Chapitre 10 - Histologie des lésions d’OstéoNécrose de la Tête Fémorale Introduction
La définition de la nécrose aseptique de la hanche (Arthritis dissecans) aurait été proposée par Haenisch (1925). Il s’agit de la mort d’une partie du tissu osseux, plus ou moins étendue, de la tête fémorale, en l’absence d’ostéomyélite, de traumatisme évident, ou d’une quelconque maladie tumorale (nécrose idiopathique). La nécrose est dite
"secondaire" quand l’étiologie est connue, comme dans l’ostéonécrose drépanocytaire (de Sèze et al., 1960; Merle d’Aubigné, 1965; Arlet et al., 1968a; Rombouts-Lindermans et al., 1981; Rombouts et al., 1992; Gardeniers, 1993).
Hungerford (1975), propose un diagnostic précoce de l’OstéoNécrose de la Tête Fémorale (ONTF) par prise de Pression IntraMédullaire (PIM) et par histologie de la carotte osseuse prélevée. Ficat et al. (1968) s’intéressent à la biopsie osseuse pour l’étude de la physiopathogénie et du diagnostic de l’ONTF. Les images histologiques de nécrose
"idiopathique" ou "secondaire" de la tête fémorale sont décrites par Arlet et al. (1968a, 1973, 1984), Noël et al. (1981), Hauzeur et al. (1992). Uniquement descriptives, elles sont sans relation avec la classification radiologique proposée par Arlet et al. (1973). Personne ne semble depuis avoir étudié l’histologie de l’ONTF drépanocytaire, avant constitution du séquestre.
Le patient drépanocytaire, susceptible aux infections bactériennes, pose la question de savoir si, comme dans la nécrose diaphysaire, l’infection joue un rôle dans l’apparition de la nécrose. Nous présentons les résultats des biopsies de patients (SS) comparés aux porteurs du trait (SA) et aux sujets non atteints (AA).
Notre étude vise à trouver:
- une relation entre les images radiologiques et les lésions histologiques de patients drépanocytaires, en fonction de leur génotype, et comparées aux biopsies des porteurs sains (AS) et aux sujets non atteints (AA);
- si l’infection bactérienne joue un rôle dans l’apparition des lésions de nécrose.
Matériel et méthode
Patients
Au CHU de Pointe-à-Pitre, entre 1994 et 2007, 38 biopsies osseuses ont été réalisées chez des patients âgés de 16 à 55 ans: 27 biopsies chez des patients drépanocytaires (SS, SC), 5 chez des porteurs du trait (AS), 6 chez des patients non drépanocytaires (AA). Les prélèvements sont obtenus lors du traitement par forage-biopsie (chap. 9).
Technique de prélèvement Elle est détaillée chapitre 9.
Technique de fixation
Les biopsies fraîches sont descendues au service d'anatomo-pathologie. Un étalement est obtenu à partir des carottes osseuses, coloré au May-Grünwald-Giemsa (MGG), à la recherche de leucocytes, appréciation semi-quantitative du nombre de leucocytes (Audouin et al., 2004). La biopsie est fixée (formol 10%, pendant 12 heures) et décalcifiée dans le RDO (Eurobio) pendant 1 à 4 heures. Déshydratée, elle est imprégnée de paraffine par un automate de déshydratation (Pathcentre Shandon, durant environ 15 heures). Après enrobage dans la paraffine, des coupes de 4 microns sont coloriées à l'hématoxyline-éosine (HES) et au trichrome de Masson.
Lecture des coupes
L’examen des coupes, au CHU de Pointe-à-Pitre, se fait en microscopie optique, permettant une étude qualitative de la structure osseuse. Les lames ont été lues par deux équipes indépendantes au CHU de Pointe-à-Pitre dans le cadre de diagnostic histologique et bactériologique de la nécrose osseuse et par A. Gomez-Brouchet (Service d’Histologie, Toulouse) pour la description histologique des lésions d’ONTF drépanocytaire. Les résultats histologiques sont décrits suivant la classification d’Arlet et al. (1973; tab. 10-1), comparés à ceux obtenus par une imagerie moderne (TDM, IRM; Gardeniers, 1993).
Une histologie "positive", en cas de nécrose "idiopathique" est caractérisées par une nécrose trabéculaire (plus de 50%
de lacunes ostéocytaires vides) et une nécrose de la moelle hématopoïétique, en l’absence de lésions spécifiques, d’inflammation, d’infection ou de cellules tumorales (Arlet et al., 1968a; Ficat et al., 1968; Noël et al., 1981; Hauzeur et al., 1986, 1992).
Radiologie
Nous utilisons la classification radiologique de Arlet et al. (1968a) adaptée à l’imagerie moderne, (Gardeniers, 1993;
chap. 7).
Statistiques
Nous utilisons le test du χ2 pour contrôler le degré de signification des comparaisons. Le tableur EXCEL® fournit directement la valeur de p (p < 0,05 indique une différence significative).
Résultats
Nous présentons les résultats des 38 prélèvements obtenus après biopsie-forage.
Tableau 10-1: classification histologique (Arlet et al., 1973)
Type 1 Anomalies limitées à la moelle avec parfois des cellules spumeuses, de petites zones de nécrose réticulée éosinophile de la moelle graisseuse. La lésion la plus commune est l’œdème interstitiel ou plasmostase. Ces lésions ne sont pas spécifiques de la nécrose.
Type 2 Nécrose médullaire réticulée éosinophile. Les lésions précoces sont l’œdème, les hémorragies, la fibroréticulose, l’hypocellularité, la nécrose des cellules hématopoïétiques, la désorganisation et l’atrophie réticulaire éosinophile des adipocytes. Ces lésions d'abord focales s’étendent.
Type 3 Nécrose médullaire du type 2 et nécrose trabéculaire. Le seul signe de nécrose est la disparition des ostéocytes. Il faut 50 à 100 % de lacunes vides pour affirmer la nécrose trabéculaire.
Type 4 Nécrose mixte de type 3 et petites plages de fibrose. Les trabécules mortes sont entourées par des appositions d’os vivant signe de réparation.
Description macroscopique
La carotte prélevée à l’aide de la tarière est un cylindre osseux de 6 mm de diamètre, long de 6 cm. Elle est macroscopiquement constituée de deux parties (fig. 10-1):
- partie distale, dense coloration blanchâtre piquetée de rouge (A) provenant de la partie nécrosée de la tête;
- partie proximale, vivante et rouge (B) correspondant à de l’os plus ou moins normal de la zone cervicale.
Figure 10-1: carotte biopsique de 6 mm de diamètre
Figure 10-2: coupe histologique du cylindre osseux, travées osseuses régulières et réparables dans la partie proximale (A), partie distale composée de travées irrégulières et disloquées (B) L’histologie du cylindre révèle du tissu spongieux composé de travées osseuses régulières et réparables dans la partie proximale correspondant à la nécrose osseuse céphalique (A). La partie distale composée des travées minces, moins régulièrement orientées, moins solides et disloquées (B, fig. 10-2).
Descriptions histologiques des coupes
Toutes présentent les caractéristiques histologiques de nécrose. Les images les plus fréquentes, tous génotypes confondus, sont de type 2, 4, et de type 2 associés au 4 (tab. 10-3; fig. 10-3, 10-4).
Génotypes et histologie
Les types 1 et 3 ne sont jamais observés, les lésions de type 4 sont observées chez tous les patients. Chez les sujets SC, les lésions sont de type 4 dans 35%, de type 2-4 dans 65%. Pour les sujets AA, nous observons autant de type 2 (50%) que de type 4, il n’y a pas d’association (2-4). Le type (2-4) est uniquement présent chez les SC (p = 0,006; tab. 10-2).
Présence bactérienne
Les prélèvements bactériologiques des biopsie-forages se sont tous avérés négatifs. La coloration au May-Grünwald- Giemsa (MGG) n’a révélé aucun leucocyte.
A B
A B
A
A A B
A B
Tableau 10-2: génotypes et images histologiques
Génotypes Type 2 Type 4 Type 2-4 Total
SS - 13 (100%) - 13
SC - 5 ( 35%) 9 (65%) 14
AS - 5 (100%) - 5
AA 3 (50%) 3 ( 50%) - 6
Total 3 26 9 38
Figure 10-3: nécrose éosinophile réticulée de la moelle adipeuse (type 2) associée à une nécrose complète avec fibrose et reconstruction osseuse (type 4, coloration HES, X10).
A- nécrose médullaire: nécrose éosinophile réticulée B- nécrose trabéculaire (logette vide d’ostéocytes) Génotypes et image inflammatoire
En comparant les génotypes comprenant un gène S (SS, SC, AS) et le groupe AA, une image inflammatoire (présence des lymphocytes) est très significativement observée chez les patients (SS, SC) ou porteurs du trait (AS), plus que dans le groupe des sujets non drépanocytaires AA (p < 0,0001; tab. 10-3). Il n’existe pas de différence entre génotypes SS et SC (p = 0,09; tab. 10-3).
Tableau 10-3: génotypes et image inflammatoire
Génotypes Présente Absente Total
SS 13 (100 %) - 13
SC 11 ( 79 %) 3 (21 %) 14
AS 5 (100 %) - 5
AA 1 ( 16,7%) 5 (83,3%) 6
Total 30 8 38
Figure 10-4: histologie d'ONTF de type associé (2-4): nécrose éosinophile réticulée de la moelle adipeuse (type 2) associée et à une nécrose osseuse complète avec fibrose et reconstruction osseuse (type 4; coloration
HES, X 10, coupes réalisées au CHU, Pointe à Pitre)
Nécrose osseuse (A), fibrose (B), nécrose médullaire (C), petits points noirs "flèche" = lymphocytes
A
B A
B
Stade radiologique et histologie
Il n'existe aucun lien entre stades radiologiques et histologie, quel que soit le génotype (p = 0,82; tab. 10-4).
Tableau 10-4: stades radiologiques et images histologiques (tous génotypes confondus)
Stade radiologique Histologie
Type 1 Type 2 Type 3 Type 4 Type 3-4 Total
Stade 1 - - - 3 (75 %) 1 (25 %) 4
Stade 2 - - - 13 (76,5%) 4 (23,5%) 17
Stade 3 - 2 (11,8 %) - 11 (64,7%) 4 (23,5%) 17
Total - 2 - 27 9 38
Discussion
Présence bactérienne
Les complications ostéo-articulaires infectieuses sont fréquentes chez le drépanocytaire (Vandepitte et al., 1966;
Ebong, 1986). Les prélèvements bactériologiques négatifs attestent d’une pathologie vasculaire par ischémie occlusive des sinusoïdes de la tête fémorale par des globules falciformés. La surinfection bactérienne reste étonnamment rare dans les atteintes épiphysaires (Ebong, 1980a; Hernigou et al., 1989).
Génotypes et histologie
L’ONTF drépanocytaire, caractérisée par une mort cellulaire par ischémies répétées, peut expliquer la présence de lésions de type 2 (associés au type 4) ou de type 4 dans les groupes SS, SC et AS (tab. 10-2). Le tableau clinique des vaso-occlusions, des ischémies et la gravité du génotype SS, expliquent la constance des images histologiques de type 4 dans ce groupe et l’observation du type 2 (associé au type 4) dans le groupe SC (Cabannes et al., 1981). Comme Ratcliff et al. (1962), nous suggérons que des anomalies osseuses sont présentes chez les sujets hétérozygotes AS (présence d’images de type 4). Les images histologiques de l'ONTF drépanocytaire sont une sommation de lésions de nécrose médullaire (type 2) et osseuse toujours associées à une néogenèse osseuse (type 4), confirmées par les images macroscopiques (Hernigou et al., 1989). Contrairement aux groupes drépanocytaire (SS, SC) et porteurs (AS), en plus des lésions de type 4 observées, les lésions de type 2 sont uniquement présentes dans le groupe AA, observation déjà rapportée par Arlet et al. en 1984 (tab. 10-2).
Génotypes et image inflammatoire
La définition histologique de l’OstéoNécrose Aseptique (ONA) exclut l’inflammation (Arlet et al., 1968a, 1984). Les lésions inflammatoires semblent caractéristiques de la drépanocytose (Monnet et al., 2002; Pululu, 2006). Elles sont constantes dans les veines ombilicales et placentaires (vascularisation terminale) des parturientes drépanocytaires (Decastel et al., 1999). Contrairement à la nécrose idiopathique, l’histologie "positive" de la nécrose drépanocytaire démontre une inflammation aspécifique, traduite par la présence de lymphocytes.
Stades radiologiques et histologie
Toutes les coupes présentent des images de nécrose, sans que nous n’ayons pu observer d’image de type I (nécrose médullaire isolée), expliqué par le retard de la biopsie, rarement faite au stade initial de l’ONTF (tab. 10-4) et par l’association de lésions à différents stades, par ischémies répétées, propres à la drépanocytose. Il faut plusieurs semaines pour qu’apparaissent des signes de nécrose osseuse cellulaire (Arlet et al., 1968a, 1973; Noël et al., 1981).
La classification radiologique de Arlet et al. (1968a) est difficilement applicable à l’analyse des images histologiques, vu l’intrication des lésions diffuses de nécrose aux différents stades. Comme dans la nécrose aseptique, les types anatomo-pathologiques de l’ONTF drépanocytaire ne correspondent pas aux stades radiologiques (Durroux et al., 1971). La nécrose osseuse se traduit par la disparition des ostéocytes dans les ostéoplastes, plus évidente dans l’ONTF drépanocytaire secondaire à des ischémies répétées, ne permettant aucun lien entre stade radiologique et image histologique (tab. 10-4). Au stade I (pré-radiologie), la radiographie classique reste muette. Seules les lésions médullaires (plasmostase, altération des cellules graisseuses) sont visibles à l’IRM (Hauzeur et al., 1989, 1992;
Hernigou et al., 1984). L’apposition d’os nouveau sur travées déshabitées, est visible sur les premières images radiologiques et correspond à l’ostéocondensation (Malghem et al., 1981).
Conclusion
Nous insisterons sur le caractère exceptionnel d’une telle étude chez des patients atteints de drépanocytose, qui montre la spécificité de l’ONTF.
Les images histologiques des lésions osseuses de l’ONTF drépanocytaire sont caractérisées par une nécrose médullaire éosinophile étendue et diffuse, associées à des lésions granulomateuses, une nécrose trabéculaire, une fibrose et des appositions d’os nouvellement formé sur les travées ischémiques, sans relation avec les stades radiologiques. Les lésions médullaires sont constantes (nécrose de la moelle hématopoïétique et graisseuse, fibrose et inflammation). Les travées osseuses, épaissies, témoignent d’une reconstruction permanente, par apposition de travées vivantes sur des
structures nécrosées. A l’inverse des lésions idiopathiques, les lésions de nécrose drépanocytaires sont caractérisées par la présence d’une inflammation en dehors de tout processus infectieux et de lésions évoluées, dès les stades précoces.
Quel que soit le génotype, il n’existe aucune correspondance entre stades radiologiques et images histologiques du fait de l’intrication et du caractère étendu des lésions de nécrose. Comme l’avait noté Arlet (1995), on peut conclure après cette étude que la nécrose drépanocytaire est une entité particulière et diffuse caractérisée en microscopie par la présence de lésions de nécrose osseuses disséminées (diffuses) de la moelle et des trabécules, associées à des zones de reconstruction, responsables des images d’ostéosclérose.
Aux différents stades radiologiques de l’ONTF, les lésions médullaires sont constantes (nécrose de la moelle hématopoiétique et graisseuse, fibrose et inflammation). Elles sont le siège d’une ostéogenèse réactionnelle traduite radiologiquement par des images d'ostéocondensation des têtes fémorales souvent homogènes. Ces images sont la conséquence d’ischémies répétitives et d'une activité ostéoblastique réparatrice médullaire. La reconstruction osseuse y est permanente par apposition des travées vivantes sur l’os ancien nécrosé. On n’observe pas de signes d’hyper- résorption préalable à cette néogenèse, ce qui témoigne du rôle des cellules néoformatrices osseuses. L'évolution des lésions se fait vers l'apposition d'os traduit histologiquement par un épaississement des travées et l'augmentation de la densité osseuse radiologique et clinique.
