Publié sur : Présentation pour la Société Française de Chirurgie Orthopédique et Traumatologique - 2006
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Allergie aux débris d'usure de prothèse. Une affection méconnue de diagnostic et de traitement difficiles.
G. Delepine, F. Delepine, H. Cornille, Nicole Delepine

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Allergie aux débris d'usure de prothèse. Une affection méconnue de diagnostic et de traitement difficiles

Introduction :

Les métalloses par usure de prothèse sont connues depuis longtemps.
Elles s'accompagnent parfois de réactions inflammatoires intenses et prennent alors un aspect pseudo infectieux trompeur.
C'est pour éviter des erreurs diagnostiques aux conséquences sévères que nous présentons ici notre casuistique.

Revue de la littérature : Allergie aux métaux

Décrite depuis au moins 30 ans, mais difficile à prouver.
Concerne toutes les disciplines qui utilisent des implants métalliques.
Serait responsable de dermatoses et échecs d'implant.
Surtout décrite pour le Chrome, Cobalt, Nickel et objectivée par des patchs tests et des TTL, insuffisamment sensibles.

Seul traitement: ablation de l'implant.
Facteurs favorisants : Allergie préexistante aux métaux mais aussi une sensibilisation due à la corrosion de l'implant.
Le Titane, utilisé pour ses propriétés mécaniques, semblait moins allergisant : cependant des allergies sont actuellement décrites et prouvées avec ce métal.

Dermatoses aux métaux des prothèses

En 1995, Dujardin analyse la littérature sur les dermatoses en rapport avec des implants orthopédiques chrome/cobalt :
54 cas répertoriés :
- Eczémas: 44%,
- Formes bulleuses : 43%,
Formes inflammatoires: 13%.
Difficultés diagnostiques entre réaction immuno-allergique, toxicité cellulaire directe, infection.

Seule prévention: éviter la corrosion des implants.
Formes inflammatoires: 13% (7 cas: 6 dermo hypodermites, 1 forme pseudo-tumorale) ressemblent à nos cas.
Corticoides par voie systémique peu efficace (1 guérison).

Allergic dermatosis caused by metallic implants in orthopaedic surgery
Rev Chir Orthop Reparatrice Appar Mot. 1995;81(6) 473-484 Dujardin F.Rouen.

Suspicion devant certaines complications

Surinfection des fistules, pseudo-abcès, responsables d'infections de prothèses, récidivantes, chroniques, rebelles aux traitements.

Persistance de signes inflammatoires cliniques et/ou biologiques alors que toute infection a été écartée ou jugulée (cultures opératoires multiples et de drains de redon stériles).

Critères diagnostiques : inflammation

Signes inflammatoires locaux (douleurs, tuméfaction, augmentation de la chaleur locale, érythème, abcès, fistules) et généraux (fièvre, polynucléose, élévation de la VS et de la CRP...

Critères du diagnostique

Débris métalliques abondants découverts lors de l'opération.



Absence de germes lors des cultures opératoires et postopératoires répétées (au moins 10 cultures).
Echec de l'antibiothérapie éventuelle (ne modifie pas l'évolution locale).
Efficacité de la corticothérapie.

Casuistique

Depuis mars 2003 nous avons recherché, parmi nos malades, ceux qui étaient susceptibles de souffrir d'une intolérance aux débris métalliques.
9 malades remplissaient ces critères diagnostiques.
Il s'agissait de filles dans 3 cas et de garçons dans 6.

Traitements initiaux

La résection osseuse initiale mesurait en moyenne 17 centimètres.
8 malades avaient subi une chimiothérapie et 4 avaient été irradiés.
Tous ces malades étaient en rémission complète de leur cancer depuis plus de dix ans (moyenne 15).

Date d'apparition des signes allergiques

Dans un tiers des cas l'intolérance est survenue spontanément après usure, descellement ou rupture de la prothèse.
Pour les 6 autres malades les signes ne sont survenus qu'après intervention pour changement de prothèse.
Prothèse initiale posée il y a plus de 15 ans : 7 patients,
10 ans : 1 patient,
8 ans : 1 patient.

Date d'apparition des signes cutanés

Cependant, chez tous les patients, apparition moins d'1 an après une ré-intervention locale le plus souvent en regard de la zone de ré-intervention, variant d'une intervention à l'autre.
Cette nouvelle chirurgie était motivée entre autres par un descellement, une rupture de la prothèse.
Ils ont récidivé leur "allergie" lors des chirurgies ultérieures, de façon parfois plus précoce, et aggravée.

Patient n° 4: Apparition de nodules 1 mois après chirurgie pour descellement



Ce déroulement dans le temps est évocateur d'une hypersensibilité de type IV
Il existe une phase de sensibilisation périprothétique longue, de plusieurs années.
Un évènement local (chirurgie) déclenche les signes cutanés, probablement en mobilisant des débris métalliques.
Les signes cutanés récidivent et s'aggravent lors des chirurgies ultérieures.

Dosage sanguin de chrome, de nickel, de Cobalt et titane (janvier 2005)

Traitements de l'allergie

Nettoyage chirurgical minutieux du champ opératoire.
Couverture par lambeau musculaire.
Corticothérapie per os.

Résultats des traitements de l'allergie

Signes biologiques.
Sous corticoïdes : normalisation de tous les paramètres biologiques bien avant la guérison clinique.
Sans corticoïdes : persistance des paramètres d'inflammation biologique non spécifiques.

Disparition lente des troubles dans 7 cas. Les deux derniers sont encore en traitement.

Patient n° 1



Patient n°2
Effet de la corticothérapie.



Patient n°3

Complications de la Corticothérapie

1°) Effets secondaires responsable de modification de traitement



2°) Anti-histaminique : très bien toléré

Commentaires

Ces malades se présentant avec un tableau classique d'infection (fièvre, polynucléose, tuméfaction locale) ont pour certains subi des traitements médicaux ou chirurgicaux qui ne leur étaient pas utiles.
Le traitement antiallergique par des corticoïdes a obtenu la guérison ou l'amélioration des troubles mais au prix d'un traitement aux corticoïdes dont la tolérance est loin d'être constamment bonne.

Difficultés du diagnostic biologique

Disparité des signes biologiques.
Variabilité du syndrome inflammatoire d'un patient à l'autre.
Difficulté d'interprétation des tests spécifiques d'allergie.
Grande variabilité des taux sanguins de métaux.

Allergie ou infection?

Un seul patient n'a jamais connu de complication infectieuse de sa prothèse.
Pour les autres, les germes retrouvés ont été les suivants :
Staphyloccoques dorés et épidermidis,
Entérobacter cloacae,
Pseudomonas,
Enteroccoque,
Eschérischia Coli.

Tous les patients ont eu un ennui mécanique de leur prothèse descellement ou rupture.

Allergie aux métaux et infections

Dès 1982 une équipe allemande montre une relation entre sensibilisation aux métaux des implants osseux et infection locale avec des TTL + au Chrome, Cobalt et/ou Nickel chez les sujets infectés.

En 1984 la même équipe montre que la concentration sanguine et dans les tissus adjacents, en Chrome, Nickel, cobalt est plus importante chez les sujets aux implants infectés.
Increased corrosion of stainless steel implants in infected plated fractures to metal following osteosynthesis. Arch Orthop Trauma Surg.1984.;102(3): 198-200.Hierholzer S. Germany.
Allergy to metal following osteosynthesis. Unfallchirurgie. 1982 Dec;8(6): 347-52.Hierholzer S. Germany.

Conclusion

Lorsqu'un malade porteur d'une prothèse se présente avec un tableau infectieux et des signes cliniques ou radiologiques faisant évoquer une métallose, il faut s'assurer de la présence de germes avant d'effectuer un traitement lourd ou mutilant.

Prise en charge actuelle et perspectives d'avenir :

Faire les tests d'allergie avant tout traitement par corticoïdes.

Surveiller les taux sanguins de métaux chez les patients porteurs de prothèses (opérer les descellements plus tôt pour éviter la sensibilisation par des débris métalliques).

Préciser la dose optimale de corticoides de départ (dose forte semble plus efficace), le mode optimal de sevrage pour éviter les effets rebond.

Prévenir les récidives lors des interventions par la reprise d'une corticothérapie entourant l'acte chirurgical ?

Evaluer d'autres traitements : AINS ? Le patient n°7 a été longtemps sous indocid sans amélioration durable.

Signes biologiques d'inflammation, non spécifiques :

Variables d'un patient à l'autre, et dans le temps pour un même patient ; pas toujours corrélés avec les signes cliniques.

Augmentation des PN (5000 à 40000), de la CRP (40 à 160 mg/l ), VS (100/120), du fibrinogène (5 à 10 g/l), du TNF.

Pouvant être majeurs et simuler une leucémie (patient n°1 avec 40 000 à 50 000 GB en dehors de surinfections).

Majorés lors des surinfections de fistules, avec augmentation plus importante de la CRP.

Surtout peuvent persister malgré la guérison des surinfections.

Recherche biologique d'allergie à la prothèse :

Surtout allergie de type IV Hypersensibilité retardée.

Patchs Tests : au chrome, au nickel, au cobalt.
Les patchs au titane ne sont plus commercialisés depuis 2 ans.

TTL au titane, au chrome, au nickel, au cobalt.

Dosages sanguins de chrome, de nickel, de Cobalt et titane.

Diagnostic d'allergie à la prothèse :

Allergie de type IV, Hypersensibilité retardée.

Tests réalisés chez seulement 4 patients sur 9 patients (patient n°4,5,8,9) car doivent être impérativement pratiqués à distance de tout traitement par Corticoides ou antihistaminiques (au moins 1 mois arrêt de traitement).

2 patients seulement ont été testés avant tout traitement par Corticoides ou antihistaminiques.

Signes biologiques spécifiques d'hypersensibilité retardée :
Patchs au chrome, cobalt, nickel.
Négatifs chez 3 patients (patient n° 4, 5,9)
Positif chez le patient n° 8 pour le chrome.

TTL au chrome, cobalt, nickel et titane.
Négatifs chez 3 patients (patient n° 4, 5, 8).
Positif chez le patient n°9 pour le chrome et limite de positivité pour le titane.

TTL du patient n°9 :
TTL au Sulfate de Chrome : Positif
1000 microg/ml: Index 3,7
100 microg/ml: Index 2,1
10 microg/ml: Index 1,6
1 microg/ml: Index 0,9

TTL au Tétrachlorure de Titane : Positivité à confirmer
1000 microg/ml: Index 1,5
100 microg/ml: Index 1,8
10 microg/ml: Index 1,6
10 microg/ml: Index 0,9

Difficulté d'interprétation des tests d'hypersensibilité retardée :
Inhérente aux patients.
Les patients n°8 et 9, positifs en Patch ou TTL n'avaient pas reçu d'immunosuppresseurs depuis plusieurs années.
Les 2 autres patients, négatifs aux patchs et aux TTL, avaient reçu un traitement par corticoïdes, long (9 et 8 mois) et l'avaient arrêté 6 semaines avant les tests.

Il n'y a pas toujours de corrélation entre les patchs et les TTL.
Le patient n°8 à un TTL négatif au chrome alors que le patch est positif.
Le patient n°9 à un TTL positif au chrome alors que le patch est négatif.

Les faux négatifs sont fréquents pour les TTL, plus que les faux positifs.
Le patient n°9 à un TTL au chrome négatif dans un laboratoire et positif dans un autre laboratoire.

Patchs et TTL : Cause possible de faux négatifs :

Les patchs ont été posés dans le dos alors que certaines équipes préconisent de les poser dans le territoire de l'allergie présumée.

Pour les TTL, différents antigènes peuvent être testés pour un même métal, il faut trouver le bon antigène et la bonne dilution.

Dosage sanguin des métaux et tests d'hypersensibilité :

Pas de corrélation évidente.
Le patient n°9 a un TTL + au chrome et un chrome sanguin peu élevé (25 nmole/l).
Le patient n°8 a un patch + au chrome et un chrome sanguin très élevé (573nmol/l), mais malgré un titane sanguin très élevé (3200 nmol/l), un TTL - au titane.
Les dosages sanguins ont tous été faits en janvier 2005, après plusieurs nettoyages chirurgicaux pour certains patients.

Tentative d'un traitement médical à partir de janvier 2003 :

Corticothérapie au long cours chez 8 patients.
Dose d'attaque : 0,5mg/kg à 0,75mg/kg.
Diminution progressive après la guérison.
et/ou
Antihistaminiques H1 au long cours chez 9 patients.
Aérius ou zaditen.
La patient n° 8 n'a pas eu de corticoides car cross leg prévu sur zone de nécrose cutanée radique.

Evolution clinique sous corticoïdes :
2 patients n'ont plus de signes cutanés.
Patient n°1:
- après 4 mois de traitement, idem à 2 ans de traitement.
- en baisse du cortancyl à 3mg 1j/2.

Patient n°3:
- après 1an de traitement (6 semaines d'arrêt pour arthrite)
- recul de 15 mois / début de traitement ; 3 mois de guérison.
- en baisse du cortancyl à 12mg 1j/2.

6 patients ont encore des signes cutanés.

Patient n°9 n'est traité que depuis 6 semaines : amélioration à 30 mg.
Diminution chez 3 patients, effet rebond.

Patient n°2: Hépatite C évolutive sous cortancyl, baisse à 10 mg (17 mois de traitement).

Patients n°6 et 7: effets secondaires, baisse à 20 mg (10 et 8 mois de traitement).

Arrêt chez 2 patients.

Patient n°4 : effets secondaires (4 mois de traitement).

Patient n°5 : par le patient à 8 mois, non repris car cross-leg.

Conclusion

Allergie au titane et autres métaux des prothèses, cytotoxicité directe des métaux ou simple réaction inflammatoire chronique aux débris de prothèses usées ?

Arguments cliniques et évolutifs peut-être en faveur d'une hypersensibilité de type IV.
Celle-ci reste difficile à prouver par les patchs et les TTL aux métaux.

Réponse au traitement par corticothérapie et effet rebond, peut-être également en faveur d'une hypersensibilité.

Allergie aux métaux

Incidence of metal sensitivity in patients with total joint replacement.
Br Med J. 1975 Nov 15; 4 (5993):376-8.Elves MW, Wilson JN.

Rejection of metal to metal prosthesis and skin sensitivity to cobalt.
Contact Dermatitis. 1976 Apr;2(2):65-7 Munro-Ashman D.

Metal sensitivity in patients treated for tibial fractures with stainless steel
Acta Orthop Scand. 1977;48(3):245-9.Cramers M.

Metal sensitivity: positive history but negative test indicated allergy
Contact Dermatitis. 1986 Jan; 14(1):57-60. Moller H, Stevenson A

Allergic reactions to implants materials
Orthopade. 2003 Jan;32(1) : 60-4 Thomas P. Munich

Dermatoses aux métaux des prothèses

En 1995, le Pr Dujardin analyse la littérature sur les dermatoses en rapport avec des implants orthopédiques chrome/cobalt.
54 cas répertoriés:
Eczémas: 44%,
Formes bulleuses: 43%,
Formes inflammatoires: 13%.

Difficultés diagnostiques entre réaction immuno-allergique, toxicité cellulaire directe, infection.
Seule prévention: éviter la corrosion des implants.
Formes inflammatoires: 13% (7 cas: 6 dermo hypodermites, 1 forme pseudo-tumorale) ressemblent à nos cas.
Corticoides par voie systémique peu efficace (1 guérison)
Allergic dermatosis caused by metallic implants in orthopaedic surgery
Rev Chir Orthop Reparatrice Appar Mot. 1995;81(6) 473-484 Dujardin F.Rouen.

Pourcentages de tests épicutanés positifs aux métaux selon que la prothèse est descellée ou non

Allergic dermatosis caused by metallic implants in orthopaedic surgery Rev Chir Orthop Reparatrice Appar Mot. 1995;81(6) 473-484 Dujardin F.Rouen.

Allergie au Titane

Depuis 15 ans, description de cas isolés chez des patients porteurs de prothèses de hanche, clips, pace-maker, plaque vertébrale.
Responsable de dermatoses (eczéma, connectivite).
Ojectivée par des patchs tests et des TTL + au titane et la guérison après l'ablation du matériel.
Recherchée dans des descellements de prothèses de hanche, sans causalité prouvée.

Le titane serait plus corrosif que l'acier, exposant à plus d'echec des prothèses.

Analyse d'implants en titane: Cp-Ti; Ti6Al4; Ti6Al7Mb: on a retrouvé du Nickel en très faible concentration, peut-être responsable d'effets délétères imputés à tort au titane.

Sensitivity to titanium. A cause of implant failure.
J Bone Sur Br. 1991 Jan;73(1): 25-8. Labor PA. England.

Metal wear and tissue response in failed titanium alloy total hip replacements. J Bone. Joint Surg Br. 1991 Jul;73(4):559-63.

Asthma caused by hard metals: responsibility of titanium.
Presse Med. 1992 Jun 6;21(21):997.
Breton JL, Louis JM, Garnier G.

Pacemaker contact sensitivity : Clinical recognition and management.
Annal Thoracic Surgery. 1994 Apr;57(4):1017-8.
AbdallahHI. Philadelphie.

A case of allergic reaction to surgical metal clips inserted for postoperative irradiation in a patient undergoing breast-conserving therapy.
Breast Cancer. 2001;8 (1):90-2 Tamai K. Japan

Poster 142: allergy to titanium spinal implant
Arch Phys Med Rehabil. 2004 Sep;85 (9):E33 Curtis W. Wellesley

Immunohistochemical characterisation of the perivascular infiltrate cells in tissues adjacent to stainless steel implants compared with titanium implants.Arch Orthop Trauma Surgl. 2001; 121(4):223-6 Thewes M. Germany

Allergic potential of Titanium implants
Orthopade. 2005 Feb 11; Schub A, Germany

Allergie aux métaux et infections

Dès 1982 une équipe allemande montre une relation entre sensibilisation aux métaux des implants osseux et infection locale avec des TTL + au Chrome, Cobalt et/ou Nickel chez les sujets infectés.

En 1984 la même équipe montre que la concentration sanguine et dans les tissus adjacents, en Chrome, Nickel, cobalt est plus importante chez les sujets aux implants infectés.

Increased corrosion of stainless steel implants in infected plated fractures to metal following osteosynthesis.
Arch Orthop Trauma Surg.1984.;102(3): 198-200.Hierholzer S. Germany.

Allergy to metal following osteosynthesis.
Unfallchirurgie. 1982 Dec;8(6): 347-52.Hierholzer S. Germany.

Corrosion des implants métalliques et infections

Les métaux, y compris le titane, libérés par l'usure des implants, entraîneraient une baisse des défenses immunitaires, favorisant ainsi les infections de prothèses.

Analysis of Serum Cobalt levels and kinetics in 282 patients with a Metal-Metal Friction Hip Prosthesis. JY. Lazennec1, J. Poupon2 Sep 2003;Hopital Salpétrière

The effects of metal corrosion debris on immune system cell
Chir Organi Mov. 1998 Oct-Dec; 83(4): 387-93 Donati ME. Italie

Inhibition of T and B cell prolifération by titanium, cobalt, chromium: role of IL2 and IL6
J Biomed Mater Res. 1996 Dec;32(4):655-61. Wang JY

Suspicion clinique d'intolérance à la prothèse

Douleur locale +/- fièvre traînante parfois élevée, +/- :

Nodules sous-cutanés ou pseudo-abcès prédominant au niveau des cicatrices, évoluant toujours sur le même mode : fistulisation, écoulement clair ou séro-sanglant, assèchement et cicatrisation.
Erythème, prédominant autour des cicatrices et des nodules.

Parfois véritables bourgeons charnus.

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