Les prothèses d épaule

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1 CABINET Forum Med Suisse 2006;6: Les prothèses d épaule Alain Farron Service Universitaire d Orthopédie et de Traumatologie, Hôpital Orthopédique et CHUV, Lausanne Quintessence Le remplacement articulaire de l épaule par une prothèse est devenu depuis quelques années une intervention pratiquée couramment. Il a pour but de soulager les douleurs liées à l atteinte dégénérative ou traumatique de l articulation gléno-humérale, ainsi que, dans la mesure du possible, de permettre la récupération fonctionnelle du bras. L hémiprothèse humérale est indiquée lors de pathologie limitée au versant huméral (fractures, ostéonécrose avasculaire) ou lorsque l usure osseuse de la glène ne permet plus de mettre en place une prothèse de glène (polyarthrite rhumatoïde en fin d évolution). La prothèse totale de type anatomique est proposée lors d atteinte touchant les deux versants de l articulation (omarthrose, arthrites inflammatoires). Elle nécessite une coiffe des rotateurs compétente, tant pour assurer la stabilité articulaire que pour la récupération fonctionnelle. La prothèse totale de type inversé (contrainte) est réservée à certains cas d arthropathies gléno-humérales associées à des lésions étendue de la coiffe des rotateurs. La récupération fonctionnelle en flexion et abduction est possible grâce à la seule action du deltoïde. Le descellement de la glène prothétique (prothèses totales de type anatomique), l instabilité gléno-humérale (prothèses totales de type inversé) et l usure glénoïdienne secondaire (hémiprothèses humérales) constituent les principales complications après arthroplastie d épaule Summary Shoulder prostheses In the last few years replacement of the shoulder joint by a prosthesis has become current practice. Its aim is to alleviate pain associated with degenerative or traumatic glenohumeral lesions and, as far as possible, restore arm function. A humeral hemiprosthesis is indicated for limited lesions of the humeral component (fractures, avascular osteonecrosis) or where erosion of glenoid bone makes it impossible to place a glenoid prosthesis (late-stage rheumatoid arthritis). A total prosthesis of the anatomical type is proposed where both components of the joint are affected (omarthrosis, inflammatory arthritis). It requires a competent rotator cuff, both to ensure joint stability and restore function. A total reverse prosthesis (constraint) is reserved for some cases of glenohumeral arthropathy associated with extensive lesions of the rotatory cuff. Flexion and abduction function is restored by the action of the deltoid alone. Loosening of a glenoid prosthesis (anatomical-type total prostheses), glenohumeral instability (reverse total prostheses) and secondary glenoid erosion (humeral hemiprostheses) are the main complications following shoulder arthroplasty. Introduction La mise en place d une prothèse d épaule (arthroplastie d épaule) est devenue une intervention chirurgicale pratiquée de plus en plus fréquemment. Même si les arthroplasties d épaules restent moins nombreuses que celles réalisées au niveau des hanches ou des genoux, leur nombre n a cessé de croître au cours des dernières années. Plusieurs facteurs permettent d expliquer cette progression: succès cliniques dus à l amélioration de la qualité des implants et des techniques chirurgicales; allongement de l espérance de vie des patients; volonté de prolonger l indépendance; désir de garder une meilleure qualité de vie. Le développement des prothèses a permis de créer plusieurs catégories d implants adaptés aux principales pathologies gléno-humérales. Le but de cette revue, destinée en premier lieu aux médecins praticiens, est de préciser les indications aux différents types de prothèses d épaule et de présenter les résultats auxquels les patients peuvent s attendre après cette intervention. Evolution des prothèses d épaule L articulation gléno-humérale constitue la partie principale du complexe articulaire de l épaule, lui-même formé de trois articulations (glénohumérale, acromio-claviculaire et sterno-claviculaire) ainsi que de deux plans de glissement (omo-thoracique et huméro-acromial). Les particularités biomécaniques de l articulation glénohumérale sont: une faible congruence osseuse (surface articulaire de la glène plate et de petite taille face à une tête humérale sphérique et largement recouverte de cartilage); une action des muscles et tendons de la coiffe des rotateurs aussi bien pour la motricité que pour la stabilité articulaire. De par sa très grande mobilité, l articulation gléno-humérale est soumise à de fortes contraintes ainsi qu à des contacts («conflits») entre structures osseuses et/ou parties molles en fin de mouvement, expliquant la fréquence relativement élevée de lésions rencontrées au niveau de l épaule. * Vous trouverez les questions à choix multiple concernant cet article à la page 41 ou sur internet sous

2 CABINET Forum Med Suisse 2006;6: Les prothèses d épaule ont été conçues pour remplacer les structures osseuses de l articulation gléno-humérale, lésées par des pathologies dégénératives ou traumatiques. Bien que la première prothèse d épaule ait été implantée au 19 e siècle déjà (Péan, 1893), l ère «moderne» des arthroplasties d épaule remonte au début des années 50 [1]. Neer développa un implant constitué d une tête et d une tige métalliques (hémiprothèse humérale), destiné à remplacer la tête humérale lors de fractures complexes. Cette intervention permit d obtenir des résultats nettement supérieurs (sur le plan fonctionnel et des douleurs) aux traitements (conservateurs ou chirurgicaux) gardant la tête humérale fracturée. Compte tenu de ce succès, le principe du remplacement articulaire limité à l humérus fut ensuite étendu dès les années 60 aux affections dégénératives de l articulation gléno-humérale. Puis, dès le milieu des années 70, une prothèse de glène a été développée, réalisant alors la prothèse totale d épaule, destinée à être implantée lors d affections dégénératives touchant les deux versants de l articulation gléno-humérale [2]. Plusieurs études biomécaniques et sur cadavre ont révélé que les variations anatomiques varient beaucoup d un individu à l autre et influencent beaucoup la fonction articulaire. Le développement des prothèses s orienta donc naturellement vers l amélioration des possibilités d adaptation des implants aux variations anatomiques individuelles [3]. Au cours des années 90, les implants dits anatomiques (choix individuel de l épaisseur et de la largeur de la tête humérale, taille de la tige, position relative de la tête sur la tige) ont été créés. Toutefois, si ces implants anatomiques permettent de remplacer avec précision les surfaces osseuses de la tête humérale et de la glène, ils exigent une coiffe des rotateurs compétente pour assurer la motricité et la stabilité articulaires. Cependant, les affections dégénératives de l articulation gléno-humérale, sont associées dans 30% des cas à des lésions significatives de la coiffe des rotateurs. Dans ces situations particulières, les prothèses de type anatomique ne sont pas adaptées. Pour cette raison, dès les années 70, le concept de prothèses totales contraintes a été développé en parallèle. Les implants de ce type actuellement utilisés comportent une hémisphère placée sur le versant glénoïdien et une cupule placée sur une tige pour le versant huméral. Le dessin particulier de cette «prothèse inversée» assure une stabilité intrinsèque à l articulation glénohumérale. Les mouvements d abduction sont possibles grâce à la seule activité du deltoïde (sans coiffe des rotateurs). Le déplacement médial du centre de rotation articulaire augmente le bras de levier du deltoïde et réduit par conséquent les forces développées dans l articulation gléno-humérale. Indications aux prothèses d épaule Indications et contre-indications Une prothèse d épaule est indiquée lors d affections dégénératives ou traumatiques, touchant en premier lieu les structures osseuses glénohumérales. Il existe plusieurs types de prothèse d épaule, dont l indication relative dépend autant des conditions locales que de la pathologie de base (tab. 1 p). Comme pour la majorité des affections orthopédiques, l indication générale à la mise en place d une prothèse d épaule dépend en premier lieu de l intensité des douleurs et de leur résistance aux divers traitements dits conservateurs (médications antalgique et anti-inflammatoire, physio- et balnéothérapie, etc.). Le degré de limitation fonctionnelle reste au second plan pour poser l indication opératoire. L arthrite septique constitue une contre-indication absolue à la mise en place d une prothèse. L indication à une arthroplastie doit également être posée avec la plus grande prudence lors d antécédents infectieux locaux. Toutes les mesures destinées à rechercher une infection résiduelle doivent alors être réalisées, y compris la ponction articulaire. Les foyers septiques à distance sont bien sûr traités avant l intervention, comme pour toute autre opération orthopédique. Certaines affections neurologiques constituent également une contre-indication à une arthroplastie. Lors d atteinte motrice (myopathies), la dysfonction musculaire ne permet plus de stabiliser l articulation. Si l atteinte sensitive prédomine (arthropathie neurogène), un descellement précoce peut survenir. Tableau 1. Types de prothèses d épaule et indications. Types de prothèse Conditions locales Indications Hémiprothèse humérale Atteinte limitée au versant huméral Fractures complexes de la tête humérale Ostéonécrose avasculaire de la tête humérale Hémiprothèse humérale Usure osseuse avancée de la glène Polyarthrite rhumatoïde en fin d évolution Prothèse totale Atteinte des 2 versants articulaires Omarthrose de type anatomique avec coiffe des rotateurs compétente Arthrites rhumatismales Prothèse totale de type Atteinte des 2 versants articulaires «Cuff tear arthropathy» inversé (contrainte) avec coiffe des rotateurs incompétente Chirurgie de reprise

3 CABINET Forum Med Suisse 2006;6: Hémiprothèse d épaule Même si le pourcentage relatif d hémiarthroplasties a baissé ces dernières années, au profit des arthroplasties totales, il existe de nombreuses situations dans lesquelles un remplacement limité à l humérus reste indiqué. Actuellement, une hémiarthroplastie est réalisée: si l atteinte reste limitée au versant huméral (fractures, ostéonécroses avasculaires) et lorsque l importance de l usure osseuse glénoïdienne ne permet plus de fixer la prothèse (polyarthrite rhumatoïde avancée). Les fractures complexes de l humérus proximal constituent une des principales indications à une hémiarthroplastie d épaule. Lors de fractures comportant trois, quatre ou davantage de fragments de tête humérale, la stabilisation des fragments est difficile et le risque de nécrose avasculaire secondaire de la tête humérale élevé, motivant d emblée la mise en place d une prothèse. Les tubérosités (trochiter et trochin), sur lesquelles s attache la coiffe des rotateurs, doivent impérativement être solidarisées à la diaphyse humérale pour l obtention d un bon résultat fonctionnel. L ostéonécrose avasculaire de la tête humérale constitue aussi une indication à la mise en place d une hémiprothèse. L intervention est proposée lors d effondrement de la tête, mais en l absence d usure osseuse et cartilagineuse de la glène seulement. Lorsque l usure osseuse de la glène est très avancée (polyarthrite rhumatoïde en fin d évolution), il arrive que le stock osseux ne permette plus de mettre en place une prothèse de glène. Dans ces rares cas, l hémiprothèse humérale reste une alternative, par défaut. Prothèse totale de type anatomique (fig. 1 x) Si le choix de ne limiter l intervention qu à une hémiprothèse humérale est parfois évident, la décision d implanter également une glène prothétique n est pas toujours aisée. Les risques du descellement précoce de la prothèse de glène (voir chapitre résultats), ainsi que les difficultés techniques liées à l implantation conduisent certains chirurgiens à préférer l hémiarthroplastie. Même s il n existe pas de réel consensus, une prothèse totale d épaule de type anatomique est actuellement proposée lors d atteinte dégénérative de l articulation glénohumérale, touchant les deux versants articulaires, avec un stock osseux glénoïdien permettant l implantation d une prothèse et avec une coiffe des rotateurs compétente. Une lésion significative de la coiffe des rotateurs n est en effet pas compatible avec ce type d implant: la déficience motrice qui en résulte ne permet pas une récupération fonctionnelle correcte, et le manque de stabilité va provoquer une charge asymétrique de la glène et un descellement précoce. L arthrose glénohumérale, primaire ou secondaire, constitue la principale indication à une arthroplastie totale d épaule de type anatomique. Le stock osseux de la glène est en général suffisant pour l implantation d une prothèse de glène, alors que la coiffe des rotateurs est compétente dans la majorité des cas. Les multiples formes d arthrites rhumatismales justifient parfois également la mise en place de prothèses totales d épaule de type anatomique. Cependant, en raison d une antalgie majeure, les patients souffrant d arthrites rhumatismales ne consultent qu à un stade avancé de leur maladie, lorsque la destruction osseuse et les lésions étendues de la coiffe des rotateurs ne permettent plus d implanter une prothèse totale anatomique. Prothèses totales de type inversé (contrainte) (fig. 2 x) Un nombre significatif de patients souffre de pathologies dégénératives gléno-humérales comportant une atteinte des structures osseuses associée à une incompétence de la coiffe des rotateurs. Pour ces cas, la prothèse totale de type anatomique est contre-indiquée et l hémiprothèse ne permet pas une récupération fonc- Figure 1 Prothèse totale de type anatomique. Les implants, tant au niveau de l humérus que de la glène, permettent de reconstruire les surfaces osseuses initiales. L intégrité de la coiffe des rotateurs est indispensable à la stabilité articulaire et à la récupération fonctionnelle.

4 CABINET Forum Med Suisse 2006;6: tionnelle satisfaisante. La prothèse totale de type inversé constitue une alternative. Le stock osseux glénoïdien doit cependant être suffisant pour l implantation de la prothèse de glène. Par contre, l intégrité de la coiffe des rotateurs n est pas nécessaire. L arthropathie associée à une large rupture de la coiffe des rotateurs («cuff tear arthropathy»), ainsi que les affections apparentées (Milwaukee shoulder, épaule sénile hémorragique) constituent les indications principales à une prothèse totale de type inversé, pour autant que le stock osseux glénoïdien soit conservé. La chirurgie de révision des prothèses d épaule est en nette augmentation. Ces patients, souvent multi-opérés, présentent, en plus de l atteinte osseuse, des lésions concomitantes de la coiffe des rotateurs. La mise en place d une prothèse totale de type inversé représente parfois la dernière possibilité de garder une fonction d épaule acceptable pour ces situations complexes. Résultats Au cours des cinq dernières années, nous avons observé une forte croissance du nombre de publications parues dans les revues spécialisées et traitant des prothèses d épaule. Malgré tout, les études prospectives et randomisées comparant différents traitements sont encore rares. De plus, il n y pas d unanimité sur la méthode d évaluation des résultats et les séries ne peuvent souvent pas être comparées entre elles. Néanmoins, l évolution des douleurs et de la mobilité de l épaule, ainsi que la fréquence de survenue de complications constituent des critères simples d appréciation du résultat d une intervention chirurgicale. Douleurs Globalement, l efficacité des arthroplasties d épaule sur les douleurs peut être considérée comme bonne et le pourcentage de patients satisfaits dépasse généralement encore 90% après 10 ans. Les résultats sont toutefois moins bons pour certaines indications, telles les arthropathies posttraumatiques ou lorsque les épaules ont déjà été opérées avant la mise en place de la prothèse. Il existe souvent, dans ces situations, une importante raideur de l épaule provoquée par des modifications anatomiques et/ou une rétraction sévère des parties molles. Les douleurs résiduelles sont également plus fréquemment rencontrées après hémiarthroplastie qu après prothèse totale [4], probablement en raison d une usure secondaire de la glène. Une atteinte associée de la coiffe des rotateurs peut également influencer négativement le résultat. Figure 2 Prothèse totale de type inversé. Les implants possèdent une congruence intrinsèque, procurant ainsi une certaine stabilité à la prothèse. L action seule du deltoïde suffit en général à la récupération fonctionnelle en flexion et en abduction. Mobilité de l épaule La récupération fonctionnelle est moins constante que la diminution des douleurs. Elle dépend essentiellement de deux facteurs: l état de la coiffe des rotateurs et le type de prothèse implantée [5]. Lors d atteinte de la coiffe, la récupération de la flexion et de l abduction est difficile avec les prothèses de type anatomique. Par contre, la prothèse de type inversé permet souvent une flexion et une abduction au delà de 90. Par contre, les rotations restent limitées. Les épaules très raides en préopératoire et durant une longue période de temps (rétraction des parties molles) conduisent également à des récupérations fonctionnelles limitées. Survie des implants Une étude récente [6] chez des patients âgés de moins de 50 ans lors de la pose des prothèses a montré un taux de survie des implants de 82% à 10 ans et 75% à 20 ans pour les hémiprothèses humérales, et de 97% à 10 ans et 84% à 20 ans pour les prothèse totales (critère d échec = réintervention).

5 CABINET Forum Med Suisse 2006;6: La survie des implants est vraisemblablement plus élevée chez les patients âgés, car les articulations remplacées sont soumises à des contraintes moins importantes. Principales complications La mise en place d une prothèse d épaule expose à des complications aspécifiques, générales (anesthésiologiques, cardiovasculaires, etc.) et locales (infections, lésions neurologiques, etc.), complications qui sont propres à toutes les interventions orthopédiques. Elles restent heureusement peu fréquentes. Les complications spécifiques des prothèses d épaule dépendent en général du type d implant utilisé [7 9]: Les hémiarthroplasties exposent au risque d usure glénoïdienne secondaire. Cette évolution est d autant plus souvent constatée que les patients sont jeunes et actifs. La «totalisation» de la prothèse (ajout d une prothèse de glène) s avère parfois nécessaire. Le descellement glénoïdien constitue la complication la plus fréquente des prothèses totales de type anatomique [10]. La survenue d un liseré radio-transparent (fig. 3 x) à la jonction entre le ciment et l os de la glène est souvent rapportée (plus de 50% des cas selon les séries et pour des reculs parfois inférieurs à cinq ans). Ce liseré, expression radiologique d une ostéolyse et de la formation de tissu fibreux à la jonction os-ciment est également le reflet de micromouvements à l interface. Sur le plan clinique toutefois, l association entre la survenue de Figure 3 Liseré radio-transparent à l interface os-ciment. Constitué de tissu fibreux, ce liseré révèle en général des mouvements microscopiques et se forme lors de descellement de la prothèse. liserés radio-transparents et la réapparition de douleurs est moins évidente, comme en témoigne le faible pourcentage de ré-interventions pour descellement aseptique (moins de 5% pour les mêmes séries). Cette évolution radiologique reste cependant préoccupante. Les prothèses totales de type inversé exposent à de nombreux types de complications [11]. L instabilité gléno-humérale, avec de véritables luxations articulaires, est possible compte tenu du dessin des implants. Le descellement de l implant glénoïdien et/ou huméral est rapporté. La prothèse étant «contrainte», les charges transmises aux interfaces sont plus importantes et expliquent probablement en partie cette évolution. Finalement, le dessin des implants, avec la médialisation du centre de rotation gléno-huméral, expose à des conflits mécaniques entre les parties osseuses et/ou prothétiques. Des fractures de l acromion et des zones de résorption au versant inférieur de la glène sont décrits. Le nombre de complications potentielles et le recul relativement court des prothèses inversées imposent une certaine prudence dans l utilisation de ce type d implants, qui restent encore actuellement réservés préférentiellement à des patients âgés. Perspectives Bien que l arthroplastie d épaule ait largement fait preuve de son efficacité et soit devenue une intervention de routine, certains aspects ne sont pas totalement résolus. En particulier, les risques de descellements de la prothèse de glène et la récupération fonctionnelle parfois incomplète incitent à une certaine prudence quant à l indication à une prothèse d épaule. L intensité des douleurs provoquées par l arthropathie gléno-humérale reste le facteur déterminant pour décider de l opportunité d une intervention chirurgicale. De nombreuses équipes de chercheurs (médecins, ingénieurs) ont orienté leurs travaux dans le domaine de la prothétique d épaule, tant par des études cliniques que par des travaux biomécaniques plus fondamentaux (expérimentation en laboratoire, simulations par modèle numérique). Les principales perspectives d amélioration à court terme concernent: le dessin des implants, notamment des prothèses inversées afin d éviter les conflits osprothèse; les matériaux utilisés afin d accroître leur résistance à l usure; les techniques chirurgicales. Dans ce domaine, l assistance d un ordinateur (navigation chirurgicale) devrait permettre d améliorer le positionnement de la glène prothétique sur l omoplate et de limiter ainsi les risques d usure et de descellement.

6 CABINET Forum Med Suisse 2006;6: Correspondance: Dr Alain Farron Hôpital Orthopédique Avenue Pierre-Decker 4 CH-1005 Lausanne alain.farron@chuv.ch Références 1 Neer CS. Articular replacement for the humeral head. J Bone Joint Surg Am 1955;37: Neer CS. Replacement arthroplasty for glenohumeral osteoarthritis. J Bone Joint Surg Am 1974;56: Walch G, Boileau P. Prosthetic adaptability: a new concept for shoulder arthroplasty. J Shoulder Elbow Surg 1999;8: Edwards TB, Kadakia NR, Boulahia A, Kempf JF, Boileau P, Nemoz C, et al. A comparison of hemiarthroplasty and total shoulder arthroplasty in the treatment of primary glenohumeral osteoarthritis: results of a multicenter study. J Shoulder Elbow Surg 2003;12: Orfaly RM, Rockwood CA Jr, Esenyel CZ, Wirth MA. A prospective functional outcome study of shoulder arthroplasty for osteoarthritis with an intact rotator cuff. J Shoulder Elbow Surg 2003;12: Sperling JW, Cofield RH, Rowland CM. Minimum fifteenyear follow-up of Neer hemiarthroplasty and total shoulder arthroplasty in patients aged fifty years or younger. J Shoulder Elbow Surg 2004;13: Hasan SS, Leith JM, Campbell B, Kapil R, Smith KL, Matsen FA 3rd. Characteristics of unsatisfactory shoulder arthroplasties. J Shoulder Elbow Surg 2002;11: Norris TR, Iannotti JP. Functional outcome after shoulder arthroplasty for primary osteoarthritis: a multicenter study. J Shoulder Elbow Surg 2002;11: Wirth MA, Rockwood ChA Jr. Complications of total shoulder replacement arthroplasty. J Bone Joint Surg Am 1996; 78: Godeneche A, Boileau P, Favard L, Le Huec JC, Levigne C, Nove-Josserand L, et al. Prosthetic replacement in the treatment of osteoarthritis of the shoulder: early results of 268 cases. J Shoulder Elbow Surg 2002;11: Boileau P, Watkinson DJ, Hatzidakis AM, Balg F. Grammont reverse prosthesis: Design, rationale, and biomechanics. J Shoulder Elbow Surg 2005;14(Suppl):S