L’analyse du liquide articulaire est un examen simple, qui permet généralement d’orienter de manière déterminante le diagnostic étiologique des diverses atteintes articulaires.
La recherche de microcristaux dans le liquide articulaire est un examen clé pour le clinicien, car il permet un diagnostic rapide et fiable d’arthropathies microcristallines par l’identification de cristaux pathogènes dans le liquide examiné. Il s’agit habituellement d’urate de sodium, de pyrophosphate de calcium ou d’apatite. Mais dans certains cas, on peut trouver des cristaux rarissimes [cristaux de cholestérol, de cryoglobine, d’oxalate et de dérivés cortisoniques], témoignant de situations pathologiques particulières.
L’intérêt de cet article est de connaitre les différentes techniques de mise en évidence des microcristaux au niveau du liquide articulaire d’une part et d’autre part une description microscopique de ces microcristaux.
techniques De recherche De microcristaux [tableau 1]
conditions de recueil
Le recueil adéquat du liquide synovial permet d’éviter l’apparition d’artefacts et la dissolution des cristaux.
Parmi ces artéfacts, on peut citer la contamination du liquide synovial par les particules d’amidon lors de la ponction articulaire, qui proviennent des gants stériles, ces particules donnent un aspect de croix de Malte lors de l’examen à lumière polarisée.
On utilise pour le prélèvement un tube stérile en plastique, contenant de petites quantités d’héparinate de sodium ou citrate comme anticoagulant [1]. Les autres anticoagulants comme l’héparinate de lithium, l’EDTA cristallisé ou l’oxalate de calcium sont à éviter car ils sont des sources d’artefacts gênants, même en microscopie électronique.
résumé
La recherche de microcristaux au niveau du liquide synovial, constitue une étape indispensable de l’étude microscopique de ce dernier lors d’une arthrite. Les caractéristiques de ces microcristaux participent à l’orientation et même à établir le diagnostic de certaines arthropathies microcristallines. Donc leur connaissance est impérative pour le biologiste et le rhumatologue.
En dehors des cristaux d’urate de sodium et de pyrophosphate de calcium qui sont fréquemment rencontrés, les autres microcristaux sont retrouvés rarement au niveau du liquide articulaire.
mots clés :
Microcristaux; Liquide synovial;Biréfringence.
abstract
Research crystals in synovial fluid, is an essential step in the microscopic study of this latter during an arthritis. The characteristics of these crystals participate in orientation and diagnosis of certain crystal arthropathies. So knowledge is imperative for the biologist and the rheumatologist.
Outside crystals of monosodium urate and calcium pyrophosphate which are frequently encountered, others microcrystals are rarely found in the synovial fluid.
Key words :
Crystals; Synovial fluid;Birefringence.
Microcristaux au niveau du liquide synovial.
Crystals in synovial fluid.
Mohsine Aouial, Imane El Bouchti.
Service de Rhumatologie, Hôpital Errazi, CHU Mohammed VI, Marrakech - Maroc.
Rev Mar Rhum 2015; 32: 20-5
Correspondance à adresser à : Dr M. Aouial
Le tube doit être soigneusement fermé, pour éviter l’apparition de cristaux de brushite dues au contact entre le liquide articulaire et l’air et aussi la contamination in vitro du liquide par des germes hospitaliers [Aspergillus Niger]
capable de synthétiser in vitro des cristaux d’oxalate.
La recherche de microcristaux doit se faire dans des liquides articulaires fraîchement prélevés car un retard dépassant 12 à 24 heures peut entraîner la disparition de cristaux d’urate monosodique ou surtout de pyrophosphate de calcium hydraté ou au contraire l’apparition de cristaux d’urate monosodique ou de cristaux lipidiques provenant des cellules lysées [2].
La fixation et la coloration doivent se faire avec des solvants alcooliques, du fait de la solubilité des microcristaux surtout d’urate monosodique[3].
La conservation se fait au réfrigérateur à -4°C ou au congélateur à -20°C, afin de préserver les cristaux.
examen en microscopie optique
Cet examen nécessite seulement une petite quantité du liquide synovial. La lame et la lamelle utilisées doivent être bien nettoyées à l’alcool 70° et bien essuyées avec un papier spécial pour ne pas laisser de fibres sur la lame. La lamelle ne doit pas être collée sur la lame, car le vernis utilisé pour le scellement peut être à l’origine de particules biréfringentes que l’on peut confondre avec des microcristaux.
a. Microscopie optique en lumière ordinaire [4-5].
Ele constitue le premier temps de la recherche de microcristaux. Elle a la capacité de préciser la forme des cristaux, leur taille et leur position extra- ou intracellulaire.
L’étude en lumière ordinaire a des limites, notamment pour l’identification complète des cristaux dont les formes qui peuvent parfois êtres atypiques et prêter confusion avec un autre type de cristaux, exemple des cristaux
d’urate monosodique [habituellement de forme d’aiguille]
peuvent avoir l’aspect de bâtonnets tels les cristaux de pyrophosphate de calcium.
b. Microscopie optique à lumière polarisée compensée [6-7]
Pour l’identification des microcristaux, on utilise un microscope à lumière polarisée, muni d’un compensateur et d’une platine tournante [Figure 1].
Ce dispositif permet de préciser les caractéristiques de la biréfringence. Ce concept est basé sur la capacité des cristaux à dévier la lumière normalement stoppée par l’analyseur. Le sens [positif ou négatif] de la biréfringence dépend de la position du grand axe du cristal par rapport à l’axe du compensateur et qui se traduit par des effets couleurs. Donc on distingue :
• Les cristaux négativement biréfringents qui sont jaunes lorsque leur grand axe est parallèle à l’axe du compensateur et bleus lorsqu’il est perpendiculaire à cet axe.
• Les cristaux positivement biréfringents qui sont bleus lorsque leur grand axe est parallèle à l’axe du compensateur et jaunes lorsqu’il lui est perpendiculaire.
La force de la biréfringence traduit l’intensité de la brillance du cristal par rapport à celle de la lumière initiale et donc on distingue les cristaux fortement ou faiblement biréfringents.
coloration par le rouge alizarine s. [8]
Les cristaux de phosphate de calcium [apatite] sont trop petits pour être visibles au microscope optique sauf lorsqu’ils sont en amas et colorés en rouge vifs par le rouge alizarine S.
Pourtant cette coloration n’est pas spécifique de l’apatite car elle peut colorer tous les cristaux calciques et donc nécessite une confirmation par le microscope électronique.
microscopie électronique [9]
Cette technique moderne et réservée aux laboratoires de
Figure 1 : Schéma d’un microscope à lumière polarisée compensée.
Tabelau 1 : Les différentes étapes de l’analyse du liquide articulaire pour détecter les microcristaux
• Prélèvement dans un tube stérile en plastique avec un anticoagulant (héparinate).
• Acheminement rapide au laboratoire.
• Etude par un microscope optique à lumière ordinaire et polarisée (étude de la biréfringence).
• Coloration par le rouge Alizarine S (si suspicion de rhumatisme à hydroxyapatite)
• Etude par le microscope électronique (identification de cristaux de phosphate de calcium ou de pyrophosphate de calcium.
recherche, demande un matériel très onéreux et un temps de lecture et d’analyse très long. On l’utilise surtout dans la mise en évidence des cristaux d’apatites et des petits cristaux de pyrophosphates de calcium dihydraté.
principaux microcristaux
cristaux d’urate monosodique [10,11]Typiquement; les cristaux d’urate monosodique apparaissent sous la forme de fines aiguilles à extrémités effilées et à biréfringence forte et négative. Avec une taille allant jusqu’à 40 μm. L’image d’une cellule traversée par le cristal est très typique de la goutte. Cette image correspond à une simple adhérence du cristal à la cellule qui apparaît comme posée sur le cristal.
L’examen du culot de centrifugation du liquide en lumière polarisée augmente la sensibilité de la recherche.
Les cristaux peuvent aussi être de plus petite taille, fragmentés, alors souvent visibles en position intracellulaire, gardant une forte biréfringence négative. Plus rarement, les cristaux d’urate monosodique ont un aspect en bâtonnets courts, aux extrémités coupées et, dans ces cas, il est facile de les confondre en lumière ordinaire avec des cristaux de pyrophosphates de calcium dihydraté.
Leur identification de certitude se fait en lumière polarisée compensée [Figure 2]. Les cristaux sont habituellement nombreux au cours des accès aigus de goutte, mais ils peuvent être beaucoup plus rares en phase intercritique.
cristaux de pyrophosphate de calcium dihydraté [12-13]
Les cristaux de pyrophosphates de calcium sont parfois mieux vus en lumière ordinaire. Ils sont de forme et de taille variables. La forme la plus typique est celle d’un parallélépipède trapu [Figure 3]. Plus rarement, les cristaux sont en aiguille. Les cristaux phagocytés peuvent apparaître fragmentés à l’intérieur des vacuoles cytoplasmiques ou avoir la même forme que les cristaux extracellulaires. La taille des cristaux de pyrophosphates de calcium hydraté varie de 1 à 20 μm. Dans les liquides
particulièrement riches en cristaux, ils peuvent s’organiser en formations globulaires. Les cristaux de pyrophosphate de calcium dihydraté sont souvent non ou faiblement biréfringents. Mais l’importance de leur biréfringence dépend de l’épaisseur du cristal. Les cristaux de grande taille ou en cube peuvent être fortement biréfringents du fait de leur épaisseur. Leur biréfringence est positive.
Exceptionnellement, les cristaux sont de trop petite taille pour être visibles en microscopie optique. Dans ces cas, ils peuvent être identifiés par la microscopie électronique à transmission[14].
microcristaux de phosphate de calcium
Les phosphates de calcium, dont la forme la plus fréquente est l’apatite, ne sont pas décelables au microscope optique, même en lumière polarisée, du fait de leur petite taille. La coloration par le rouge alizarine S peut être utilisée pour dépister leur présence dans le liquide articulaire [15].
Les amas cristallins d’apatite apparaissent avec cette coloration sous une forme arrondie, colorée en rouge vif, contrastant avec le fond de la préparation qui reste brun [figure 4]. En lumière polarisée, les dépôts colorés sont biréfringents. La coloration par le rouge alizarine S ne doit faire soupçonner la présence d’apatite que si cette coloration est très fortement positive, c’est-à-dire s’il existe plusieurs amas colorés par champs examinés
Figure 2 : Cristal d’urate monosodique vu en microscopie optique ordinaire (A,B) et en lumière polarisée compensée (C). Grossissement X400
Figure 3 : Nombreux cristaux de oristal de pyrophosphate de calcium dihydraté vus en lumière ordinaire. Grossissement X400
Figure 4 : Amas de cristaux phosphate de calcium colorés en rouge alizarine.
Grossissement X400
au grossissement × 100 [16-17]. La confrontation de l’examen en microscopie électronique ne montre en effet généralement pas de microcristaux d’apatite lorsque la coloration est faiblement positive[18]. Mais même en cas de résultat fortement positif, la spécificité de cette coloration n’est pas absolue. De petits cristaux de pyrophosphate et d’oxalate de calcium peuvent aussi être méconnus par la microscopie optique et former des amas colorés par le rouge alizarine.
les microcristaux rares.
cristaux d’oxalate de calcium
Les cristaux d’oxalate de calcium sont de deux types : les cristaux d’oxalate de calcium dihydratés, ou weddelite qui ont une forme caractéristique en enveloppe ou en pyramide [figure 5] et les cristaux d’oxalate de calcium monohydratés qui sont protéiformes et peuvent parfois prendre l’aspect de bâtonnets positivement biréfringents[19]. Ces deux types de cristaux sont colorables par le rouge alizarine.
Ces cristaux s’observent exclusivement chez les patients dialysés par un défaut d’épuration de l’oxalate et peuvent conduire à une oxalose secondaire [20]. Les cristaux d’oxalate peuvent aussi être rencontrés au cours des oxaloses primitives.
microcristaux lipidiques a. Cholestérol
Les microcristaux de cholestérol peuvent avoir deux formes. Les moins rares ont l’aspect en plaques [figure 6]
et sont très biréfringents[21]. Ces cristaux de cholestérol peuvent aussi avoir une morphologie en aiguilles, de biréfringence négative. Ils se distinguent des microcristaux d’urate par leur très grande taille. Ces deux formes cristallines peuvent coexister[22]. Les liquides contenant ces cristaux ont souvent un aspect trouble, lactescent[23].
Le liquide riche aux cristaux de cholestérol se rencontre
dans les arthrites la polyarthrite rhumatoide et surtout dans les bursites rhumatismales.
b. Microsphérules lipidiques ou liposomes
Des corpuscules arrondis, positivement biréfringents, en croix de Malte, peuvent s’observer dans les liquides articulaires [Figure 7].
Ces liposomes sont faits de l’arrangement micellaire de phospholipides bipolaires, provenant de la lyse de membranes cellulaires, notamment de globules rouges [24]. Ils s’observent donc généralement dans les suites d’hémarthrose. Ces liposomes sont à distinguer des artéfacts faits de particules d’amidon de contours irréguliers provenant de gants stériles utilisés lors de la ponction articulaire, et des très rares sphérulites d’urate que l’on reconnaît par leur biréfringence très forte et négative. Des globules graisseux, non biréfringents composés de triglycérides provenant de la graisse de la synoviale ou de la moelle sous chondrale rencontrés le plus souvent lors des fractures articulaires.
Figure 5 : Deux cristaux d’oxalate de calcium. Grossissement X400
Figure 6 : Aspect en plaques des cristaux de cholestérol en microscope optique.
Figure 7 : Examen microscopique du liquide synovial natif en lumière polarisé avec compensateur de lumière montrant un leucocyte contenant des corpuscules sphériques biréfringence positif, en croix de Malte.
cristaux de cryoglobuline
Des cristaux de cryoglobuline peuvent s’observer dans le liquide articulaire mais cette éventualité est rare. Ces cristaux se distinguent par leur grande taille qui va de 20 à 60 μm, et par le fait qu’ils sont colorables par les colorants organiques comme le bleu de méthylène, ce qui témoigne de leur nature protéique. Ces cristaux se dissolvent lorsqu’ils sont mis à la température de 37 °C, mais ils réapparaissent dans le liquide quand celui-ci est placé au réfrigérateur. Ils sont dans la majorité des cas de type I monoclonal[25]. Les cristaux sont de formes très diverses : rectangulaires, hexagonaux, en losanges, cuboïdes, en diamant, en aiguilles ou en brins de paille.
cristaux de dérivés cortisoniques
Des cristaux de dérivés cortisoniques peuvent être retrouvés dans le liquide articulaire après qu’ils y aient été injectés.
L’injection de ces cristaux déclenche parfois une réaction inflammatoire survenant dans les 48 heures [26]. Ces cristaux sont massivement phagocytés par les cellules du liquide. En général, ils sont très fortement biréfringents, de taille et de forme variables selon le produit injecté [27-28].
• Les cristaux d’hexacétonide de triamcinolone sont de forme parallélépipédique.
• Les cristaux de cortivasol sont de contours irréguliers, de petite taille.
• Les cristaux de méthylprednisolone apparaissent sous forme de grains de sable en amas [Figure 8]
autres cristaux rares
- Des cristaux d’hémoglobine sont parfois présents dans les liquides hémorragiques après une ponction articulaire.
Ils ont une forme carrée ou rectangulaire.
- Des cristaux d’hématoidine [produit de dégradation de l’hémoglobine] peuvent être détectés dans le liquide articulaire hématique après des jours de stockage. Ils sont caractérisés par leur couleur jaune brunâtre en lumière ordinaire et par leur forme en cube ou en losange[29].
- Les cristaux de Charcot – Leyden [Figure 9] sont rencontrés dans les épanchements riches en éosinophiles [arthrite allergique], ils ont une forme de losange allongé
Type de cristal Aspect Type de biréfringence Affection
Urate de sodium Aiguille de sapin Négative Goutte
Pyrophosphate de calcium Rhomboïde Positive Chondrocalcinose
Apatite Rond Sans Arthrose
Périarthrite
Cholestérol Rectangulaire Négative ou positive Polyarthrite rhumatoide
Lipides liquides Croix de malte Positive Arthrite aigue
Stéroïdes Bâtonnet irrégulier rhomboïde Négative ou positive Post-infiltration
Oxalate de calcium Bipyramidal Positive Oxalose primitive
Insuffisance rénale
Charcot leyden Fuseau Négative ou positive Epanchement à éosinophile
Figure 8 : Cristaux de méthylprednisolone ( Dépomédrol®). Grossissement X400
Figure 9 : Cristal de Charcot-Leyden. Grossissement X400
Tabelau 2 : Tableau récapitulatif des différents cristaux.
et une biréfringence faible positive ou négative [30-31].
Dépôts cristallins mixtes :
Une association de plusieurs microcristaux peuvent être retrouvée dans le liquide articulaire. La découverte de cristaux d’urate monosodique et de pyrophosphate de calcium dihydraté n’est pas exceptionnelle. L’association d’apatite et de pyrophosphate de calcium dihydraté se voit en particulier dans les arthroses évoluées ou des arthropathies destructrices. L’examen par le rouge alizarine S permet parfois de soupçonner cette association. L’apatite peut aussi s’associer à l’urate monosodique en cas d’arthropathie érosive ou lors de ponction d’un tophus calcifié.
conclusion
La ponction articulaire fait actuellement partie de l’examen clinique lors de la découverte d’un épanchement articulaire.
L’analyse du liquide articulaire comporte plusieurs étapes notamment la recherche de microcristaux. La mise en évidence et l’individualisation de ces cristaux par le biologiste nécessitent une connaissance de leurs propriétés structurales et physiques surtout leur biréfringence à la lumière polarisée [Tableau 2].
Déclaration D’intérêt
Les auteurs déclarent n’avoir aucun conflit d’intérêt.
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