thumb|Une prothèse de hanche en titane, un couple de glissement constitué d'une tête fémorale en céramique et d'un cotyle en polyéthylène.
Une prothèse totale de hanche (PTH) est un dispositif articulaire interne qui vise à remplacer l'articulation de la hanche et lui permettre un fonctionnement quasi normal, en tout cas permettant la marche. Une PTH dite de « première intention » est une prothèse posée sur une hanche en principe « vierge », par opposition à la « reprise de PTH » ou même la « PTH de reprise » d'une hanche déjà opérée, voire déjà infectée.
Histoire des prothèses Prothèses de hanches 1920-1980
Du fond de la mythologie, la première endoprothèse était née.
Au début du , les chirurgiens orthopédistes sont confrontés à deux types d’atteinte de la hanche: l’arthrose et la fracture du col du fémur. Les conséquences de l’arthrose sont connues. Avec l’usure, du cartilage disparaît, ce précieux revêtement qui permet le glissement harmonieux de la tête du fémur à l’intérieur de la cavité cotyloïdienne. Pour remplacer le cartilage perdu, de nombreux matériaux sont interposés entre la tête du fémur et le cotyle : plâtre, buis, caoutchouc, plomb, zinc, cuivre, or, argent ou fragment de vessie de porc …. Aucune de ces interfaces ne convient : trop fragile, trop mou, trop toxique.
Les premiers résultats convaincants sont obtenus, en 1923, par Smith-Petersen. Ce jeune chirurgien de Boston a déjà fait parler de lui en inventant au début de son internat une nouvelle voie d’abord antérieure de la hanche. Lors de son exercice il extirpe du dos d’un patient un éclat de verre resté en place une année et parfaitement supporté par l’organisme. L’observation de cette réaction lui donne l’idée d’une application orthopédique. Il fait construire de fins moules de verre qu’il interpose entre les deux surfaces de la hanche. Cette lentille de quelques millimètres d’épaisseur « guide le travail de réparation de la nature». Hormis sa fragilité l’inconvénient majeur de cette méthode reste la nécrose de la tête fémorale liée à la section des vaisseaux pendant l’opération.
À la même époque Hey-Groves (1922) propose une autre approche particulièrement intéressante dans les fractures du col. En effet lors de ce traumatisme la vitalité de la tête fémorale est compromise par le cisaillement des minces vaisseaux qui l’irriguent. Il remplace donc la tête dans sa totalité par une sphère d’ivoire de même calibre. Sa fixation est assurée par un manche qui traverse la diaphyse fémorale. La prothèse prend à la fois la place de la tête fémorale et de la surface articulaire qu’elle porte. Cette intervention reste un cas isolé bien que le résultat soit satisfaisant quatre ans après l’intervention.
Les prothèses fémorales
Malgré de nombreuses recherches le matériau idéal solide et bien toléré par l’organisme se fait attendre. Une solution est proposée en 1936 par le . Venable. Après avoir expérimenté de longues années les effets de différents métaux sur l’os celui-ci conclut à la supériorité de l’alliage Chrome-Cobalt-Molybdène pour les applications orthopédiques. Il l’appelle .
En 1939 Harold Bohlman reprend les travaux de Venable et met au point la première prothèse fémorale en métal (Vitalium). Celle-ci remplace la tête du fémur et le cartilage qui la recouvre. Cette solution fait disparaître le risque de nécrose rencontrée dans les suites des cupules d’interposition. Cependant une nouvelle question se pose : comment faire tenir cette tête prothétique ? Bohlman choisit de fixer la tête métallique à la corticale externe du col fémoral par un clou. Les deux premières opérations se soldent par un échec ce qui amène Bohlman à verticaliser le clou.
Durant les années qui suivent quelques tentatives voient le jour. Les résultats sont peu concluants et les interventions très peu nombreuses.
Ce sont les frères Judet qui conçurent, en France, en 1946, la première prothèse posée en nombre (on dénombrait moins de dix tentatives précédentes). Jean Judet n'avait jamais aimé le blocage de l’articulation (arthrodèse) proposé à l’époque pour soulager les arthroses sévères. Il préférait réséquer la tête fémorale pathologique et articulait le col fémoral dans le cotyle car « en arthrodèsant une hanche douloureuse, vous substituez une infirmité à une autre ». À partir de 1946 les deux chirurgiens remplacent la tête retirée par une sphère de même calibre en méthacrylate de méthyle plus connu sous le nom de plexiglas. Celle-ci est fixée sur un pivot traversant de part en part le col du fémur. Dans tous les cas les résultats immédiats sont bons puis décevants dès le moyen terme. Ces échecs sont dus à une intolérance aux débris d’usure de l'acrylique qui sera définitivement abandonné en 1949.
Austin Moore a déjà conçu avec Bohlman en 1940 une unique méga prothèse métallique. Le procédé de fixation révolutionnaire qu’il propose pour maintenir la tête fémorale date lui de 1950 : la tête métallique sera portée par une tige fichée dans le canal médullaire du fémur. Depuis cette date la quasi-totalité des implants fémoraux reprendront ce concept de tige intramédullaire.
À cette époque, Moore est le chirurgien de l'Hôpital Psychiatrique de l’État de Columbia, qui dispose de 7000 lits. Les fractures du col du fémur sont fréquentes chez des patients en général âgés, souvent en mauvais état général. Le pronostic de cette lésion est transformé. Quelques jours après l'opération les opérés évoluent dans les couloirs de l'hôpital ce qui est très nouveau. À l'époque la fracture du col du fémur était une cause de mort fréquente chez le vieillard. La prothèse de Moore est en . Une fenêtre est pratiquée dans la queue prothétique pour permettre la repousse de l’os. Un trou est placé à la partie supérieure du col. Il sera utilisé, si nécessaire, pour extraire la prothèse.
Au début les poses s’effectuent par voie d’abord antérieure. L’opération est difficile et les résultats médiocres : les luxations sont fréquentes. Moore modifie donc la technique opératoire. Il utilise un abord de plus en plus postérieur que l’on surnommera en clin d’œil « l’abord du Sud » ou voie de Moore. La prothèse fémorale simple prend en charge les pathologies liées à la tête fémorale. Cette solution est très utile pour traiter les fractures du col du fémur.
Toutefois dans l’arthrose, face à la tête métallique, le cartilage usé du cotyle reste inchangé. Ce traitement nécessite une prothèse totale ou la tête fémorale et le cotyle sont remplacés.
Les prothèses totales de hanche
De l'autre côté de l’Atlantique, Mac Kee cherche à résoudre le double problème posé par l’arthrose de hanche. L’usure du cartilage est bilatérale. Il propose de changer les deux surfaces. Son choix se porte sur le métal. La nouvelle tête fémorale roulera dans le cotyle osseux recouvert d’une coque métallique. Suivant son exemple le couple de glissement métal contre métal entre tête et cotyle deviendra la solution proposée pendant de nombreuses années par les concepteurs de prothèses de hanche.
Mac Kee conçoit un premier prototype en 1941 suivi d’une première pose … 10 ans plus tard. Ses recherches se poursuivront 40 ans. Dès ses débuts la fixation à l’os reste le problème principal. La pièce cotyloïdienne est fixée par une grosse vis postérieure inspiré des vis d’arthrodèses de l’époque. La pièce fémorale se fixe à la corticale diaphysaire par une plaque.
En 1951 Mac Kee implanta pour la première fois trois de ces prothèses totales de hanche. Dans deux cas la prothèse est en acier inoxydable et se descelle en moins d’un an. La troisième est en , recommandé par Venable depuis 1936. Cet alliage ne présente pas cette tendance si commune au « grippage ». La prothèse resta en place plus de trois ans, avant que le col prothétique ne casse, ce qui redonne l’espoir au chirurgien après toutes ces années de travail.
En 1953, Mac Kee rencontre son confrère Américain, le médiatique Thompson. Celui-ci propose, depuis 1952, un modèle ressemblant à la prothèse de Moore mais sans fenêtre. Il le convainc de la fiabilité de la fixation de la prothèse fémorale par une tige intra médullaire. Le modèle suivant comporte donc une pièce fémorale type Thompson avec une tête un peu plus petite pour pouvoir s’articuler à l’intérieur du cotyle prothétique métallique.
Ce modèle est utilisé de 1956 à 1960. 26 personnes seront opérées. Les résultats sont assez satisfaisants à plus de 10 ans. Mais dans 10 cas sur 26 c’est un échec par descellement. À l’époque Mac Kee attribue cette mauvaise tenue des implants aux frottements répétés d’une pièce métallique sur l’autre. Pour résister à cette sollicitation, il cherche à améliorer le système de fixation des implants. La véritable cause de ces descellements ne sera comprise que bien plus tard.
Jusqu’en 1960 Mac Kee propose comme solution au problème posé : soit une tige de vitallium portant une grosse tête femorale s'articulant dans un cotyle métallique en Vitallium, et une tenue des deux composants par fixation mécanique ; soit une tige fémorale et une grosse vis cotyloïdienne.
Les résultats de ce type de prothèse sont inégaux. Malgré les améliorations apportées par Mac Kee, il persiste dans un grand nombre de cas des descellements précoces. À l’époque la cause en est attribuée au frottement ou « grippage » entre les deux pièces métalliques trop contraignant pour la méthode de fixation mécanique des implants.
Ce n’est que bien plus tard, en 1974, que l’on comprendra la raison véritable de ces descellements : l’organisme humain réagit face aux débris d’usure relargués dans la nouvelle articulation. Les macrophages éliminent les particules étrangères et s’attaquent, dans le même temps, à l’os environnant : c’est l’ostéolyse qui ronge l’os et fragilise la fixation prothétique.
Les prothèses totales cimentées C'est le professeur John Charnley (1911-1982) qui est à l'origine d'une véritable révolution dans le domaine de la prothèse de la hanche.
Son concept s'appuie sur plusieurs principes complémentaires et totalement innovants : nouveaux matériaux, fixation au ciment, nouvelle taille de tête prothétique, nouvelle opération. C'est à partir de 1970 que plus d'un million de ses prothèses seront posées. Il s'en pose encore aujourd'hui.
Charnley proposa une diminution du frottement entre les deux surfaces articulaires, qui était responsable du « grippage » dans les prothèses métal-métal. C'est donc en 1959 qu'il mesura le coefficient de frottement d'une articulation normale et la compara à celui d'un patin glissant sur de la glace. Bien sûr, les technologies de l'époque ne permettaient pas encore de fabriquer des pièces articulées avec des coefficients de friction aussi faibles, surtout dans le cas des mouvements pendulaires lents et en pleine charge. Dans ses expériences, Charnley confirma néanmoins que les propriétés mécaniques de l’articulation venaient du cartilage articulaire et non du liquide synovial.
Charnley chercha un matériau pour remplacer le cartilage détruit dans le coxarthrose. Mais celui-ci devait offrir un faible coefficient de friction et pouvoir être toléré par l'organisme, c'est-à-dire biocompatible. À cette époque, c'était le polytétrafluoroéthylène ou Téflon qui semblait remplir ces critères. C'est donc Charnley qui développa le concept d'articulation synthétique en recouvrant les surfaces articulaires d'une fine pellicule de ce plastique. Ces minces cupules donnèrent des résultats immédiats. Mais comme les cupules de Smith-Petersen, il y avait le problème de la nécrose ischémique. Les résultats ne furent pas au rendez-vous mais Charnley venait de faire l'expérience d'un nouveau matériau : le plastique.