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Société Française de Rhumatologie Les Publications sélectionnées Revue du Rhumatisme 71 (2004) 21-27 La structuromodulation : mise au point Structure-modifying agents for osteo-arthritis: an update Pascal Richette *, Thomas Bardin Fédération de rhumatologie, hôpital Lariboisière, 2, rue Ambroise-Paré, 75010 Paris, France Reçu le 18 février 2003 ; accepté le 16 mai 2003 Résumé La notion de traitement chondroprotecteur ou structuromodulateur a été définie afin d’isoler une classe thérapeutique capable de prévenir, de stabiliser ou de réparer des lésions arthrosiques. La méthode de référence actuellement utilisée pour l’évaluation d’un effet structuromodulateur dans la gonarthrose et la coxarthrose est la mesure du pincement de l’interligne articulaire sur des radiographies standard réétées. Cette mesure peut se faire manuellement ou de manière assistée par ordinateur. Plusieurs techniques radiologiques ont été décrites pour mesurer la hauteur de l’interligne au compartiment fémorotibial interne de genou et supéro-externe de hanche. La majorité des études de structuromodulation ont porté sur les molécules dites « anti-arthrosiques d’action lente », actuellement prescrites pour leur effet symptomatique retardé dans l’arthrose. Si la plupart de ces traitements ont montré des effets in vitro intéressants, aucun d’entre eux n’a à ce jour prouvé un effet structuromodulateur cliniquement pertinent. © 2003 Elsevier SAS. Tous droits réservés. Abstract The terms “chondroprotective” and “structure-modifying” were coined to identify a class of drugs capable of preventing, stabilizing, or repairing joint damage caused by osteoarthritis. The method of reference for evaluating structure-modifying effects in knee or hip osteoarthritis is measurement of joint space loss on serial plain radiographs. Joint space width can be measured manually or by a computer. Several radiological techniques have been described for measuring joint space width in the medial femorotibial compartment of the knee and the superolateral part of the hip. Most studies of potentially structure-modifying effects evaluated slow-acting drugs for osteoarthritis, which are currently used for their delayed symptomatic effect in osteoarthritis. Although most of these agents have shown promising effects in vitro, none has been proven to produce clinically meaningful structure-modifying effects in humans with osteoarthritis. © 2003 Elsevier SAS. Tous droits réservés. Mots clés : Arthrose ; Structuromodulation ; AASAL ; Chondrométrie Keywords: Osteo-arthritis; Structure-modifying agents; Symptomatic slow-acting drugs for osteo-arthritis; Chondrometry 1. Introduction L’arthrose est la pathologie articulaire dont la prévalence est la plus élevée en rhumatologie [1]. À ce titre, elle pose des problèmes sociaux et économiques majeurs : son coût annuel aux États-Unis a en effet été estimé à 15,5 milliards de dollars, soit 3 fois celui de la polyarthrite rhumatoïde [2]. Ces données expliquent en partie l’importance croissante que l’on accorde à cette maladie et en particulier à sa prise en charge médicale. Le but des traitements de l’arthrose est idéalement double : soulager la douleur et la gène fonctionnelle d’une part, ralentir le processus de dégradation cartilagineuse d’autre part. Ce dernier point renvoie à la notion de structuromodulation [3] définie comme étant la capacité d’un traitement chez l’homme, à retarder, à stabiliser, à prévenir voire à réparer les lésions arthrosiques [4]. Presque une décennie après la mise au point de cette définition, aucune molécule à ce jour n’appartient de manière cliniquement pertinente à cette nouvelle classe thérapeutique des médicaments structuromodulateurs. Ces dernières années auront surtout été marquées dans le domaine de la structuromodulation par les progrès méthodologiques qui permettent actuellement d’avoir une meilleure idée de l’évaluation anatomique de l’arthrose. 2. Méthodologie requise pour les études de structuromodulation Les études de structuromodulation peuvent théoriquement être menées en prévention primaire, c’est-à-dire chez des patients sans lésion cartilagineuse macroscopique, ou en prévention secondaire, c’est-à-dire chez des patients ayant déjà une arthrose constituée [5]. On attend dans ce cas du traitement qu’il freine l’évolution de la maladie arthrosique. En pratique, c’est le modèle des arthroses radiologiques et le plus souvent symptomatiques qui est utilisé. L’absence de traitement structuromodulateur de référence implique que les études soient contrôlées contre placebo, en double insu et randomisées. Compte tenu de la faible évolutivité de l’arthrose, une durée minimale d’étude de 1 an est préconisée. Afin d’homogénéiser les groupes de patients, l’essai ne doit porter que sur un site articulaire : la gonarthrose (compartiment fémorotibial interne) et la coxarthrose (supéro-externe) semblent les plus appropriées à étudier [3,4,6]. 3. Mesure de l’interligne articulaire La mesure de la vitesse du pincement de l’interligne articulaire sur des radiographies successives en charge est actuellement la méthode de référence pour le suivi structural de la gonarthrose et de la coxarthrose [4,7]. La lente évolutivité de l’arthrose (pincement annuel de 0,2 à 0,4 mm pour la coxarthrose et de 0,06 à 0,14 mm pour la gonarthrose) [5,8], la nécessité de reproductibilité et de sensibilité au changement de la mesure de l’interligne [7,9] posent un double problème : celui de la technique de réalisation du cliché radiographique d’une part et celui de la mesure de l’interligne articulaire d’autre part. La mesure de l’interligne peut se faire manuellement (le plus souvent à l’aide d’une loupe grossissante graduée au 1/10 mm, après repérage du site le plus pincé) [10] ou après digitalisation des films : la mesure est alors faite par ordinateur [11]. La reproductibilité et la sensibilité au changement de la mesure de l’interligne à la hanche ou au genou avec ces deux méthodes sont bonnes [8,12]. La mesure de l’interligne coxofémoral se fait sur un cliché pelvien réalisé chez un patient en charge, le membre inférieur en rotation de 15 à 20° avec un rayon incident dirigé vers le bord supérieur de la symphyse pubienne. Cette technique nécessite d’être standardisée car des variations d’incidence du faisceau radiologique ou de rotation des membres inférieurs peuvent augmenter la variabilité de la mesure de l’interligne [13]. Pour l’étude de l’interligne aux genoux, plusieurs protocoles ont été décrits [revue in 8]. Le protocole qui a été le plus souvent utilisé est le cliché conventionnel antéropostérieur en charge, genoux en extension complète plaqués contre la cassette radiographique. Cette technique a cependant montré ses limites car elle ne contrôle pas assez précisément d’éventuelles variations de positionnement du patient, de distance focale (normalement de 100 cm) ou d’incidence du rayon X. En effet, des variations de ces paramètres peuvent de manière artéfactuelle modifier les résultats de la mesure de l’interligne articulaire sur des clichés successifs [14–16]. C’est en particulier le cas du degré d’extension du genou. Chez un même patient, l’interligne fémorotibial peut apparaître plus épais sur un cliché en extension complète par comparaison à une mesure faite sur un cliché en semiflexion [17]. Il donc très probable qu’une thérapeutique antalgique, en facilitant l’extension du genou, pourra par ce simple fait majorer la hauteur de l’interligne articulaire sur un cliché conventionnel. C’est ce que suggère une étude longitudinale récente qui a mis en évidence qu’une diminution de la douleur dans la gonarthrose s’accompagne d’une augmentation de la hauteur de l’interligne fémorotibial mesuré sur un cliché en extension. En revanche et chez les mêmes patients, aucune variation n’est observée lorsque la mesure est faite sur un cliché en semiflexion [18]. L’assistance fluoroscopique permet d’augmenter la reproductibilité de la mesure de l’interligne sur des clichés successifs. Elle est utilisée pour le cliché dit en semiflexion (rayon antéropostérieur, flexion de 7–10°) [19] et pour le shuss Lyonnais (rayon postéro-antérieur, flexion de 20–30°) [20]. Les contraintes matérielles et économiques inhérentes à l’utilisation de la fluoroscopie ont fait développer d’autres protocoles non assistés en flexion mais dont on ne connaît pas encore parfaitement bien les performances longitudinales [21– 23]. Au total et compte tenu des insuffisances de données sur les performances respectives de ces techniques en flexion, il apparaît actuellement qu’aucune technique de mesure n’est réellement satisfaisante pour les études de structuromodulation dans la gonarthrose [8]. 4. Arthroscopie L’utilisation d’un arthroscope de petit calibre (chondroscopie) permet d’apprécier directement l’importance des lésions arthrosiques au genou et d’établir un score de sévérité [24]. Si cette technique est validée pour une évaluation structurale à un an, elle reste difficilement utilisable dans des études de structuromodulation du fait de son coût et de son caractère invasif. Elle se limite de plus à l’étude de la gonarthrose. 5. Classification des anti-arthrosiques Les traitements de l’arthrose sont, depuis la conférence de consensus de l’Osteoarthritis Research Society (OARS) de 1996 classés en 2 catégories [4]. Les thérapeutiques symptomatiques, qui ont une action sur l’antalgie et sur la fonction articulaire. Elles peuvent être: ● ● d’action rapide : ce sont les antalgiques et les antiinflammatoires non stéroïdiens ; d’action retardée : ce sont les anti-arthrosiques symptomatiques d’action lente (AASAL) pour lesquels une efficacité rémanente, le plus souvent modeste, après un délai d’action de plusieurs semaines a été démontrée [25–27]. Peuvent être étudiés dans cette catégorie : les glycosaminoglycanes peptides et polysulfatés, les insaponifiables de soja et d’avocat, la diacerhéine, la glucosamine sulfate, l’oxacéprol, la chondroïtine sulfate et l’acide hyaluronique. En France, les glycosaminoglycanes peptides et polysulfatés ont été retirés de la vente, et la glucosamine sulfate n’est pas disponible. Les thérapeutiques structuromodulatrices : aucun médicament n’appartient à ce jour à cette catégorie. Les études de structuromodulation n’ont porté de façon presque exclusive que sur les AASAL. 6. Études in vitro et in vivo chez l’animal In vitro la plupart desAASAL ont la capacité d’augmenter l’expression de gènes codant pour certaines protéines matricielles ou d’augmenter le turn-over des protéoglycanes. C’est le cas de la glucosamine sulfate [28], de la chondroïtine sulfate (CS) [29] et de l’acide hyaluronique [30]. La diacerhéine diminue la sécrétion d’IL1b et la production de monoxyde d’azote induite par cette cytokine [31]. Les extraits de soja ainsi que la diacerhéine augmentent l’expression du TGFb [32,33]. La glucosamine sulfate diminue l’activité de certaines métalloprotéases [34]. In vivo, dans des modèles d’arthroses expérimentales chez l’animal, la chondroïtine sulfate, la diacerhéine, les insaponifiables et le glycosaminoglycane peptide ont la capacité de diminuer la perte en protéoglycanes et/ou les lésions histologiques d’arthrose [35–38]. Ces données expérimentales ne peuvent en aucun cas préjuger d’une action structuromodulatrice in vivo chez l’homme. Elles ne peuvent qu’apporter des éléments de compréhension quant à un éventuel effet chondroprotecteur. 7. Études in vivo chez l’homme 7.1. Le glycosaminoglycane peptide L’évaluation des capacités de cet extrait de cartilage a d’abord été faite dans une étude ouverte, non randomisée, qui a comparé après 5 ans d’évolution, le pincement de l’interligne articulaire de 50 gonarthroses sous glycosaminoglycane peptide (Rumalon®) à 50 gonarthroses sous glycosaminoglycane polysulfaté (Artéparon®). Ce travail met en évidence une diminution du pourcentage de pincement dans le groupe Rumalon® par comparaison au groupe Artéparon® [39]. Une seconde étude longitudinale sur 10 ans contre placebo a étudié l’effet du Rumalon® sur le pincement de l’interligne articulaire de 110 coxarthroses. La diminution est significative à l’issue de l’étude (p = 0,005), mais est difficilement interprétable du fait du nombre très élevé de perdus de vue (50 %) [39]. Finalement, cet hypothétique effet structuromodulateur du Rumalon® observé à la hanche et au genou a été récemment infirmé par une étude randomisée, contrôlée contre placebo en double aveugle, portant sur 277 gonarthroses et 117 coxarthroses. À cinq ans, aucune diminution significative du pincement de l’interligne n’est observée au genou (p = 0,68) ou à la hanche (p = 0,53) [40]. 7.2. Le glycosaminoglycane polysulfaté L’Artéparon® a fait l’objet de 2 essais contrôlés en double insu, avec évaluation radiologique du pincement de l’interligne chez 82 gonarthrosiques dans un cas, et évaluation arthroscopique de lésions chondromalaciques de rotule dans l’autre cas. La première étude, ne retrouve pas de différence significative entre les 2 groupes [41], alors que la seconde montre une amélioration anatomique chez 8 patients sur 13 traités, contre 3 sur 13 dans le groupe témoin [in 42]. Le faible nombre de patients inclus rend les résultats de cette étude difficilement interprétables. 7.3. Les insaponifiables de soja et d’avocat Une étude contrôlée, en double aveugle, prospective a mesuré par chondrométrie manuelle la diminution de hauteur de l’interligne articulaire après 2 années d’évolution chez 163 coxarthroses symptomatiques [43]. Pour 108 des patients initialement inclus (55 patients sous Piasclédine® et 53 sous placebo), on dispose d’une radiographie faite après 2 de traitement. L’étude sur l’effectif global n’a pas mis en évidence de diminution significative du pincement de l’interligne dans le groupe traité. En revanche, une différence significative apparaît lors de l’analyse du sous-groupe de patients ayant un interligne à l’inclusion inférieur à 2,45 mm : le pincement est 2 fois plus faible chez les patients ayant pris les insaponifiables (–0,43 ± 0,51 mm) par comparaison au groupe placebo (–0,86 ± 0,62 mm ; p = 0,01). Ce résultat suggère que la Piasclédine® puisse avoir un effet structuromodulateur sur les seules coxarthroses sévères. Cependant, le caractère méthodologiquement contestable de cette analyse a posteriori limite l’interprétation de ses résultats. Ce travail pilote devra donc être complété par une étude portant sur des coxarthroses de diverses sévérités structurales définies avant l’inclusion. 7.4. La Diacerhéine L’étude Échodia a comparé la diacerhéine au placebo chez 507 patients souffrant de coxarthrose dans un essai randomisé en double aveugle, sur une durée de 3 ans [44]. L’évaluation a porté sur la mesure digitalisée de l’interligne articulaire. L’analyse en intention de traitement (ITT) sur la population globale n’a pas montré de différence significative d’évolution du pincement annuel de l’interligne dans le groupe traité par comparaison au groupe placebo. En revanche, l’analyse des compléteurs a mis en évidence une différence significative intergroupe en faveur de la diacerhéine (–0,23 ± 0,23 mm dans le groupe placebo, –0,18 ± 0,25 mm dans le groupe Art 50®, p = 0,042). De plus, le pourcentage de patients ayant présenté durant l’étude une diminution certaine de la hauteur de l’interligne (plus de 0, 5 mm, c’est-à-dire supérieure à l’erreur de mesure comptée pour 2 écarts type de la reproductibilité intra-observateur) est plus faible dans le groupe diacerhéine par comparaison au groupe placebo (50,7 % vs 60,4 %, p = 0,036) [44]. Ces résultats doivent être interprétés en tenant compte du grand nombre de sorties d’étude (n = 238, soit 47 %) en partie dû aux effets indésirables digestifs de la diacerhéine. 7.5. La glucosamine sulfate Elle a fait l’objet de 2 études de structuromodulation dans la gonarthrose. La première randomisée et contrôlée contre placebo, a inclus 106 patients dans chaque groupe [45]. La glucosamine a été administrée à la dose de 1,5 g/j. L’évaluation du pincement de l’interligne à 3 ans a été faite à la fois par analyse digitalisée (hauteur moyenne de l’interligne) et manuellement (hauteur de l’interligne au point le plus pincé) sur des clichés en extension des 2 genoux. La perte de hauteur moyenne de l’interligne est de 0,31 mm (IC95 % = –0,48 ; – 0,13) à 3 ans dans le groupe placebo et 0,06 mm (IC95 % = –0,22 ; +0,09) dans le groupe glucosamine (p = 0,043 en ITT). La deuxième étude a été menée par Pavelka et al [46]. Elle a inclus 202 patients randomisés en un groupe placebo et un groupe traité par glucosamine sulfate 1,5 g/j pendant 3 ans. La chondrométrie a été faite manuellement au site le plus pincé sur un cliché conventionnel en extension complète. Après 3 ans d’évolution, le groupe traité a un interligne plus épais qu’à l’inclusion : +0,04 mm (IC95 % = –0,06 ; +0,14), alors que le groupe placebo présente une diminution de l’interligne articulaire de 0,19 mm (IC95 % = –0,29 ; –0,09) (p = 0,001 en ITT). Le nombre de sorties d’étude dans chaque groupe est important, proche de 40 %. Les résultats de ces 2 études concluant à un effet structuromodulateur de la glucosamine sulfate sont cependant difficilement interprétables compte tenu des limites précédemment discutées de la technique radiographique utilisée (cliché conventionnel en charge) [47]. 7.6. La chondroïtine sulfate (CS) Une étude pilote menée en double insu a évalué, par mesure digitalisée de l’interligne sur des clichés genoux en extension, l’effet de la chondroïtine sulfate (800 mg/j) vs placebo dans la gonarthrose. Vingt-trois patients ont été inclus dans chaque groupe. Après un an d’évolution, la hauteur moyenne de l’interligne diminue de 0,4 mm dans le groupe placebo, alors qu’elle reste stable dans le groupe traité (p < 0,005). Aucune différence significative n’est trouvée lorsque la mesure de l’interligne est faite au site le plus pincé. Le faible effectif sur lequel la chondrométrie a été faite (n = 12 dans le groupe placebo, n = 14 dans le groupe CS) limite les résultats de ce travail [48]. Une deuxième étude, rapportée mais non encore publiée [49], a comparé les effets du Chondrosulf® au placebo chez 300 patients ayant une gonarthrose fémorotibiale interne avec comme critère d’évaluation l’aggravation du pincement maximum de l’interligne mesuré sur 2 clichés radiologiques pris à 2 d’intervalle. La mesure a été réalisée par une méthode semi-automatique à partir de clichés obtenus de face en Shuss (flexion de 20° et vue postéro-antérieure). Le nombre de sortie d’étude dans chaque bras est de 30 %. En fin d’étude chez les patients en ITT, la hauteur de l’interligne au site le plus pincé diminue significativement dans le groupe placebo (–0,07 mm, p = 0,05). Dans le groupe des patients traités, la hauteur de l’interligne diminue mais de manière non significative (–0,04 mm, p > 0,05) laissant supposer une absence d’évolutivité radiologique sous traitement. 7.7. L’acide hyaluronique (AH) Une étude pilote sur un an, randomisée et contrôlée a été menée avec l’AH (Hyalgan®) dans la gonarthrose avec évaluation arthroscopique. Trente-neuf patients ont été inclus en début d’étude. Trente-six ont pu être évalués à un an. Le rythme d’injection de l’AH était de 3 cycles (comprenant 3 injections hebdomadaires), espacés de 3 mois. L’importance des lésions anatomiques, appréciée par le score de la société française d’arthroscopie, est plus faible dans le groupe traité par comparaison au groupe contrôle (p = 0,05). Cependant, aucune différence significative n’a été mise en évidence lors de la mesure radiographique du pincement de l’interligne articulaire [50]. La deuxième étude de structuromodulation avec l’AH a évalué à un an chez 319 patients l’effet du hyalgan® vs placebo sur la hauteur de l’interligne mesurée sur des clichés de genoux en extension complète. Aucune différence significative n’apparaît lors de l’analyse sur l’effectif global. En revanche, dans le sous-groupe de patients ayant à l’inclusion une hauteur d’interligne supérieure à 4,6 mm et traités par hyalgan®, on observe une diminution de hauteur d’interligne (–0,13 mm) inférieure à celle du groupe placebo (–0,55 mm, p < 0,05) [51]. La technique radiographique limite là encore l’interprétation de ces résultats. 8. Limites actuelles des études de structuromodulation Aux difficultés métrologiques rencontrées dans les études de structuromodulation s’ajoute le problème de l’interprétation clinique des observations faites. En effet, quel bénéfice clinique un patient peut-il tirer d’une épargne radiologique de quelques dixièmes de millimètre de hauteur d’interligne après 3 ans de prise médicamenteuse ? Cela va t–il améliorer à long terme sa fonction, retarder sensiblement ou éviter la mise en place d’une prothèse ? À ces questions qui n’ont à ce jour pas de réponse s’ajoute le fait qu’aucune des études publiées [43–45] sauf une avec la glucosamine [46] n’ait pu montrer d’effet corrélé à la fois structural et symptomatique. Cette dissociation structurosymptomatique qui pourrait en partie s’expliquer par des différences de méthodologie selon le type d’étude (structurale ou symptomatique) étonne néanmoins et laisse à penser que les effets structuraux observés sont trop modestes pour avoir un retentissement clinique. L’utilisation seule, comme critère principal d’évaluation, du pincement de l’interligne mesuré sur des radiographies standard limite les conclusions des études, en particulier aux genoux, pour les raisons déjà évoquées. Il faut aussi noter que la diminution de hauteur de l’interligne ne traduit pas uniquement des altérations macroscopiques du cartilage. En effet, elle peut être secondaire aux genoux à un certain degré d’extrusion et de dégénérescence méniscale [52, 53]. C’est la raison pour laquelle un critère clinique d’efficacité de structuromodulation comme le recours à la prothèse apparaît comme beaucoup plus pertinent mais est déjà limité par les différences de prise en charge sociale selon les pays et par les différences d’indication d’un chirurgien à l’autre [54]. Pour éviter cet écueil, l’utilisation d’un index composite de décision de pose prothétique est une solution intéressante mais aucun de ceux disponible n’est validé dans cette indication [55–59]. Enfin, d’autres outils de mesure apparaissent très prometteurs. C’est le cas des marqueurs biologiques de l’arthrose [60–63] et en particulier ceux reflétant le turn-over (synthèse et dégradation) du collagène de type II qui pourraient être prédictifs de la détérioration structurale dans la gonarthrose [64,65]. C’est aussi le cas de L’IRM dont l’intérêt est de visualiser et de permettre des mesures quantitatives du cartilage. Elle semble pouvoir détecter des défects cartilagineux aux genoux avec une précision proche de celle de l’arthroscopie [66,67]. Cependant ; les difficultés de reproductibilité de ses mesures et les données actuelles divergentes concernant sa sensibilité au changement [68,69] limitent pour l’instant son utilisation dans les études de structuromodulation. 9. Conclusions Il n’existe à ce jour aucun traitement médicamenteux ayant clairement prouvé un effet structuromodulateur dans l’arthrose. Les essais thérapeutiques ayant comme critère principal d’évaluation le pincement articulaire sont rares et de qualité méthodologique parfois critiquable. De plus, les différences constatées comparativement à un placebo sont si faibles qu’elles sont soit non significatives, soit non pertinentes cliniquement. En revanche, grâce à ces essais, une expérience a été acquise dans la mise en place et l’évaluation des traitements potentiellement structuromodulateurs. Cette expérience devrait être sollicitée prochainement et à de nombreuses reprises grâce au développement de nouvelles molécules (inhibiteurs de cytokines et des voies de signalisation, nouveaux inhibiteurs de métalloprotéases, inhibiteurs de NO...). Références [1] Felson DT, Lawrence RC, Dieppe PA, Hirsch R, Helmick CG, Jordan JM, et al. Osteo-arthritis: new insights. Part 1: the disease and its risk factors. Ann Intern Med 2000;133:635–46. [2] Felson DT, ZhangY. 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