17 Octobre 2014  |  Matériaux
Publié dans La Revue POLYTECHNIQUE 08/2014

Des implants de disques intervertébraux durables

Des chercheurs de l’Empa ont réussi à garantir à vie des implants de disques intervertébraux. Revêtus de tantale comme agent de liaison, ils ont résisté à 100 millions de cycles de mouvement et sont restés entièrement opérationnels, sans signes d’abrasion ni de corrosion. En combinaison avec d’autres matériaux, le tantale pourra également servir dans la conception de nouvelles articulations.

Les articulations artificielles ont une durée de vie limitée. Bon nombre d’articulations de hanche ou de genou doivent être remplacées après quelques années. Les implants de disques intervertébraux, qui sont nettement plus complexes, ne peuvent pas être remplacés après leur «date de péremption». Dans la plupart des cas jusqu’ici, ils ont dû être rigidifiés, ce qui réduit grandement la mobilité des patients. Des chercheurs de l’Empa ont réussi à revêtir des implants de disques intervertébraux de façon à ce que ces derniers ne présentent aucun singe d’abrasion et durent toute une vie.
 
 
Par l’usage quotidien et le mouvement du corps, même les meilleures articulations artificielles subissent l’usure. Ainsi, des particules d’abrasion peuvent déclencher des réactions immunitaires indésirables, ce qui exige une intervention. Il s’agit-là d’une opération banale, qui peut être répétée jusqu’à trois fois pour la plupart des implants. Etant donné que de la masse osseuse est perdue à chaque extraction, le nouvel implant doit remplacer une plus grande masse osseuse; il doit donc être plus grand, ce qui est toutefois pratiquement impossible pour des disques intervertébraux. Ceux-ci sont trop proches de la moelle épinière et de structures tissulaires, pouvant être endommagées lors d’une nouvelle opération.
Les disques intervertébraux n’étaient, jusqu’ici, pas remplacés par des articulations mobiles, mais par des «cages», une sorte de substitut, ayant à la fois une fonction de support, mais permettant également la fusion et la cohésion des corps vertébraux voisins. Cela rigidifie toutefois l’endroit auquel le disque intervertébral assurait auparavant une liberté de mouvement suffisante. Ce raidissement peut avoir pour conséquence, au fil des ans, que les disques intervertébraux avoisinants doivent également être rigidifiés en raison de la charge accrue. Des implants de disques intervertébraux mobiles peuvent réduire ce problème. De nombreux produits actuellement disponibles comportent cependant le risque, en raison de l’abrasion du matériau, de causer des allergies ou des réactions de rejet.
 
 
Des articulations artificielles durables
Par le passé, les premiers essais en vue d’augmenter la durée de vie des articulations artificielles ont été effectués par divers fabricants au moyen d’une couche ultra dure de DLC (diamond-like carbon) - avec des conséquences catastrophiques. Près de 80 % de toutes les articulations de la hanche revêtues de DLC ont rompu après seulement huit ans. Des chercheurs de la division Empa «Nanoscale Materials Science», examinant le problème, ont découvert que la défaillance de l’implant n’est pas due au revêtement lui-même, mais au comportement à la corrosion de l’agent de liaison situé entre la couche DLC et le corps métallique. Ce revêtement, jusqu’ici fait de silicium, se corrodait au fil des ans, ce qui engendrait l’écaillement de la couche, une abrasion plus forte et, par conséquent, une perte osseuse. «Notre objectif était de trouver un agent de liaison qui ne se corrode pas et qui dure toute une vie dans le corps», explique Kerstin Thorwarth, chercheuse à l’Empa.
 
Des disques intervertébraux
Une tâche ardue, comme le souligne la chercheuse: «Nous avons testé la moitié des éléments du système périodique». On a fini par trouver et on a utilisé du tantale comme agent de liaison. Ce revêtement a été testé sur un implant dit Total Disc Replacement - un implant de disque intervertébral mobile. Plus de cent millions de cycles - environ cent ans de mouvements - ont été reproduits dans le simulateur d’articulation construit spécifiquement à cette fin. Le petit implant de disque intervertébral a résisté et est resté entièrement opérationnel, sans abrasion ni corrosion. Le nouvel agent de liaison devrait bientôt être utilisé en combinaison avec des revêtements DLC pour d’autres articulations également. «Le disque intervertébral est l’articulation la plus délicate pour des implants. Le tantale ayant fait ses preuves, le produit DLC peut désormais être utilisé pour d’autres articulations», ajoute Kerstin Thorwarth.
 
Empa
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Tél.: 058 765 11 11
www.empa.ch


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