Le remplacement de la hanche est considéré comme l'une des interventions orthopédiques les plus réussies, avec 75, 000 effectuées chaque année par le seul NHS. Cependant, les implants utilisés pour remplacer les hanches contiennent des métaux, comme le chrome et le cobalt, qui sont potentiellement toxiques et qui peuvent se déposer dans les tissus autour du site de l'implant en raison de l'usure et de la corrosion. Une équipe de chercheurs a utilisé la spectroscopie d'absorption des rayons X (XAS) sur la ligne de lumière I18 pour montrer que ces métaux peuvent également se frayer un chemin dans les tissus des organes. Leurs résultats suggèrent que les maladies chroniques, comme le diabète, peut créer des conditions dans lesquelles le chrome trivalent légèrement toxique (Cr ^III ) les particules des articulations de remplacement sont réoxydées dans le corps pour former du chrome hexavalent cancérigène (Cr ^VI ). Leurs résultats ont été publiés dans le Journal des oligo-éléments en médecine et en biologie .

Les métaux en mouvement

Les opérations de remplacement de la hanche ont plus de cent ans d'histoire, avec les premières tentatives enregistrées en Allemagne en 1891. Le chirurgien anglais pionnier George McKee a été le premier à utiliser régulièrement des articulations de la hanche métal-métal (MOM), dans les années 1950, et Sir John Charnley du Manchester Royal Infirmary a été le pionnier de la technique moderne de remplacement de la hanche au début des années 1960. Les implants MOM sont devenus impopulaires dans les années 1970 lorsque les opérations de suivi ont trouvé des particules métalliques dans les tissus autour de l'implant. Les implants métal sur polyéthylène (MOP) sont maintenant le type le plus largement utilisé.

Bien que des recherches antérieures aient établi que des particules métalliques de l'alliage cobalt-chrome (CoCr) peuvent être trouvées dans les tissus entourant l'implant, peu de travaux ont été réalisés sur les effets sur les tissus systémiques ou organiques. Cette étude a été la première à combiner l'utilisation de la micro fluorescence X et de la micro spectroscopie d'absorption des rayons X pour sonder la distribution et la forme chimique du cobalt, chrome et titane dans des échantillons de tissus d'organes de patients ayant reçu des implants de hanche MOP.

Potentiel toxique

L'alliage CoCr est utilisé dans les implants médicaux car une couche de passivation riche en oxyde de chrome se forme sur sa surface, protéger le métal sous-jacent de la corrosion. Cependant, ce film protecteur peut être endommagé par l'usure et la corrosion une fois que l'implant est à l'intérieur du corps.

Le cobalt provenant d'implants peut être trouvé sous deux formes à l'intérieur du corps, avec son état divalent (CoII) étant plus toxique que le métallique (Co ⁰ ) Etat. Des niveaux élevés de cobalt dans le sang sont liés à des troubles neurologiques, cardiomyopathie et hypothyroïdie.

Le chrome a trois états prédominants - métallique (Cr0), trivalent (Cr ^III ) et hexavalent (Cr ^VI ). Le chrome trivalent est légèrement toxique, mais les composés du chrome hexavalent sont fortement cancérigènes et provoquent des lésions rénales.

Une équipe de chercheurs a utilisé des échantillons de tissus du foie, rate et le cœur de cinq patients ayant subi une arthroplastie de la hanche. Des travaux préparatoires ont guidé le choix des zones tissulaires à examiner de manière plus approfondie à l'aide des techniques synchrotron. Ils ont utilisé la micro fluorescence X pour cartographier les éléments métalliques, et les spectres micro XAS acquis en mode fluorescence en raison des faibles concentrations de métaux dans les échantillons. L'utilisation de la partie XANES du spectre a permis aux chercheurs de déterminer les états métalliques présents. Les avantages de l'utilisation d'un synchrotron pour ce travail incluent la nature non destructive des techniques de rayons X, leur sensibilité et leur capacité à cartographier de vastes zones de tissus.

Un lien possible avec les maladies chroniques

Il s'agissait de la première visite à Diamond pour l'auteur principal Ilona Swiatkowska. Elle a trouvé le soutien du personnel de la ligne de lumière inestimable, notant que "le scientifique de la ligne de lumière Konstantin Ignatyev est resté jusqu'à minuit (le week-end !) pour s'assurer que nous étions en mesure d'obtenir les meilleurs résultats possibles".

Les résultats ont montré la présence de chrome dans trois états d'oxydation différents :Cr ⁰ , Cr ^III et une espèce plus fortement oxydée, c'est-à-dire Cr ^V ou Cr ^VI . Il s'agit de la première étude à rapporter une espèce de chrome plus fortement oxydée que Cr ^III dans les tissus humains. Bien qu'il n'ait pas été possible pour les chercheurs de déterminer avec précision quel état fortement oxydé était présent, l'explication la plus probable est un mélange de Cr ^III et Cr ^VI oxydes.

Depuis n'importe quel Cr ^VI libéré de l'implant aurait été réduit dans le sang avant qu'il n'atteigne les organes, il est peu probable que les particules de Cr fortement oxydées proviennent directement de l'implant. Il est plus probable que Cr ^III a été réoxydé en Cr ^VI au sein du corps. Les échantillons dans lesquels ces états fortement oxydés ont été trouvés provenaient de deux patients diabétiques, et il est possible que la production accrue d'espèces réactives de l'oxygène associées au diabète (et à d'autres maladies chroniques) ait pu favoriser l'oxydation du Cr ^III de l'implant aux états de valence supérieurs.

Il existe des preuves limitées d'un risque accru de cancer chez les patients ayant subi une arthroplastie de la hanche. Cependant, la plupart des études précédentes souffrent d'un temps de suivi court, ce qui pourrait être insuffisant pour détecter tout changement malin. Avec plus de patients plus jeunes recommandés pour avoir des remplacements articulaires, il y aura un nombre croissant de patients exposés aux matériaux d'implants pendant 30 ans ou plus. D'autres études toxicologiques, y compris les patients atteints de maladies chroniques, sont nécessaires pour confirmer ces résultats préliminaires, et pour déterminer quels patients peuvent présenter un risque plus élevé de lésions tissulaires et de cancer.