Application suivie du retrait de compression statique versus dynamique in vivo chez le rat : effets sur la croissance osseuse et le disque intervertébral

L'environnement mécanique est essentiel pour permettre la croissance normale des os longs et vertèbres. À l'inverse, les chargements mécaniques peuvent aussi entrainer la progression de déformations musculosquelettiques pédiatriques, comme la scoliose idiopathique adolescente, une déformation tridimentionnelle du rachis. Plus spécifiquement, le principe de modulation mécanique de la croissance indique que l'augmentation de compression ralentit la croissance alors que la réduction de compression l'accélère. De nouvelles approches sans fusion pour le traitement des jeunes patients avec des scolioses précoces sévères ou idiopathiques adolescentes modérées sont basées sur ce principe et exploitent le potentiel de croissance restant des patients pour corriger les déformations. Ces approches sont dites sans fusion entre les niveaux vertébraux adjacents car elles évitent d'enlever les disques, comme dans les chirurgies standard avec instrumentation, permettant ainsi de maintenir la mobilité rachidienne. Or, comme les patients peuvent avoir un potentiel de croissance résiduel après correction de leurs déformations et retrait des implants, il convient de s'assurer que ce potentiel de croissance demeure actif après la fin du traitement. Des études in vivo ont montré que les chargements dynamiques préservaient davantage la plaque de croissance. Cependant, aucune étude in vivo n'a caractérisé la modulation de croissance suite à différents profils de chargements dynamiques. Par ailleurs, la reprise possible de croissance suite au retrait de compression contrôlée n'a jamais été investiguée. De plus, les chargements mécaniques sont également un des facteurs contribuant à la dégénérescence discale. Il devient donc d'intérêt d'investiguer la réponse mécanobiologique du disque intervertébral sous une compression visant la modulation de croissance souhaitée par les traitements sans fusion du rachis. L'objectif général de ce projet consiste à appliquer in vivo, avec le modèle du rat, une modulation de croissance osseuse contrôlée et à vérifier si l'intégrité tissulaire et fonctionnelle de la plaque de croissance et du disque intervertébral est préservée suite à l'application de différents profils de compressions statiques et dynamiques et ce, immédiatement suite au chargement et également suite à une période subséquente de retrait du chargement. Tout d'abord, une première étude expérimentale a été réalisée sur des rats répartis en cinq groupes : contrôle, sham (0 MPa), dynamique à haute fréquence (0.2 MPa ± 30% à 1.0 Hz), dynamique à haute amplitude (0.2 MPa ± 100% à 0.1 Hz), et dynamique avec hautes fréquence et amplitude (0.2 MPa ± 100% à 1.0 Hz). Un appareil de micro-chargement a été implanté pour transmettre les compressions à la 7ème vertèbre caudale, pendant 15 jours. Les taux de croissance, la hauteur totale de la plaque de croissance et de ses zones, la hauteur des chondrocytes hypertrophiques et la densité linéaire de la zone proliférative ont ensuite été mesurés et comparés entre les groupes. Les résultats montrent que la modulation mécanique de croissance est contrôlée par la contrainte moyenne. En effet, le taux de croissance a diminué similairement de 22.4% et 23.0%, respectivement pour les dynamiques avec augmentation de fréquence ou bien d'amplitude comparé aux shams. Les hauteurs totales et des zones des plaques de croissance ainsi que la hauteur moyenne des chondrocytes hypertrophiques et la densité linéaire de chondrocytes prolifératifs sont demeurés similaires entre shams et dynamiques avec augmentation de fréquence ou bien d'amplitude.