérison des fractures.