Thèse soutenue

Retentissement systémique et toxicité du relargage des particules métalliques par les Dispositifs Médicaux Implantables. Études in vitro et in vivo
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Auteur / Autrice : Marie Martin Bellouard
Direction : Jean-Claude Alvarez
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
Date : Soutenance le 19/11/2021
Etablissement(s) : université Paris-Saclay
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Structure et Dynamique des Systèmes Vivants
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Infection et inflammation (2I)
référent : Université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines (1991-....)
graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Life Sciences and Health (2020-....)
Jury : Président / Présidente : Thomas Bauer
Examinateurs / Examinatrices : Pascal Kintz, Jean-Pierre Goullé, Marc Augsburger
Rapporteurs / Rapporteuses : Pascal Kintz, Jean-Pierre Goullé

Résumé

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En cas d’usure ou de rupture de la prothèse, les particules métalliques sont émises dans l’environnement péri-prothétique, à l’origine d’une toxicité locale. Ces particules peuvent aussi migrer au sein de l’organisme, dans le sang circulant et s’accumuler dans des organes, responsables d’une toxicité systémique. L’objectif de ce travail a été d’évaluer la toxicité et le retentissement systémique du relargage des éléments traces (ET) par les implants orthopédiques. Une méthode de dosage simultané de 38 ET en ICP-HRMS a été mise au point et validée dans le sang, les urines, les cheveux et les tissus humains après minéralisation totale par micro-onde. In vivo, cette méthode a été appliquée à différentes matrices (sang, urines, cheveux, tissu, synovie, viscères) d’une population porteuse de prothèse et d’une population saine, représentative de la population francilienne, afin d’émettre des valeurs de référence pour les ET. Les concentrations métalliques retrouvées chez les porteurs de prothèses, même fonctionnelles, sont en faveur d’un relargage d’ET dans l’environnement péri-prothétique, passant ensuite dans la circulation et s’accumulant dans certains organes comme le cœur et les poumons. L’inflammation induite par la prothèse a aussi été évaluée par le dosage des cytokines pro-inflammatoires, afin de définir un biomarqueur précoce de la dégradation de l’implant. L’utilisation du MIP-1α comme biomarqueur de l’usure de la prothèse pourrait être envisagée, après de plus amples investigations.La toxicité du chrome, cobalt et nickel, composants majeurs des prothèses a enfin été évaluée in vitro, sur des hépatocytes humains. La concentration inhibitrice médiane (IC50) de chaque métal a été déterminée et les mécanismes de toxicité cellulaires ont été analysés par une étude métabolomique à l’IC50 et à une concentration plus faible de 100 nM, inférieure à celle retrouvée chez les sujets porteurs de prothèse. Les ET semblent induire un stress oxydant et la perturbation des métabolismes lipidique et du tryptophane, même à faible concentration.