Caroline Mocquot

Pierre Colon

Delihta Fernando

Phil Jackson

Nelly Pradelle- Plasse

Brigitte Grosgogeat

Dr Nina Attik
email: nina.attik@univ-kyon1.fr

THE INFUENCE OF EXPERIMENTAL BIOACTIVE GLASSES ON PULP CELLS BEHAVIOR IN VITRO

Introduction

Carious disease is still a neglected topic despite the acknowledgment of the WHO that it is still a major health problem in most industrialized countries. Report highlights that 60-90 percent of children and the vast majority of adults are affected by dental caries [START_REF] Pitts | Dental caries[END_REF][START_REF] Petersen | The global burden of oral diseases and risks to oral health[END_REF].

Erosion (a non-bacteria-mediated process) and carious lesions are the two main consequences of tooth demineralization resulting in the mineral structures loss of the enamel and dentin tissues [START_REF] Abou Neel | Demineralization-remineralization dynamics in teeth and bone[END_REF]. Moreover, dental erosion prevalence is increasing steadily [START_REF] Lussi | Erosion-diagnosis and risk factors[END_REF][START_REF] Jaeggi | Prevalence, incidence and distribution of erosion[END_REF]. The approach of restorative dentistry has significantly changed recently: surgical strategies are decreasing in favor of biological approaches based on preventive dentistry and minimal or non-invasive options [START_REF] Pitts | ICCMS Guide for Practitioners and Educators[END_REF][START_REF] Schwendicke | Managing Carious Lesions: Consensus Recommendations on Carious Tissue Removal[END_REF]. Mineral ions from hydroxyapatite crystals (HA) present in enamel and dentin are removed due to acidic attack (erosive and/or carious lesions), resulting in the process of demineralization. Remineralization is a non-invasive treatment used to regenerate mineralized tissues after demineralization [START_REF] Abou Neel | Demineralization-remineralization dynamics in teeth and bone[END_REF].

Remineralization may occur with a dissolution / re-precipitation process in enamel or dentin although stimulation of pulp cells could also evoke tertiary dentin deposition along the walls of the pulpal chamber [START_REF] Duncan | European Society of Endodontology position statement: Management of deep caries and the exposed pulp[END_REF][START_REF] Hashem | Clinical and radiographic assessment of the efficacy of calcium silicate indirect pulp capping: a randomized controlled clinical trial[END_REF][START_REF] Schwendicke | Remineralization effects of conventional and experimental ion-releasing materials in chemically or bacterially-induced dentin caries lesions[END_REF][START_REF] Tay | Biomimetic remineralization of resin-bonded acid-etched dentin[END_REF].

Bioactive glasses were initially used for medical application due to their ability to form a bond with bone tissue [START_REF] Hench | The story of Bioglass[END_REF]. Some products containing BAG particles are already available in the market such as bone filling materials (Biogran  -Perioglas  ). Besides bone regeneration, bioactive glass has found its niche in dentistry. Novamin  and BiominF  are two examples of recently developed toothpastes containing BAG (with or without Fluor) for enamel remineralization and dental hypersensitivity. Finally, BAG particles are used for air-abrasion (ProSylc (Novamin  ) [START_REF] Graumann | Air polishing: a review of current literature[END_REF]. Research is also focused on using bioactive glasses in air polishingtechniques to stimulate mineralization of tooth tissue through apatite formation [START_REF] Taha | The effect of bioactive glasses on enamel remineralization: A systematic review[END_REF][START_REF] Fernando | Bioactive glass for dentin remineralization: A systematic review[END_REF][START_REF] Banerjee | A clinical evaluation and comparison of bioactive glass and sodium bicarbonate air-polishing powders[END_REF].

The first BAG was made in 1969 by professor Larry Hench (BAG 45S5). The composition was: 45% Silicon Oxide (SiO2) -24.5% Calcium Oxide (CaO) -24.5% Sodium Oxide (Na2O) -6% Phosphorus Oxide (P2O5). The original composition (45S5) and manufacturing methodology for BAG are modified to create mesoporous BAG, to change particle size (nano or microscale) or to introduce additives. In a previous study, experimental BAG have been developed (0NaMBG) by our group. The typical composition of these particles is without sodium. The enhanced fluxing in compositions with high sodium affects the textural features by reducing the porosity due to fusion of pores. Therefore, the porosity increases with increasing calcium oxide as opposed to sodium oxide [START_REF] Fernando | Influence of network modifiers in an acetate based sol-gel bioactive glass system[END_REF]. The porosity is an interesting property to enhance surface area and therefore the bioactivity of particles [START_REF] Fernando | The influence of precursor addition order on the porosity of sol-gel bioactive glasses[END_REF]. The use of BAGs as pulp capping materials has been applied over many years [START_REF] Oguntebi | Pulp capping with Bioglass and autologous demineralized dentin in miniature swine[END_REF]. Currently biomaterials with BAG are not yet commercially available for this application. Therefore, development of in vitro studies to assess the effects of BAG on human dental pulp cells (hDPCs) is fundamental. In this context, the development of bioactive materials, as BAG, for pulp regeneration is an interesting perspective [START_REF] Duncan | European Society of Endodontology position statement: Management of deep caries and the exposed pulp[END_REF][START_REF] Sauro | Cellular differentiation, bioactive and mechanical properties of experimental light-curing pulp protection materials[END_REF]. Human dental pulp cells may represent a different population of differentiated and undifferentiated cells with great potential for pulp tissue and dentin regeneration. They can be successfully used to evaluate new biomaterials for different dental applications [START_REF] Mestieri | Biocompatibility and bioactivity of calcium silicatebased endodontic sealers in human dental pulp cells[END_REF]. The primary pulp function is dentin formation, which begins at the moment that the peripheral mesenchymal cells differentiate into odontoblasts and start the deposition of the collagen matrix, in a mineralization process resulting in the complete tooth formation [START_REF] Da S. Modena | Cytotoxicity and biocompatibility of direct and indirect pulp capping materials[END_REF].

In this study, we aimed to assess the effects of fine and large 0NaMBG particles on biocompatibility and mineralization ability of human dental pulp cells. The investigated 0NaMBG particles composition has been defined as 75SiO2:15CaO:0Na2O:10P2O5 and it has been synthesised using an acid catalysed sol-gel assisted method [START_REF] Fernando | Influence of network modifiers in an acetate based sol-gel bioactive glass system[END_REF]. Therefore, we evaluated the influence of particles size and surface area for a given composition of sol-gel bioactive glasses on pulp cells behavior (cell metabolic activity, cell morphology, viability, ALP activity, and mineralization ability). Two hypotheses were suggested (1) both large and fine 0NaMBG particles would enhance pulp cells behavior; (2) a very high surface area of the investigated large particles would better improve the dental pulp cells behavior than the fine particles.

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Materials and methods

Bioactive glass synthesis and characterization

0NaMBG particles with 75%SiO2, 15%CaO, 0%Na2O and 10%P2O5 composition were synthesized by an acid catalyzed sol-gel method assisted by an evaporation-induced selfassembly (EISA) process [START_REF] Fernando | Influence of network modifiers in an acetate based sol-gel bioactive glass system[END_REF]. Tetraethyl orthosilicate (TEOS), Triethyl phosphate (TEP) and calcium acetate monohydrate were used as precursors. The temperature of drying and calcination was 60°C and 310°C, respectively. The particles were characterized by X-ray fluorescence (XRF), X-ray diffractometer (XRD), Brunauer-Emmett-Teller (BET/BJH), Fourier Transform Infra-Red Spectroscopy (FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM) and Inductive Coupled Plasma Spectrometry (ICP) [START_REF] Fernando | Influence of network modifiers in an acetate based sol-gel bioactive glass system[END_REF]. Two sizes of 0NaMBG were obtained: large (LP) and fine (FP). 90% of large particles were less than 623 µm (D90), 50% were less than 177 µm (D50) and 10% were less than 18 µm (D10) (Table 1). 90% of fine particles were less than 2.97 µm (D90), 50% were is less than 0.157 µm (D50) and 10% were less than 0.003 µm (D10) (Table 1). As shown in table 1, large particles have a higher surface area and pore volume and lower pore size than fine particles. According to the results of our previous study [START_REF] Fernando | Influence of network modifiers in an acetate based sol-gel bioactive glass system[END_REF], large particles released Ca 2+ (day 1: 50 ppm -day 3: 70 ppm -Day 7: 80 ppm) as revealed by inductive coupled plasma spectrometry after immersion in deionised water. Before cell contact, the samples were sterilized under UV for 30 minutes after which they were suspended in the culture media at a concentration of 800 μg/ml. Preliminary assays have been carried out to determine the most efficient concentration in the current experimental conditions (data not shown).

Cell culture

Dental Pulp cells (hDPCs cells) were isolated and harvested from the pulp of sound human third molar germ (14-16 years old) extracted for orthodontic reasons. Informed consent was obtained from the patients at the University of Lyon 1 -Hospices civils of Lyon (HCL), France.

The culture protocol was carried out using a modification method of Couble et al. 2000 [START_REF] Couble | Odontoblast differentiation of human dental pulp cells in explant cultures[END_REF].

Whole pulps (15 specimens) were separated from the crowns and roots and removed through the developing apical end, except the apical part of the pulps to prevent periodontal fibroblast contamination. Selected specimens were minced into small explants and were grown on 35 mm diameter EASY GRIP culture dishes (Thermo Scientific France). They were cultured in Basel Medium Eagle (BME) with 10% fetal bovine serum, 1% of vitamin C, 2% penicillin/streptomycin, and 1% amphotericin B. Cultures were maintained at 37 • C under a humidified atmosphere of 5% CO 2 in air for 4-7 weeks. The medium associated with the generated cells was changed every 2 days, and cells were passaged after 5 days of culture.

After reaching confluence, cells were trypsinized and resuspended in the culture medium.

Cell cultures were examined routinely under an inverted microscope.

In this study, cells were placed in indirect contact with 0NaMBG. In the indirect contact the samples (concentration 800 µg/ml) are immersed in culture media for 24h and the ion extracts are collected and contacted with cells for the evaluations [START_REF] Carvalho | Characterization and induction of cementoblast cell proliferation by bioactive glass nanoparticles[END_REF][START_REF] Gong | Ionic extraction of a novel nano-sized bioactive glass enhances differentiation and mineralization of human dental pulp cells[END_REF].

Alamar blue -metabolic activity

Cell metabolic activity was quantified using Alamar Blue assay. Alamar blue ® solution (DAL1025, Thermo Scientific France) was used in this study. The assay was carried out using a modification method of McNicholl et al. [START_REF] Mcnicholl | Development and application of a resazurin-based biomass activity test for activated sludge plant management[END_REF]. Briefly, a 24-microwell plate was used as a 'feeder tray' in which 1mL of cell suspension 10 4 cells/ml was seeded overnight, then exposed to the extract of bioactive glass particles (indirect contact, as described above) for 1, 2 and 3 days. Unexposed control cultures were maintained in the same conditions. Alamar Blue solution was added directly into wells at the final concentration of 10% (v/v) and plates were incubated at 37°C for 4 h without shaking. The amount of Resorufin formed was determined by measuring the absorbance at 570 and 600 nm using a micro-plate reader (Infinite® M 200 PRO, NanoQuant plate, Tecan, France). For each treatment, four wells were analyzed with three independent experiments carried out. The results were expressed as percentage of viability, of the untreated control (100%).

Quantitative assay of ALP activity

The kit K412-500 was used according to the manufacturer's instructions (BioVision Incorporated, USA). The hDPCs were seeded at a density of 10 4 cells/ml into 24-well plates and were cultured for 7 days in indirect contact with (i) FP, LP 0NaMBG at a concentration of 800 µg/ml and (ii) a control group (cells with culture media and without any particles extracts). Alkaline phosphatase (ALP) activity was measured by adding 50 µL ( at the concentration of 5 mM) of ALP reaction solution (2 4-nitropheyl-phosphate disodium salt hexahydrate tablets dissolved in 5,4 ml ALP Assay Buffer) to cell lysate, incubated in the dark at 37°C for 1 h. Afterwards, the reaction was stopped by adding 20 µl of Stop solution. Then, the absorbance of the resultant colored reaction product pNPP, within the supernatant was measured at 405 nm using a micro-plate reader (Infinite® M 200 PRO, NanoQuant plate, Tecan, France). Finally, ALP activity was calculated according to the following equation: ALP activity = ([pNPP] (µmol)/ΔT (min) x (ml) x D (dilution factor) ΔT= reaction time and V (initial voulme added to each well)

Crystal violet (CV) staining

Cell cytotoxicity was also measured (after 72h of particles extracts contact) using crystal violet staining and colorimetric assay (K329-1000, Biovision, France). After 72h in contact with 0,5% DMSO and with 3 µL of 20 mM doxorubicin for inhibitor controls, fixed cells were rinsed with wash buffer 1 X and stained with 200 µL crystal violet with 20% methanol per well for 20 min at room temperature (RT). Before visualization, the unbound stains were removed by five washes with buffer. Cells were solubilized by adding 300 µL solubilisation solution per well and leaving for 20 min at room temperature on a shaker. The absorbance was measured at 595 nm. Cell viability was calculated as percentage of cytotoxicity using the following formula: % cytotoxicity: [(OD DMSO -OD sample)/OD DMSO] x100.

Cell morphology spreading by ConfocaL Laser Scanning Microscopy (CLSM)

Fluorescence staining was performed to observe the formation and the organization of stress fibers and morphological changes. Cells were seeded on a µ_dish glass bottom chamber (Ibidi GmbH, Germany) placed in a complete medium and incubated at 37ºC at a density of 10 4 cells/ml for 24 h. The culture medium was replaced with the corresponding extract and incubated again at 37°C for 24 h. Cells were harvested and washed three times with PBS. Then the cells were fixed for 30 min by incubating in 3.7% formaldehyde in PBS followed by further washing. The cells were permeabilized with 1% Triton X100 in PBS and then blocked with 1% bovine serum albumin in PBS. Actin microfilaments were stained by Alexa Fluor® 488 phalloidin (green fluorescence) at a 1: 100 ratio to visualize pulp cell actinfilaments. Cell nuclei were identified using Propidium Iodide (red fluorescence) at a 1:3000 ratio at room temperature. Supercontinuum white light laser was used to excite Alexa Fluor 488 and Propidium Iodide. Acquisitions were collected sequentially (green fluorescence/red fluorescence) to avoid potential cross-talking between the two channels. The resulting stained cells on the glass bottom chamber in 1% bovine serum albumin in PBS were examined under a Confocal Lase Scanning Microscope CLSM LEICA SP5 X (Leica, Wetzlar, Germany).

Alizarin red S staining -mineralization

Alizarin red S staining was used to assess matrix mineralization. After Treatment, HDPCs were fixed using formaldehyde (3,7 %, 30 min) and washed with deionized water. 40mM of alizarin red staining solution (pH 4.2) was then added into the 24-well plates.The cells were incubated at room temperature for 40 min, then washed with deionized water 3 times and viewed under a microscope, with images captured. For quantitative calcium analysis (semiquantification) of mineralized matrix nodules generated from human pulp cells, the cells were treated with 10% cetylpyridinium chloride solution (Sigma-Aldrich) for 15 min at room temperature to dissolve and release the calcium-combined Alizarin Red S into solution. The OD values were read at 560 nm, which represented the relative quantity of mineralization nodules. The experiments were repeated at least 3 times.

Odontogenic markers: OPN expression and DMP-1

The evaluation of osteopontin (OPN) and Dentin Matrix Protein 1 (DMP-1) expression was performed following cell exposure to 0NaMBG particles extracts, cells fixation and permeabilization. For these endpoints, OPN staining was performed using Rabbit Anti-Osteopontin Polyclonal Antibody, ALexa Fluor® 555 Conjugated (bs-0019R-A555, CliniSciences, France), diluted 1:200 (40 min of incubation with the cells at room temperature). DMP-1 expression was analyzed using two fluorescents stains. Monoclonal Anti-DMP, antibody (SAB140275-100G) was used as the primary antibody at the dilution ratio 1: 50 (2h at 37°C). This was followed by a second staining using Cyanine 3 (AS008, CliniSciences, France) at 1:100 (1h at 37°C). Subsequently, cell nuclei were identified using Dapi (4′,6-diamidino-2-phenylindole) at a 1:3000 ratio at room temperature. The stained cells were observed using the microscope CLSM LEICA SP5 X (Leica, Wetzlar, Germany). Tow laser sources were used to excite the indicated stains: a supercontinuum white light laser and a laser Diode-Pumped Solid-State (405nm).

Statistical analysis

Data were analyzed using statistical software SPSS TM (V21.0, IBM, IL, USA) and fond to be normally distributed. Non-parametric analysis and multiple comparison were achieved using One-way Analysis of Variance (ANOVA) with a repetition test followed by Post Hoc tests. A comparison was made between the two tested particle groups (fine vs large particles) and exposed cells were compared to control group cells (Fine or Large particles vs controls cells).

Results were reported as mean standard deviation (±SD) and statistical significance was accepted at p < 0.05.

Results

Cell metabolic activity by Alamar blue assay

Cells were treated with 0NaMBG for 24, 48 and 72 hours. The results of cell metabolic activity comparing the fine and the large particles are shown in Fig. 1. At 24 h, the metabolic activity of cells treated with samples were similar to the control cells. No cytotoxic effects were observed for both conditions. Interestingly at day 3, cells treated with particles expressed higher metabolic activity (p = 0.03) than the control cells with a significant enhancement for the large particles after 72h of incubation (p = 0.02).

Quantitative assay of ALP activity

Cells were treated with 0NaMBG for 7 days. Both fine and large MBGs particles significantly increased both extra and intra cellular ALP activity (p = 0.03). More enhancement was observed with large particles for the extracellular ALP compared with the intracellular ALP, which was significantly higher (p = 0.01) in the presence of fine particles (Fig. 2).

Cells viability by Cristal Violet assay

The results of cell cytotoxicity for the different conditions are shown in Fig. 3, before solubilisation, and in Fig. 4 as the percentage of cell viability after the staining solubilisation.

The number of adhered cells as well as the cell spreading area were slightly higher in the presence of the particles as shown by Crystal Violet staining (Fig. 3). The viability rate was not significantly different between FP and LP (p=0. [START_REF] Ferraris | Bioactive materials: In vitro investigation of different mechanisms of hydroxyapatite precipitation[END_REF], and between exposed cells to both particles and controls cells (p=0.37). No cytotoxic effect was observed in the presence of tested particles.

Cells morphology spreading by CLSM

Dental pulp cells exhibited good cytoskeletal architecture as seen from actin cytoskeleton staining. Good cell spreading and adhesion was observed in the presence of fine and large particles extracts (Fig. 5).

Mineralization ability

The mineralization potential of the hDPs cells can be determined from Alizarin Red S staining of evaluated cells following indirect contact with MBGs particles. After 14 days of incubation, both fine and large particles revealed significant enhancement of the extracellular calcium deposition amount (Fig. 6) when compared to control cells (p = 0.02). Mineralized nodules were noticeable by optical microscopy; Images demonstrated more mineralization nodules when cells are interfaced with both fine and large particles compared to the control cells (Fig. 7). 0NaMBG enhanced mineralization of HDPCs.

OPN and DMP-1 expression by CLSM using immunofluorescence staining

The staining of OPN was revealed in the cytoplasm (slight red fluorescence) of cells growing in the presences of large particles extracts. Cells were negatively stained for OPN on cells growing in the presence of fine particles extracts similarly to the control cells (Fig. 8).

However, the staining of DMP-1 was shown in the cytoplasm (intense red fluorescence) of both cells growing in the presences of fine and large particles extracts (Fig. 9).

Pulp tissue vitality preservation and apical periodontitis prevention are part of the minimally invasive biologically-based concept that is key to contemporary clinical endodontic therapies [START_REF] Duncan | European Society of Endodontology position statement: Management of deep caries and the exposed pulp[END_REF]. Bioactive materials, such as bioceramics, are already marketed to be used in vital pulp procedures [START_REF] Patel | Oroactive dental biomaterials and their use in endodontic therapy[END_REF]. MBG appear to be a potential candidate for these procedures [START_REF] Ferraris | Bioactive materials: In vitro investigation of different mechanisms of hydroxyapatite precipitation[END_REF]. Indeed, MBG presents chemical compositions similar to those of conventional bioactive sol-gel glasses with the added value of an ordered mesoporous arrangement which could possibly contribute to an enhanced bioactive behavior [START_REF] Izquierdo-Barba | Mesoporous Bioactive Glasses: Relevance of Their Porous Structure Compared to that of Classical Bioglasses[END_REF]. The ability of mesoporous bioactive glasses to form hydroxyapatite has already been validated [START_REF] Yan | Highly ordered mesoporous bioactive glasses with superior in vitro bone-forming bioactivities[END_REF]. However, to the best of our knowledge, assessment of biocompatibility and bioactivity of mesoporous BAG in contact with dental pulp cells has not been widely studied.

The 0NaMBG used represents experimental bioactive glasses without sodium. The composition of these particles was obtained in our previous sol-gel study investigating the influence of network modifiers and order of precursor addition. The aim was to evaluate the influence of these parameters on the porosity of sol-gel bioactive glasses [START_REF] Fernando | Influence of network modifiers in an acetate based sol-gel bioactive glass system[END_REF][START_REF] Fernando | The influence of precursor addition order on the porosity of sol-gel bioactive glasses[END_REF]. The composition of BAG: 75%SiO2, 15%CaO, 0%Na2O and 10%P2O5 was retained because of the higher porosity obtained using increasing calcium oxide as opposed to sodium oxide [START_REF] Fernando | Influence of network modifiers in an acetate based sol-gel bioactive glass system[END_REF].

The porosity is an interesting property to enhance surface area and therefore the particles bioactivity. Assessment of experimental particles in contact with cells is a fundamental first step of biocompatibility and bioactivity evaluation. Cell biological assessment should conducted on specific cells according the recommendations established by ISO 10993-5 [START_REF] Camilleri | Standardization of antimicrobial testing of dental devices[END_REF][START_REF]Biological evaluation of medical devices -part 5: tests for in vitro cytotoxicity[END_REF].

The larger 0NaMBG particles generated initially were ball milled to reduce the primary particle size and so obtain finer particles. The aim was to achieve a particle size of less than 10 µm that could be used as filler in dental adhesives [START_REF] Schwendicke | Remineralization effects of conventional and experimental ion-releasing materials in chemically or bacterially-induced dentin caries lesions[END_REF]. According to Gjorgievska et al. [START_REF] Gjorgievska | Interfacial properties of three different bioactive dentine substitutes[END_REF] particle size is a major parameter with diameters of 700 µm being suitable for use as bone substitutes, but too large for dental applications. In this case, a more appropriate size would be less than 90 µm.

In a pilot study, we used primary human gingival fibroblasts (HGF) and cementoblast cells to assess the cytocompatibility and mineralization ability of the developed 0NaMBGs. The positive results obtained convinced us to use Human dental Pulp cells (hDPCs) that are more related to the clinical situation and more sensitive than HGF and cementoblasts cells.

Moreover, the use of hDPCs to assess the mineralization ability and biocompatibility in vitro, is more relevant to BAG restorative or endodontic applications. Indeed, hDPCs have been found to promote dental pulp repair and regeneration via synthesis of extracellular matrix to form the reparative dentin [START_REF] Zhang | Purinergic Signaling Modulates Survival/Proliferation of Human Dental Pulp Stem Cells[END_REF][START_REF] Bae | Odontogenic responses of human dental pulp cells to collagen/nanobioactive glass nanocomposites[END_REF]. In most clinical situations, BAGs are not in direct contact with cells, but their extracts could reach target cells. Hence, the extraction technique, an indirect contact method, is widely used when assessing the cytocompatibility of dental materials [START_REF] Saw | Tooth slice organ culture and established cell line culture models for cytotoxicity assessment of dental materials[END_REF]. It could be interesting to test direct contact as a crude cytotoxicity evaluation in further investigations that would be relevant to some clinical scenarios, for example pulpotomy indications.

In our study, both large and fine particles were found to be non-cytotoxic. In addition, the metabolic activity of cells showed a significant enhancement in the presence of particles extracts after 72 hours of incubation. Our results are in accordance with the study of Moonesi Rad et al. where the viability of cells was higher on scaffolds with boron modified BAG than without BAG [START_REF] Moonesi Rad | Evaluation of human dental pulp stem cells behavior on a novel nanobiocomposite scaffold prepared for regenerative endodontics[END_REF]. Regardless of the BAG composition, in both studies the presence of BAG enhanced cells proliferation as revealed by the Alamar Blue assay. Only a few studies (like the current study) used Alamar Blue to assess pulp cells viability in contact with BAG alone [START_REF] Gholami | Long term effects of bioactive glass particulates on dental pulp stem cells in vitro[END_REF][START_REF] Houreh | Influence of calcium and phosphorus release from bioactive glasses on viability and differentiation of dental pulp stem cells[END_REF]. Alamar Blue is a nontoxic reagent that allowed cell monitoring over time. It is blue-colored in its oxidized state and becomes pink colored when reduced by metabolically active cells. Crystal violet can assess and quantify cell viability, via cell adhesion, migration and spreading [START_REF] Gharaei | Human dental pulp stromal cell conditioned medium alters endothelial cell behavior[END_REF][START_REF] Strojny | Interferon Gammatreated Dental Pulp Stem Cells Promote Human Mesenchymal Stem Cell Migration In Vitro[END_REF]. In the current study, no cytotoxic effects were observed in the presence of large and fine particles, similar to the results obtained with Wang et al. [START_REF] Wang | Odontogenic differentiation and dentin formation of dental pulp cells under nanobioactive glass induction[END_REF]. [START_REF] Sauro | Cellular differentiation, bioactive and mechanical properties of experimental light-curing pulp protection materials[END_REF] demonstrated that the incorporation of zinc-doped fillers (zinc-doped bioglass) into resin-based materials enhanced bioactivity by inducing apatite precipitation, increased remineralization potential and cell differentiation [START_REF] Sauro | Cellular differentiation, bioactive and mechanical properties of experimental light-curing pulp protection materials[END_REF]. However, according to Huang et al. Crystal violet staining showed an increase of cytotoxicity of ZnBAG at 20 ppm [START_REF] Huang | Zinc bioglasses regulate mineralization in human dental pulp stem cells[END_REF].

ALP is the marker of early differentiation and extracellular matrix mineralization [START_REF] Gong | Ionic extraction of a novel nano-sized bioactive glass enhances differentiation and mineralization of human dental pulp cells[END_REF]. ALP activity indicates the differentiation potential of hDPSCs in contact with BAG [START_REF] Huang | Zinc bioglasses regulate mineralization in human dental pulp stem cells[END_REF]. In the current study, both large and fine particles increased intra and extra-cellular ALP activity.

Even though the composition is different between the investigated 0NaMBG and the studied BAGs in the literature, our results are in accordance with the study of Huang et al., where Zn0 glasses increased ALP activity from 1 day to 10 days [START_REF] Huang | Zinc bioglasses regulate mineralization in human dental pulp stem cells[END_REF]. Moreover, Gong et al.

found that ALP activity was significantly higher in the presence of nano-58S and 45S5 groups compared with control group after 7 days of cell culture [START_REF] Gong | Ionic extraction of a novel nano-sized bioactive glass enhances differentiation and mineralization of human dental pulp cells[END_REF]. We used confocal microscopy associated with immunostaining to assess the spreading and adhesion of cells in the presence of the experimental 0NaMBG. HDPCs in contact with large and fine particles exhibited good cytoskeletal architecture and good cell spreading. Moonesi Rad et al. used CLSM to evaluate hDPSCs spreading and differentiation on three-dimensional scaffolds containing boron modified bioactive glass nanoparticles (BG-NPs). Cells in BG-NPs containing groups were more spread and flattened on the scaffolds in comparison to the control group (scaffolds without BG-NPs). It was observed that, some cells extended processes to form cytoplasmic elongations [START_REF] Moonesi Rad | Evaluation of human dental pulp stem cells behavior on a novel nanobiocomposite scaffold prepared for regenerative endodontics[END_REF]. Agrafioti et al. used confocal microscopy to observe dental pulp stem cells (DPSCs) morphology in contact with bioactive materials such as Biodentine™ and MTA [START_REF] Agrafioti | Interaction of dental pulp stem cells with Biodentine and MTA after exposure to different environments[END_REF].

Several studies showed that BAGs have the ability to form calcium deposits in contact with pulp cells. Using Alizarin red staining [START_REF] Bae | Odontogenic responses of human dental pulp cells to collagen/nanobioactive glass nanocomposites[END_REF][START_REF] Wang | Odontogenic differentiation and dentin formation of dental pulp cells under nanobioactive glass induction[END_REF][START_REF] Huang | Zinc bioglasses regulate mineralization in human dental pulp stem cells[END_REF][START_REF] Wang | Characteristics and Effects on Dental Pulp Cells of a Polycaprolactone/Submicron Bioactive Glass Composite Scaffold[END_REF]. Calcium deposits can specifically be stained bright orange-red. In our study, the calcium deposition at the HDPCs interface was higher at 14 days for large particles compared with fine particles; this could be due to their higher surface area and pore volume. In the study of Wang and al. the relative calcium concentrations significantly increased in the microscale (m) and nanoscale (n) BAG groups, and were particularly higher in the nanoscale BAG compared with that in the control [START_REF] Wang | Odontogenic differentiation and dentin formation of dental pulp cells under nanobioactive glass induction[END_REF].

According to Gong and al. the density of mineralized nodules was significantly higher in the nano-58S BAG than 58S, 45S5 or control group [START_REF] Gong | Ionic extraction of a novel nano-sized bioactive glass enhances differentiation and mineralization of human dental pulp cells[END_REF]. These authors indicated that for the same BAGs composition, n-BG clusters can attract pulp cells to grow around them in cell culture and promote greater mineralization than the m-BG [START_REF] Wang | Odontogenic differentiation and dentin formation of dental pulp cells under nanobioactive glass induction[END_REF]. In our study, large particles had a higher surface area and pore volume that could explain their enhanced bioactivity.

In order to assess the odontogenic differentiation of primary cells from different origins, the markers of choice are ALP, DMP-1 and OCN. DMP-1 deemed to be one of the main noncollagenous proteins formed in the mineralized dentin matrix, it is synthesized by odontoblasts and plays an important role during early odontoblastic differentiation and at late dentin mineralization [START_REF] Baldión | Odontoblast-Like Cells Differentiated from Dental Pulp Stem Cells Retain Their Phenotype after Subcultivation[END_REF][START_REF] Lee | Effect of Aminated Mesoporous Bioactive Glass Nanoparticles on the Differentiation of Dental Pulp Stem Cells[END_REF][START_REF] Tian | Concentrated Growth Factor Promotes Dental Pulp Cells Proliferation and Mineralization and Facilitates Recovery of Dental Pulp Tissue[END_REF][START_REF] Gopinath | Osteogenic and odontogenic differentiation potential of dental pulp stem cells isolated from inflamed dental pulp tissues (I-DPSCs) by two different methods[END_REF]. In our study, staining of osteopontin was revealed in the cytoplasm of cells growing in the presence of large particles extracts. While, DMP-1 was shown in both cells exposed to both large and fine particles. Huang et al. used CSLM and immunofluorescence to show that DMP-1 was localized in both cytosol and nucleus of human dental pulp cells [START_REF] Huang | Strontium (Sr) elicits odontogenic differentiation of human dental pulp stem cells (hDPSCs): A therapeutic role for Sr in dentine repair?[END_REF], which is in agreement with our findings.

Other analyses could be used for further investigations, for example EDX spectra for calcium and phosphate content in the mineralized nodules could indicate a ratio of Ca:P similar to that of hydroxyapatite [START_REF] Huang | Zinc bioglasses regulate mineralization in human dental pulp stem cells[END_REF]. Real-time PCR could be used to assess differentiation and mineralization gene expression in the HDPCs such as Osteocalcin (OCN) gene expression [START_REF] Gong | Ionic extraction of a novel nano-sized bioactive glass enhances differentiation and mineralization of human dental pulp cells[END_REF] In our study, we used two markers: DMP-1 and osteopontin. Other markers of mineralization could also be evaluated , for example DSPP, DPP and OCN [START_REF] Wang | Odontogenic differentiation and dentin formation of dental pulp cells under nanobioactive glass induction[END_REF]. We know that larger particles had a higher surface area than fine particles; however, additional investigations could be conducted to study their different ion release rates. Despite the limitations of the present in vitro study and in the view of the obtained results, it is possible to validate the two suggested hypotheses: (1) both large and fine 0NaMBG particles enhanced pulp cells behavior; (2) a very high surface area of the investigated large particles had better improved the dental pulp cells behavior than the fine particles. In a recent study performed by our group, a very high surface area has been attained for the composition with highest calcium oxide which also exhibits enhanced apatite forming ability in vitro [START_REF] Fernando | Influence of network modifiers in an acetate based sol-gel bioactive glass system[END_REF].

From a clinical perspective, using 0NaMBG particles as fillers in dental adhesives appear to be a relevant approach to explore in order to enhance the longevity of the adhesive-dentin interface [START_REF] Fernando | Bioactive glass for dentin remineralization: A systematic review[END_REF][START_REF] Ubaldini | Mechanical and Chemical Changes in the Adhesive-Dentin Interface after Remineralization[END_REF] and prevent enamel demineralization [START_REF] Alamri | The Effect of Bioactive Glass-Enhanced Orthodontic Bonding Resins on Prevention of Demineralization: A Systematic Review[END_REF] . The introduction of 0NaMBG as fillers in adhesive resin could replace the trapped water molecules in the resin, improve their cross linking ability and reduce the polymerization shrinkage [START_REF] Sauro | Cellular differentiation, bioactive and mechanical properties of experimental light-curing pulp protection materials[END_REF][START_REF] Kohda | Inhibition of enamel demineralization and bond-strength properties of bioactive glass containing 4-META/MMA-TBB-based resin adhesive[END_REF]. Moreover, as the fillers are porous these can be functionalized with antibacterial drugs whose release could combat secondary caries. Most importantly, the reaction of MBGs with water, subsequent release of ions and the resultant formation of hydroxyapatite or calcium phosphate precipitate could protect the resin as well as the underlying collagen from hydrolytic and enzymatic degradation [START_REF] Osorio | Experimental resin cements containing bioactive fillers reduce matrix metalloproteinase-mediated dentin collagen degradation[END_REF].

Conclusion

This study highlighted the superior in vitro biological properties of the investigated 0NaMBG particles regarding dental pulp cells. This behaviour was revealed by: -An enhancement of metabolic activity and a non-cytotoxic potential.

-An increase of mineralization ability.

The in vitro obtained data raises the interesting possibility of using 0NaMBG particles as fillers in restorative materials that could be used in direct contact with dentin and/or pulp tissues. The use of bioactive materials can contribute to the preservation of natural dental tissue and/or could improve restorations lifetime, when a restorative procedure is indicated.

To this end, further investigations are necessary to compare the bioactivity of 0NaMBG based materials with other available restorative materials such as calcium silicate based dental cements.

Figure captions

Fig. 1 .Fig. 2 -Fig. 3 -

 123 Fig. 1. Metabolic activity of human dental pulp cells interfaced with MBGs extracts after 24, 48 and 72h. Data re mean ±SD of 3 independent experiments (n=9). *p<0.05 compared with control cells

Fig. 4 -

 4 Fig. 4 -Percentage of cytotoxicity detected by Crystal violet quantification. Data are mean ±SD of 3 independent experiments (n=9). No significant difference compared with control cells

Fig. 5 -

 5 Fig. 5 -hDPCs morphology and spreading by confocal microscopy (A) control cells, (B) fine particles and (C) large particles. Actin cytoskeleton in green fluorescence and nuclei in red fluorescence (Scale bars = 20 µm).

Fig. 6 -Fig. 7 -

 67 Fig. 6 -Quantification of calcium deposition of hDP cells interfaced with MBGs particles using Alizarin Red S staining. Data are mean ±SD of 3 independent experiments (n=9). *p<0.05 compared with control cells

Fig. 8 -Fig. 9 -

 89 Fig. 8 -Immunofluorsescence staining of osteopontin in hDPs cells cultured on indirect contact of particles. Control cells (A), fine particles medium (B) and large particles medium (C). Osteopontin in red and cell nuclei in blue (Scale bars = 30 µm).

Table 1 -0NaMBG particles size, pore volume and pore size data Samples SURFACE AREA (m 2 g -1 ) PORE VOLUME (cm 3 g -1 ) PORE SIZE (nm)

 1

	Larges particles	171	0.120	9.4
	Fine Particles	422	0.421	3.6

ACKNOWLEDGMENTS

The research work leading to this manuscript has partially received funding from the European Union Seventh Framework Pro-gram (FP7/2007-2013) under grant agreement n•608197. The authors thank the "Centre d'Imagerie Quantitative Lyon-Est (CIQLE)" University Claude Bernard Lyon1 and especially Mr. Denis RESSNIKOFF for his assistance with the confocal imaging. We are also grateful to Mrs. Charlène CHEVALIER for her technical assistance with a part the experimental protocol.


Vadim Azoulay

Jérôme Briot

Pierre Mansat

Pascal Swider

Nicolas Bonnevialle
email: nicolasbonnevialle@yahoo.fr

Correspondant Auteur

Nicolas Pr

Bonnevialle

Comportement mécanique comparatif d'une fixation par endobouton vs vis de la butée coracoïdienne

Keywords: Latarjet, butée, instabilité, épaule, endobouton, biomécanique

Introduction

La fixation par endoboutons (EBs) de la butée coracoïdienne réalisée par arthroscopie a été développée afin d'éviter les complications rapportées avec l'utilisation des vis. Néanmoins, peu d'études ont évalué les caractéristiques mécaniques de ces procédés d'ostéosynthèse. L'objectif de notre étude était d'évaluer et de comparer la raideur d'une fixation par vis et par EB.

L'hypothèse de départ était que l'endobouton présentait une plus faible raideur que les vis.

Matériel et Méthode

Des impressions 3D d'une glène et d'un processus coracoïde ont été réalisées à partir d'un scanner de patient présentant une instabilité gléno-humérale antérieure avec un défect osseux significatif. Quatre types d'ostéosynthèse de la coracoïde ont été réalisées : vis malléolaires de diamètre 4,5 mm (montage avec 1 et 2 vis) et EB (montage avec 1 et 2 EBs). Trois spécimens par montage ont été placés sur un banc d'essai spécifique. Une compression latéro-médiale de la butée à la vitesse 0,1 mm/sec a été appliquée en 3 points (supérieur, central et inférieur). La force résultante ainsi que le déplacement de la butée ont été enregistrés.

Résultats

La raideur moyenne des fixations par 1 vis, 2 vis, 1 EB et 2 EBs étaient respectivement de 158 N/mm (133-179), 249 N/mm (241-259), 10 N/mm (5-13), 14 N/mm [START_REF] Gendre | Coracoid bone block fixation with cortical buttons: An alternative to screw fixation?[END_REF][START_REF] Balestro | Graft osteolysis and recurrent instability after the Latarjet procedure performed with bioabsorbable screw fixation[END_REF][START_REF] Allain | Long-Term Results of the Latarjet Procedure for the Treatment of Anterior Instability of the Shoulder[END_REF]. Il existait une différence significative entre la raideur obtenue dans les groupes vis et EB (p<0.001). Le montage à 1 EB occasionnait un déplacement supérieur par rapport à 2 EBs lorsque la force

Introduction

Athwal et al. [START_REF] Athwal | Complications of the Arthroscopic Latarjet Procedure: A North American Experience[END_REF] ont rapporté un taux de 14 % de complications lié à l'utilisation des vis pour l'ostéosynthèse de la butée de Latarjet sous arthroscopie (fracture de coracoïde, échec d'implantation, ré-intervention pour ablation du matériel, recul de vis). Le taux de retrait du matériel fait partie des causes de ré-intervention pouvant atteindre jusqu'à 10 % selon les séries [START_REF] Dumont | The Arthroscopic Latarjet Procedure for Anterior Shoulder Instability[END_REF][START_REF] Metais | Preliminary clinical outcomes of Latarjet-Patte coracoid transfer by arthroscopy vs. open surgery: Prospective multicentre study of 390 cases[END_REF]. L'utilisation des endoboutons (EB) en orthopédie est relativement récente. Ils sont utilisés en pratique courante dans de nombreuses indications (disjonction acromio-claviculaire, ligamentoplastie du ligament croisé antérieur, réparation de la syndesmose tibio-fibulaire...) [START_REF] Wang | Biomechanical comparison of bionic, screw and Endobutton fixation in the treatment of tibiofibular syndesmosis injuries[END_REF][START_REF] Brand | Biomechanical comparison of quadriceps tendon fixation with patellar tendon bone plug interference fixation in cruciate ligament reconstruction[END_REF].

Néanmoins, aucune étude n'a évalué les caractéristiques mécaniques de ce procédé de fixation utilisé comme ostéosynthèse d'une butée coracoïdienne. Nous avons émis l'hypothèse que la fixation par EB était moins rigide qu'une fixation par vis. L'objectif de notre étude était de comparer les caractéristiques intrinsèques de la fixation de la butée par vis et EB(s).

Matériel et Méthode

Des impressions 3D de scapula (Polyactic Acid) ont été réalisées à partir de reconstructions d'un scanner de patient opéré pour instabilité gléno-humérale antérieure et présentant un défect osseux à la face antérieure de la glène. La tranche de section de la coracoïde, le resurfaçage de la face antérieure de la glène et de la face inférieure de la coracoïde ainsi que les tunnels permettant la fixation de la coracoïde sur la glène ont été réalisés lors de la modélisation informatique avant impression 3D (Ultimaker 2+ ®). Le défect osseux antérieur glénoïdien était de 25% ; la butée mesurait 25 mm de long, 12 mm de large et 7 mm d'épaisseur ; les tunnels étaient calibrés à 3 mm pour les montages avec vis malléolaire(s) et 2,8 mm pour les montages avec EBs selon les recommandations des fabricants. Ces tunnels étaient situés à 10 mm de l'apex de la coracoïde et écartés de 10 mm en cas de fixation double (Vis ou EB). Il était à 12 mm de l'apex en cas de fixation unique. Un socle spécifique permettait de solidariser le modèle au banc d'essai (Instron® 3366) par l'ajout monobloc de Polyactic Acid au bord médial de la scapula (figure 1). La butée était positionnée au bord antéro-inférieur de la glène, sous-équatoriale et affleurante à la surface glénoïdienne [START_REF] Young | Open Latarjet procedure for management of bone loss in anterior instability of the glenohumeral joint[END_REF].

La fixation de la butée coracoïdienne par vis a fait appel 2 montages différents par une et 2 vis malléolaires (vis non canulées, spongieuses à filetage court, diamètre 4,5) (Malleolar Screw, Depuy Synthes®) [START_REF] Young | Open Latarjet procedure for management of bone loss in anterior instability of the glenohumeral joint[END_REF] (figure 2). La butée a été comprimée par une contrainte subjective répondant à la technique de « compression par 2 doigts » [START_REF] Young | Open Latarjet procedure for management of bone loss in anterior instability of the glenohumeral joint[END_REF].

La fixation par EB (s) a été réalisée conformément à la technique opératoire décrite par Boileau et al. [START_REF] Boileau | A guided surgical approach and novel fixation method for arthroscopic Latarjet[END_REF] en utilisant 1 ou 2 endoboutons (Smith&Nephew®). Une compression de 100 N été réalisée grâce au tenseur dynamométrique dédié (ancillaire butée arthroscopique, Smith&Nephew®). (figure 2)

Trois échantillons de chaque montage ont été imprimés puis testés. Une mise en compression continue de la butée a été effectuée de latéral vers médial, simulant l'appui de la tête humérale sur la butée en position de luxation antéro-inférieure, à une vitesse de 0,1 mm/sec et en 3 points (supérieur, central et inférieur) (figure 3). La force résultante (N) ainsi que le déplacement de la butée (mm) ont été enregistrés (Bluehill Instron ®) générant une courbe force/déplacement. Les essais ont été menés jusqu'à une force de résultante de 200 N ou lorsqu'un déplacement de plus de 3 mm était enregistré.

Les statistiques descriptives (moyennes, maximum, minimum pour les variables continues) étaient utilisées pour résumer les données enregistrées. La comparaison des covariables entre les 4 groupes (1 ou 2 vis, et 1 ou 2 endoboutons) a été réalisée via un test Wilcoxon Rank Sum. Le seuil de significativité était de p ≤ 0.05. L'analyse statistique a été effectuée à l'aide de R (version 3.3.2, R Core Team 2013. R : A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria).

Résultats

La raideur moyenne des fixations par une vis, deux vis, un EB et 2 EBs étaient respectivement de 158 N/mm (133 ; 179), 249 N/mm (241 ; 259), 10 N/mm (5 ; 13), 14 N/mm (13 ; 15) (figure 4).

Les déplacements moyens de la butée avec appui en position supérieure, centrale et inférieure sont rapportés lors de la mise en contrainte maximale (tableau 1). Les montages avec 1 ou 2 EB ont montré des placements > 5 mm quelle que soit la zone de contrainte. Ces déplacements étaient significativement supérieurs à ceux enregistrés avec les vis (p < 0.05).

En position centrale, il existait une différence significative entre 1 vs 2 vis (p < 0.05). En revanche, la différence entre 1 EB vs 2 EB n'était pas significative (p > 0.05).

En position supérieure, les déplacements étaient peu différents entre les montages à 1 vs 2 vis (p > 0.05). En revanche, avec les montages avec 1 EB, le test n'a pu être réalisé par bascule en rotation dès 50N de contrainte.

En position inférieure, les montages à 2 vis présentaient significativement moins de déplacement par rapport aux montages à 1 vis (p < 0.05). En revanche, il n'y avait pas de différence significative entre 1 vs 2 EB (p > 0.05).

Discussion

Notre objectif était d'évaluer la résistance du matériel de fixation de la butée coracoïdienne. Nos résultats retrouvent une raideur plus importante des fixations par une ou deux vis en comparaison aux fixations par EBs. Un montage avec 1 vis est 15 fois plus raide qu'avec 1 EB. En revanche, la fixation par 2 EB n'augmente pas significativement la raideur du montage par rapport à une vis.

Nous avons choisi d'utiliser des impressions 3D en matériau PLA (Polyactic Acid) avec une architecture trabéculaire simulant la trame osseuse. Ce matériau présentait évidemment des caractéristiques intrinsèques différentes de celles l'os. En revanche, la reproductibilité de sa composition dans les différents essais permettait d'évaluer spécifiquement le montage mécanique, en s'affranchissant du comportement aléatoire visco-élastique non contrôlé de la structure osseuse cadavérique classiquement utilisée. En effet, les études publiées à ce jour comparant la fixation de la butée coracoïdienne entre différents types de vis ou entre des vis et des EBs, ont été réalisées sur spécimen frais, dont l'âge souvent avancé constitue à lui seul un biais d'analyse des résultats [START_REF] Weppe | A Biomechanical Evaluation of Bicortical Metal Screw Fixation Versus Absorbable Interference Screw Fixation After Coracoid Transfer for Anterior Shoulder Instability[END_REF][START_REF] Alvi | Latarjet Fixation: A Cadaveric Biomechanical Study Evaluating Cortical and Cannulated Screw Fixation[END_REF]. Seule une étude, comparant la fixation de la butée coracoïdienne entre 3 types de vis a été effectuée sur impressions 3D en polyuréthane [START_REF] Willemot | Influence of screw type and length on fixation of anterior glenoid bone grafts[END_REF]. Pour autant, il est possible qu'une partie des déplacements enregistrés correspondent à une déformation du matériau polyuréthane et non à un réel déplacement de la butée.

Nous avons par ailleurs choisi d'étudier uniquement le déplacement latéro-médial de la butée, reproduisant les contraintes de la translation antérieure de la tête humérale appuyant sur la butée lors d'une luxation antérieure. Nous n'avons pas modélisé le rôle du tendon conjoint dans le déplacement de la butée qui pourrait participer à la survenue d'un déplacement de la butée en rotation.

Les EBs sont d'utilisation courante en chirurgie orthopédique (disjonction acromio-claviculaire, réinsertion du biceps distal, ligamentoplastie du ligament croisé antérieur, stabilisation tibiofibulaire distale...). Plusieurs études comparant la rigidité des EBs par rapport celles des vis retrouvent des résultats similaires. Brand et al. [START_REF] Brand | Biomechanical comparison of quadriceps tendon fixation with patellar tendon bone plug interference fixation in cruciate ligament reconstruction[END_REF], dans leur étude cadavérique, retrouvaient un déplacement plus important et une rigidité inférieure de la fixation du tendon quadricipital dans le tunnel fémoral par EB par rapport à l'utilisation d'une vis d'interférence lors de la reconstruction du ligament croisé antérieur. Wang et al. [START_REF] Wang | Biomechanical comparison of bionic, screw and Endobutton fixation in the treatment of tibiofibular syndesmosis injuries[END_REF], dans leur étude comparant la fixation de la syndesmose tibio-fibulaire après traumatisme de la cheville, retrouvaient des déplacements plus importants lors de la fixation de celle-ci par EB par rapport à l'utilisation de vis. Enfin, Marsland et al. [START_REF] Marsland | Biomechanical analysis of endobutton versus screw fixation after Lisfranc ligament complex sectioning[END_REF], dans leur étude cadavérique comparant la fixation des bases métatarsiennes après traumatisme du ligament de Lisfranc, retrouvaient un diastasis inter-métatarsiens significativement plus important lors de l'utilisation d'EBs par rapport à l'utilisation de vis.

En revanche dans l'étude récente de Provencher et al. [START_REF] Provencher | Biomechanical Comparison of Screw Fixation Versus a Cortical Button and Self-tensioning Suture for the Latarjet Procedure[END_REF], les auteurs ne retrouvaient pas de différence significative lors d'effort de traction sur le tendon conjoint lors de la fixation de la butée par vis ou par deux EBs. Le modèle biomécanique adopté lors de ces essais était différent du nôtre, reposant sur le fait que seul l'action par traction du tendon conjoint sur la butée pouvait être responsable d'un déplacement de celle-ci, la tête humérale étant immobilisée durant la période post-opératoire immédiate. Il n'a donc pas été étudié les contraintes en translation et en rotation de la butée coracoïdienne. Pour notre part, le modèle développé simule la situation la plus défavorable, d'une butée non consolidée, subissant une contrainte directe par une tête humérale se luxant en position antéro-inférieure. Cette rare situation clinique pourrait se rencontrer lors d'un accident de luxation post-opératoire immédiat (épaule non immobilisée) ou en cas de non-consolidation de la butée à distance de l'intervention. Willemot et al. [START_REF] Willemot | Influence of screw type and length on fixation of anterior glenoid bone grafts[END_REF] ont également choisi d'étudier ce déplacement latéro-médial de la butée coracoïdienne entre trois types de vis de diamètre différent dans des configurations de fixation uni-ou bicorticales. Les auteurs ont démontré l'importance d'une tenue bicorticale quel que soit le diamètre de vis utilisé.

L'avantage théorique du second EB serait l'obtention d'une meilleure stabilité rotatoire. En effet, notre étude a permis de mettre en évidence qu'un appui supérieur occasionnait une rotation dès 50 N de la butée en cas d'utilisation d'un seul EB. En revanche, avec un appui inférieur, les tests réalisés prouvent que le second EB n'augmente pas significativement la stabilité du montage, avec un déplacement de la butée non statistiquement différent par rapport aux montages à 1 EB. Au-delà de l'enjeu d'un déplacement secondaire, le type de fixation de la butée pourrait avoir un effet sur sa consolidation. Gendre et al. retrouvaient un taux moyen de fusion des butées arthroscopiques fixées par un EB à 83 % sur les scanners réalisés à 6 mois post opératoires [START_REF] Gendre | Coracoid bone block fixation with cortical buttons: An alternative to screw fixation?[END_REF].

Nous avons retrouvé dans la littérature une consolidation de la butée type Bristow-Latarjet fixée par une ou deux vis à ciel ouvert allant de 85 % à 100 % [START_REF] Balestro | Graft osteolysis and recurrent instability after the Latarjet procedure performed with bioabsorbable screw fixation[END_REF][START_REF] Allain | Long-Term Results of the Latarjet Procedure for the Treatment of Anterior Instability of the Shoulder[END_REF][START_REF] Hovelius | One hundred eighteen Bristow-Latarjet repairs recurrent anterior dislocation of the shoulder prospectively followed for fifteen years: Study II-the evolution of dislocation arthropathy[END_REF][START_REF] Xu | Clinical outcomes and radiologic assessment of a modified suture button arthroscopic Latarjet procedure[END_REF]. Ces résultats comparables prouvent que malgré la moindre raideur des montages avec EB (s) par rapport aux vis, l'EB est un moyen de fixation suffisamment stable pour permettre une consolidation osseuse.

Conclusion

L'ostéosynthèse de la butée coracoïdienne par deux vis malléolaires a montré la plus grande raideur par comparaison à l'ostéosynthèse par EBs. Les déplacements de la butée soumise à une contrainte latéro-médiale sont significativement supérieurs lorsque la stabilisation est assurée par EB. Les montages à 2 EBs, n'ont prouvé qu'un avantage mécanique sur la stabilité rotatoire de la butée. Cette étude biomécanique confirme la vulnérabilité mécanique jusqu'à sa consolidation, d'une butée fixée par EB.

LégendesFigure 1 .Figure 2 .

 12 Figure 1. Modélisation 3D de la glène et de la butée

Figure 3 .

 3 Figure 3. Mise en compression de la butée sur le banc d'essai Instron

Figure 4 .

 4 Figure 4. Raideur moyenne des montages exprimée en N.mm -1


Arnaud Collinet
email: arnaud.collinet@chru-strasbourg.fr

Philippe Yann

Yves Charles

Nicolas Ntilikina

Jean-Paul Tuzin

Steib

Charles

Yves Ntilikina

Nicolas Tuzin

Jean-Paul Steib

Analyse des disques adjacents à une fracture A3 de la charnière thoracolombaire traitée par kyphoplastie et ostéosynthèse percutanée

Keywords: Fractures thoraco-lombaires, ostéosynthèse percutanée, kyphoplastie, Pfirrmann, scores cliniques

RESUME Introduction

Le traitement par kyphoplastie et ostéosynthèse percutanée peut être indiquée pour les fractures A3 de T12-L1. Le devenir des disques adjacents reste controversé. Le but de cette étude rétrospective était d'analyser la dégénérescence discale adjacente à la fracture et de vérifier le lien avec l'âge, la déformation vertébrale et les scores cliniques.

Matériel et Méthodes

29 patients (âge moyen 47 ans, 27-63 ans, 11 femmes, 18 hommes) ont été revus à 2,2 (2,0-2,5) ans de recul. Les mesures radiographiques étaient : cyphose régionale, cyphose locale, sagittal index, taux de compression vertébral, index de hauteur discale. Le grade de Pfirrmann était vérifié sur l'IRM au dernier recul. L'évaluation clinique comprenait l'EVA, l'EQ-5D-3L, l'ODI. Le lien entre l'échelle de Pfirrmann, l'âge et les paramètres radiographiques de déformation traumatique était analysé.

Résultats

La cyphose locale diminuait de 12,4° à 7,3° en postopératoire (p<0,0001) augmentait à 8,4° après ablation du matériel (p=0,139) et restait stable au dernier recul (p=0,891). Le sagittal index diminuait de 12,3° à 7,3° en postopératoire (p<0,0001), augmentait à 8,3° avant ablation du matériel (p=0.764) et se majorait au dernier recul à 10,6° (p<0,05). Le taux de compression vertébral diminuait de 23% à 14% en postopératoire (p<0,0001) et restait stable au dernier recul à 17% (p=0,310). L'index de hauteur discale était de 32% en pré-et 31% en postopératoire (0,073), diminuait à 29% à 1 an (p=0,650) et s'accentuait à 23% à 2 ans (p<0,0001) pour le disque crânial. Il existait une relation significative de la dégénérescence discale avec l'âge (p=0,015), la cyphose locale (p=0,008), le taux de compression vertébral (p=0,002). La dégénérescence du disque adjacent à la fracture était plus important que celle du disque témoin au-dessus (OR=269,5). Au dernier recul, l'EVA moyenne était de 2,3, l'EQ-5D-3L de 0,862, l'ODI de 11,8%. Il n'y avait pas de lien significatif entre Pfirrmann et scores cliniques.

Conclusion

Le risque de dégénérescence discale après fracture A3 traitée par kyphoplastie et ostéosynthèse percutanée est faible. Une perte de correction dans le disque crânial objectivée après ablation du matériel. La dégénérescence est liée à l'âge du patient et la déformation traumatique. La qualité de vie ne semble pas influencée par la dégénérescence discale.

Introduction

Les fractures T12 et de L1 représentent environ 55% des fractures du rachis thoraco-lombaire [START_REF] Wang | Epidemiology of traumatic spinal fractures: experience from medical university-affiliated hospitals in Chongqing, China, 2001-2010[END_REF]. Pour les burst fractures incomplètes, A3 selon la nouvelle classification de l'AO [START_REF] Aebi | Classification of thoracolumbar fractures and dislocations[END_REF], plusieurs traitements peuvent être proposés. Le traitement conservateur par corset avec réduction posturale peut être envisagé pour des fractures non neurologiques, mais il peut exister une perte de correction à distance du traumatisme [START_REF] Rajasekaran | Thoracolumbar burst fractures without neurological deficit: the role for conservative treatment[END_REF]. Le traitement chirurgical n'est pas consensuel. La chirurgie ouverte ou minimale invasive (MIS) peut être proposée sous forme d'ostéosynthèse courte ou longue. L'ostéosynthèse peut être associée à une expansion vertébrale (kyphoplastie) ou une greffe antérieure dans certains cas [START_REF] Cheng | Pedicle screw fixation for traumatic fractures of the thoracic and lumbar spine[END_REF][START_REF] Hartmann | Kyphoplasty as an alternative treatment of traumatic thoracolumbar burst fractures Magerl type A3[END_REF].

La chirurgie percutanée a montré une supériorité par rapport à la chirurgie ouverte avec des suites postopératoires simples, un temps opératoire diminué, de faibles pertes sanguines et une moindre dégénérescence musculaire paravertébrale [START_REF] Cawley | Multifidus innervation and muscle assessment post-spinal surgery[END_REF]. Les corrections de déformations postraumatiques par techniques MIS sont similaires aux résultats obtenus par techniques de réductions ouvertes [START_REF] Mcanany | Open Versus Minimally Invasive Fixation Techniques for Thoracolumbar Trauma: A Meta-Analysis[END_REF][START_REF] Vanek | Treatment of thoracolumbar trauma by short-segment percutaneous transpedicular screw instrumentation: prospective comparative study with a minimum 2-year follow-up[END_REF]. En cas de comminution partielle du corps vertébral, l'ostéosynthèse percutanée avec vis monoaxiales permet une réduction par ligamentotaxis. L'adjonction d'une kyphpoplastie permet ensuite de compléter la réduction du plateau vertébral crânial avec un meilleur maintien de la correction déformation dans le temps [START_REF] He | Internal fixation with percutaneous kyphoplasty compared with simple percutaneous kyphoplasty for thoracolumbar burst fractures in elderly patients: a prospective randomized controlled trial[END_REF][START_REF] Ortin-Barcelo | Adjacent Single-level Combined Fixation Using Kyphoplasty and Percutaneous Pedicle Screws in Type A3 Unstable Vertebral Fractures in Elderly Patients[END_REF][START_REF] Fuentes | Percutaneous kyphoplasty and pedicle screw fixation for the management of thoraco-lumbar burst fractures[END_REF]. Lors du bilan clinique au dernier recul, nous avons évalué la douleur du dos sur une échelle visuelle analogique (EVA) de 0 à 10, la qualité de vie par questionnaire EQ-5D-3L et le score fonctionnel de l'Oswestry Disability Index (ODI) [START_REF] Whynes | Correspondence between EQ-5D health state classifications and EQ VAS scores[END_REF][START_REF] Fairbank | The Oswestry Disability Index[END_REF]. Les mesures radiographiques permettant d'apprécier la déformation vertébrale et la dégénérescence discale ont été réalisées en position couchée en préopératoire et debout en postopératoire immédiat, avant ablation du matériel à 1 an et au dernier recul à 2 ans post-opératoire par un chirurgien indépendant. La cyphose régionale, la cyphose locale, le sagittal index étaient mesurés selon la technique proposée par Kuklo et al [START_REF] Farcy | Sagittal index in management of thoracolumbar burst fractures[END_REF][START_REF] Kuklo | Measurement of Thoracic and Lumbar Fracture Kyphosis: Evaluation of Intraobserver, Interobserver, and Technique Variability[END_REF].

L'état des disques en crânial et caudal par rapport au niveau de fracture était mesuré dans le plan sagittal médian par l'index de hauteur discale (IHD) [START_REF] Kanamori | Minimum 10-Year Follow-up Study of Anterior Lumbar Interbody Fusion for Degenerative Spondylolisthesis: Progressive Pattern of the Adjacent Disc Degeneration[END_REF]. L'IHD représentait la somme de la hauteur antérieure et postérieure du disque (HDA + HDP), rapportée à la longueur du plateau supérieur de la vertèbre sous-jacente (LP) non fracturée (Figure 2).

IHD =

(HDA + HDP ) Longueur du plateau supérieur de la vertèbre inférieur(LP) Le taux de compression vertébrale (CV) était calculé sous forme d'index tenant compte de la hauteur vertébrale antérieure du corps vertébral fracturé (AVH2) par rapport aux hauteurs vertébrales antérieures des vertèbres sus-et sous-jacentes non fracturées (AVH1 et AVH3) [START_REF] Vernon-Roberts | The natural history of age-related disc degeneration: the pathology and sequelae of tears[END_REF] (Figure 3).

CV = (AVH1 + AVH3)/2 -AVH2 (AVH1 + AVH3)/2
La dégénérescence discale était évaluée selon le grade de Pfirrmann sur l'IRM à 2 ans postopératoire [START_REF] Pfirrmann | Magnetic resonance classification of lumbar intervertebral disc degeneration[END_REF] (Figure 4). Des fuites de ciment intra-discal ont été objectivées chez deux patients (Pfirrmann 3 et 4) sans répercussion clinique (Figure 6).

Discussion

La dégénérescence du disque est multifactorielle avec une prédisposition génétique qui influence la nutrition du disque, l'équilibre biochimique du nucléus et la résistance mécanique du fibrocartilage de l'annulus [START_REF] Eisenstein | The physiology of the disc and its clinical relevance[END_REF].

LFigure 1

 1 Figure 1 illustre un cas clinique représentatif.

Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6

 123456 Figure 1 Evolution d'une fracture A3 traitée par ostéosynthèse percutanée associée à une kyphoplastie A : examen TDM en reconstruction sagittale pré opératoire B : radiographie de profil pré opératoire C : ostéosynthèse percutanée + kypholplastie en post opératoire immédiat D : ostéosynthèse percutanée + kypholplastie à 1 an post opératoire E : radiographie de profil à 2 ans ; après ablation du matériel d'ostéosynthèse

  L'évolution des disques étudiés crânial et caudal au foyer de fracture (n+1 et n-1) était comparé à celle des disques n+2 et n-2, exposés aux mêmes contraintes et considérés comme disques témoins. Une IRM pré-opératoire n'était pas systématiquement réalisée et ne pouvait pas être

	La cyphose régionale moyenne diminuait de 8,5° à 5,4° en postopératoire Pour le disque caudal n-1 la répartition selon Pfirrmann était : grade 1 (n=16),
	immédiat (p=0,080). A un an, elle augmentait à 6,4° (p=0,004) et restait stable à 6,2° grade 2 (n=10), grade 3 (n=2), grade 4 (n=1) (Figure 5). En analyse univariée, il
	jusqu'au dernier recul (p=0,3189). existait une relation significative avec l'âge (p=0,002), la cyphose régionale
	évaluée de manière rétrospective. Le sagittal index moyen comprenait la vertèbre fracturée et le disque sus-(p=0,008), le taux de compression vertébral (p=0,042) au dernier recul (tableau 3).
	L'analyse statistique a été réalisée avec le logiciel R version 3.5.0. Un test t de jacent dans la mesure. Il diminuait de 12,3° à 7,3° en postopératoire (p<0.00001), En analyse multivariée, l'âge était le facteur prépondérant (p=0,043) pour une
	Student comparait l'évolution des paramètres radiographiques. Nous avons analysé augmentait à 8,3° avant ablation du matériel (p=0,764) et se majorait au dernier recul dégénérescence discale Pfirrmann 3.
	le lien entre la dégénérescence discale (Pfirrmann) l'âge du patient ainsi que la à 10,6° (p=0,040). Pour le disque témoin crânial n+2 la répartition selon Pfirrmann était : grade 1
	déformation radiologique posttraumatique du corps vertébral en analyse univariée Le taux de CV moyen diminuait de 23% à 14% en post-opératoire (p<0.00001) (n=15), grade 2 (n=12), grade 3 (n=2), grade 4 (n=0). Pour le disque témoin caudal
	et augmentait avant ablation du matériel à 20% (p=0,028). La CV restait stable à n-2 la répartition était : grade 1 (n=17), grade 2 (n=10), grade 3 (n=2), grade 4 (n=0).
	17% au dernier recul (p=0,310).
	en pré-opératoire et 31% en postopératoire immédiat (p=0,072). Il diminuait à 29%
	avant ablation du matériel (p=0,650) et s'accentuait à 23% au dernier recul
	(p<0,0001). L'IDH pour le disque caudal était de 42% en préopératoire et 43% en
	postopératoire immédiat, il n'y avait pas de modification à 1 an 39% (p=0,001) et au
	Résultats dernier recul 40% (p=0,044).
	Le tableau 1 détaille les moyennes, les écarts-types, et les extrêmes des Chez 29 patients, la répartition des grades de Pfirrmann au niveau du disque
	paramètres radiologiques de la vertèbre fracturée. La cyphose locale diminuait en crânial n+1 était : grade 1 (n=3), grade 2 (n=15), grade 3 (n=10), grade 4 (n=1)
	moyenne de 12,4° à 7,3° en postopératoire immédiat (p<0,0001) et augmentait à (Figure 5). En analyse univariée (ANOVA), il existait une relation significative entre le
	8,4° à un an (p=0,139). La cyphose locale restait stable après ablation du matériel degré de dégénérescence discale et l'âge (p=0,015), la cyphose locale (p=0,008), le
	avec 8,4° au dernier recul (p=0,891). taux de compression vertébral (p=0,002) au dernier recul (tableau 3). En analyse
	multivariée (régression multinominale), l'âge était le facteur prépondérant (p=0,042)
	pour une dégénérescence discale Pfirrmann 4.

par ANOVA. Une régression multivariée était ensuite réalisée en intégrant les paramètres significatifs dans l'analyse univariée. Une analyse par régression ordinale mixte avec calcul d'odds ratio (OR) a été réalisée pour comparer les disques adjacents à la vertèbre fracturée (n+1 et n-1) à des disques témoins (n+2 et n-2) ayant subi le même traumatisme. Le lien entre les scores cliniques et la dégénérescence discale à 2 ans de recul était analysé par ANOVA. Le seuil de significativité était fixé à p<0,05. Le tableau 2 décrit l'évolution de l'index de hauteur discale du disque crânial et caudal de la vertèbre fracturée. L'IDH moyen pour le disque crânial était de 32% L'odds ratio comparait la dégénérescence discale du disque ajdacent à la vertèbre fracturée au disque témoin : OR=269,5 [IC95% 32,3-2719,9] (p <0,0001) pour n+1 versus n+2 et OR=2,75 [IC95% 0,6-12,9] (p =0.199) pour n-1 versus n-2.

Concernant les scores cliniques au dernier recul. L'EVA moyenne était de 2,3, l'EQ-5D-3L à 0,8626, et l'ODI à 11,8%. Il n'y avait pas de lien entre les scores cliniques et la dégénérescence discale. Pour le disque crânial, l'ANOVA ne montrait pas de lien significatif entre Pfirrmann et EVA (p=0,416), EQ-5D-3L (p=0,996), ODI (p=0,142). Il n'y avait pas de lien entre Pfirrmann du disque caudal et EVA (p=0,207), EQ-5D-3L (p=0,355), ODI (p=0,304).

  Paramètres radiographiques de la déformation vertébrale : moyennes ± écart-type (minimum -maximum), cyphose en valeur positive, lordose en valeur négative. Evolution de l'index de hauteur discal : moyennes ± écart-type (minimum -maximum)

	Tableau 1 Tableau 2
		Préopératoire Préopératoire	Postopératoire immédiat Postopératoire immédiat	matériel) 1an post-op (avant ablation de 1 an post-op (avant ablation de matériel)	matériel) Dernier recul (après ablation de Dernier recul (après ablation de matériel)
	Cyphose locale (degrés) Disque crânial n+1	12,4 ± 1.5 (8 à 24) 32 ± 6 (18 à 49)	7,3 ± 2.7 (1 à 24) 31 ± 5 (16 à 54)	8,4 ± 1.9 (2 à 23) 29 ± 8 (18 à 36)	23 ± 10 8,4 ± 2.8 (3 à 1) (12 à 39)
	Cyphose régionale (degrés) Disque caudal n-1	8,5 ± 4 (2 à 25) 42 ± 6 (19 à 61)	5,4 ± 4.8 (-10 à 35) 43 ± 2 (21 à 60)	6,4 ± 4 (-7 à 26) 39 ± 3 (18 à 57)	40 ± 4 6,2 ± 5.9 (-9 à 27) (19 à 55)
	Sagittal index	12,3 ± 2.6	7,3 ± 4.6	8,3 ± 3.6	10,6 ± 3.8
	(degrés)	(7 à 14)	(2 à 21)	(-1 à 8)	(0 à 24)
	Compression vertébrale	23 ± 10	14 ± 10	20 ± 5	17 ± 5
	(%)	(10 à 38)	(8 à 22)	(5 à 40)	(9 à 36)

Conflits d'intérêt

Yann Philippe Charles : Consultant Stryker pour l'instrumentation percutanée Les autres auteurs n'ont aucun à déclarer.

Source de financement : Aucune

Contribution des auteurs

Arnaud Collinet : Planification de l'étude, collecte des données et rédaction Facteurs liés à la dégénérescence discale : analyse univariée ANOVA, lien significatif si p<0,05*.

Variables Pfirrmann


Dr Marc Khalifé
email: marc.khalife@aphp.fr

Pascal Khalifé

Hugues Pascal-Moussellard

Ostéotomie sacrée pour changer les paramètres pelviens : technique chirurgicale et modélisation 3D

diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d'enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés.

Introduction

Certaines situations cliniques, telles qu'un déséquilibre sagittal antérieur majeur, un spondylolisthésis de haut grade ou un cal vicieux du sacrum pourraient nécessiter le recours à une ostéotomie sacrée pour restaurer les paramètres pelviens, horizontaliser le sacrum ou corriger un cal vicieux sacré.

Nous décrivons ici une nouvelle technique d'ostéotomie sacrée avec un montage lombo-iliaque dans le but de faire décroître les paramètres pelviens, avec une décroissance première de la pente sacrée puis de la version pelvienne.

Méthodes

MOTS-CLÉS

Ostéotomie sacrée ; paramètres pelviens ; incidence pelvienne ; équilibre sagittal

INTRODUCTION

Ces dernières années ont connu l'essor de l'alignement sagittal, et une majorité de chirurgiens du rachis y accordent un intérêt croissant, notamment pour la chirurgie de la déformation [START_REF] Roussouly | Classification of the normal variation in the sagittal alignment of the human lumbar spine and pelvis in the standing position[END_REF][START_REF] Laouissat | Classification of normal sagittal spine alignment: refounding the Roussouly classification[END_REF]. La corrélation entre les paramètres pelviens et la morphologie rachidienne n'est plus à démontrer et est maintenant communément admise [START_REF] Legaye | Pelvic incidence: A fundamental pelvic parameter for three-dimensional regulation of spinal sagittal curves[END_REF].

Certaines situations cliniques, telles qu'un grand déséquilibre sagittal antérieur, un spondylolisthésis de haut grade ou un cal vicieux du sacrum pourraient nécessiter le recours à une ostéotomie sacrée pour faire décroître les paramètres pelviens, horizontaliser le sacrum ou corriger un cal vicieux sacré.

Nous décrivons ici une nouvelle technique d'ostéotomie sacrée en deux temps dans le but de faire décroître les paramètres pelviens avec un montage lombo-iliaque. Cette stratégie se traduit par une décroissance première de la pente sacrée puis de la version pelvienne.

TECHNIQUE CHIRURGICALE

Le patient est installé en décubitus ventral, idéalement sur une table orthopédique.

Une voie d'abord postérieure médiane s'étend de l'étage L3-L4 à S2-S3.

Premier temps : Diminution de la Pente Sacrée

La première étape de cette technique chirurgicale consiste en la mise en place de vis pédiculaires en L4, L5 et S1. Une ostéotomie de type Smith-Petersen associée à une discectomie sont ensuite réalisées à l'étage L5-S1 pour permettre une plus grande mobilité lors des manoeuvres ultérieures. Deux tiges temporaires sont mises en place avant de réaliser une manoeuvre de distraction, qui est verrouillée sur les vis. Cette distraction induit une cyphose à l'étage L5-S1, réduisant ainsi la pente sacrée. Il est indispensable de verrouiller cette distraction pour que la fermeture de l'ostéotomie sacrée qui sera réalisée ne se répercute pas sur le niveau L5-S1, ce qui restaurerait la lordose et augmenterait ainsi la pente sacrée. Deux vis iliaques sont ensuite mises en place dans chaque aile iliaque.

Deuxième temps : Diminution de la Version Pelvienne

IP= 38° / PS= 25° / VP=13°

c) Vue postérieure de l'ostéotomie Sur le sacrum en vue postérieure, les traits de coupe verticaux de l'ostéotomie, partent du bord externe des pédicules de S1 pour se terminer médialement par rapport aux foramens sacrés (Figure 3).

d) Bassin après l'ostéotomie

La correction finale est obtenue après mise en compression de l'ostéotomie sacrée (Figure 4). L'objectif de réduction de l'incidence pelvienne et de tous les paramètres pelviens est atteint.

IP = 20° (-15°) / PS= 25° (-6°) / VP= -5° (-11°)

Formule mathématique

Les même images scanographiques d'un sujet sain avec une faible incidence pelvienne ont été utilisées pour définir un nouveau bassin en deux dimensions. Les paramètres pelviens initiaux ont été augmentés manuellement pour un obtenir un bassin à grande IP, plus proche des indications de réalisation de l'ostéotomie, avec des contraintes géométriques fixées sur le modèle 2D de base pour éviter une mesure manuelle à chaque incrément d'angle d'ostéotomie sacrée (AOS) et les biais associés.

Plusieurs ostéotomies d'angles différents ont été simulées à l'aide de ce bassin en 2D défini par les paramètres pelviens suivants : une incidence pelvienne de 70°, une pente sacrée de 52° et une version pelvienne de 18° (Figure 5). Ces ostéotomies étaient localisées entre S1 et S2, comme décrit dans la technique chirurgicale. La série d'ostéotomies, variant de 1 à 38 degrés, avec un incrément de 1°, a été simulée pour analyser l'évolution de l'IP en fonction de l'angle d'ostéotomie sacrée.

Une relation linéaire a été mise en évidence entre l'IP et l'AOS, selon l'équation suivante :

, .

Avec : IP0 : l'incidence pelvienne initiale IPF : l'incidence pelvienne finale

La corrélation était robuste entre ce modèle de régression linéaire et les valeurs observées après simulation, avec un R 2 à 0,9993. Un calcul de l'erreur était réalisé à chaque ostéotomie simulée, basé sur le calcul de l'IPF selon le modèle linéaire et les valeurs effectivement mesurées. L'erreur moyenne mesurée était de 1,06% avec un écart-type de 0,44.

Le paramètre pertinent pour la planification chirurgicale étant l'AOS, l'équation à utiliser pour estimer la correction de l'équilibre sagittal est la suivante :

∆ ,

Avec ∆IP : l'augmentation désirée d'IP.

ÉTUDE SUR SUJET ANATOMIQUE

L'ostéotomie décrite précédemment a ensuite été réalisée sur sujet anatomique.

Après exposition, les implants étaient mis en place (Figures 6a et 6b). Ensuite, l'ostéotomie de Smith-Petersen et la discectomie étaient réalisés à l'étage L5-S1 (Figure 7). Après sécurisation des structures neurologiques (Figure 8), les traits de coupe horizontaux étaient effectués (Figures 9a et b). Les coupes verticales étaient ensuite réalisées, en protégeant les racines nerveuses L5, S1 et S2 (Figure 10). Enfin, les tiges et les connecteurs étaient mis en place avant d'appliquer une manoeuvre de compression, fermant ainsi l'ostéotomie (Figure 11).

Les vidéos de contraction et distraction du site de l'ostéotomie mettent en évidence la mobilité obtenue après réalisation de l'ostéotomie. Financement : Aucun.

DISCUSSION

Contribution des auteurs :

M Khalifé: développement du projet, recueil des données, écriture du manuscrit. P Khalifé: analyse des données. H Pascal-Moussellard: développement du projet, recueil des données.

LÉGENDES DES FIGURES

  Des simulations ont été conduites en utilisant des reconstructions tridimensionnelles du bassin et du rachis lombaire, réalisées à partir d'images scanographiques d'un sujet sain. Une étude sur pièce anatomique a ensuite été réalisée. Résultats La modélisation 3D a mis en évidence une relation linéaire entre l'angle d'ostéotomie sacrée et la correction d'incidence pelvienne (IP), par des simulations multiples d'ostéotomies avec un incrément d'un degré. La faisabilité de la technique était ensuite vérifiée sur sujet anatomique. Conclusion Cette étude préliminaire démontre que cette technique chirurgicale est efficace pour faire décroître les paramètres pelviens. Une relation linéaire a été mise en évidence entre l'angle d'ostéotomie sacrée et la décroissance d'incidence pelvienne, selon la formule suivante : angle d'ostéotomie = Variation d'IP/0,84.

  Après la mise en place des implants, une laminectomie complète de S1 et S2 est réalisée, permettant d'isoler et de protéger les structures neurologiques : le sac dural et les racines S1 et S2 de part et d'autre. La réalisation de l'ostéotomie est risquée et doit être réalisée après une méticuleuse préparation du fait des nombreuses structures nobles avoisinant le sacrum. En effet, on retrouve les racines nerveuses sacrées sortant du sacrum par les foramens antérieurs, et les racines L4 et L5 localisées à la face antérieure des ailerons sacrés et des articulations sacro-iliaques. Sur le plan vasculaire, on retrouve les vaisseaux iliaques communs à la partie supérieure des ailerons sacrés et, plus bas, les vaisseaux iliaques internes et externes. L'ostéotomie est ensuite réalisée à l'aide d'un ciseau à os, en débutant par les deux traits transversaux. Il s'agit d'une ostéotomie de type OTP (Ostéotomie Trans-Pédiculaire), plus couramment réalisée dans le secteur rachidien lombaire, avec un apex antérieur et une base postérieure. L'angulation entre les deux traits de coupe est déterminée en fonction de la correction requise. La seconde partie de l'ostéotomie est constituée par la réalisation des deux traits de coupe verticaux. Ces traits partent de la base des processus articulaires de S1, sur leurs versants externes, et se terminent au niveau du trait de coupe horizontal distal, en dedans des foramens sacrés. Les racines S1 et S2 doivent être individualisées et disséquées suffisamment loin antérieurement dans les foramens sacrés pour éviter de les léser durant la réalisation de l'ostéotomie. Le corps du sacrum est ensuite évidé entre les deux coupes transversales, et la charnière antérieure est rompue avec précaution. Il existe maintenant une fracture en U expérimentale du sacrum avec une disjonction lombo-pelvienne. L'ostéotomie est ensuite fermée, d'une part en étendant les hanches à l'aide de la table orthopédique, et d'autre part en utilisant l'instrumentation classiquement utilisée en chirurgie rachidienne pour mettre de la compression entre le montage pelvien (double ancrage iliaque bilatéral) et rachidien (vis L4-S1). Puisque l'instrumentation remonte jusqu'en L4, il est possible de fermer en compression à l'aide d'un domino. Ainsi, en contractant au niveau de l'ostéotomie, la version pelvienne diminue par une translation postérieure des têtes fémorales. Après fermeture et verrouillage de l'ostéotomie, le niveau L5-S1 peut être mis en compression pour augmenter la lordose segmentaire. MODÉLISATION 3D Simulation de l'ostéotomie Afin de confirmer notre hypothèse, des reconstructions tridimensionnelles du rachis lombaire et du bassin ont dans un premier temps été réalisées à partir d'images scanographiques d'un sujet sain (logiciel SolidWorks, v. 2016). Il était ensuite possible de simuler l'ostéotomie sacrée sur ce bassin virtuel, étape par étape, comme suit : a) Paramètres initiaux La figure 1 schématise le modèle 3D utilisé, à t0. Les paramètres pelviens (incidence pelvienne (IP), version pelvienne (VP) et pente sacrée (PS)) étaient les suivants : IP= 38° / PS= 31° / VP=7° b) Après distraction en L5-S1 La figure 2 met en évidence le bassin après distraction à l'étage L5-S1. Les traits de coupe horizontaux sont également représentés, avec un angle fixé aléatoirement à 25°.

  Plusieurs ostéotomies pelviennes ont déjà été décrites. Certaines techniques ont été initialement mises au point en chirurgie pédiatrique dans le traitement de la dysplasie de hanche, comme l'ostéotomie de Chiari ou de Salter[START_REF] Patil | The Chiari medial displacement osteotomy[END_REF][START_REF] Schulze | Salter innominate osteotomy : Indications, surgical technique, results[END_REF]. Plus récemment, plusieurs auteurs ont décrit des techniques d'ostéotomie de la première vertèbre sacrée, effectuée d'une manière superposable à l'ostéotomie trans-pédiculaire réalisée dans les chirurgies de déformation rachidienne. Hsieh et al. ont publié en 2007 une OTP effectuée en S2 avec un montage L2-Iliaque pour corriger un cal vicieux du sacrum en cyphose [6]. L'ostéotomie s'étendait latéralement d'une articulation sacro-iliaque à l'autre. Le patient est resté en décubitus strict au lit pendant deux semaines après l'intervention. Une diminution de 23° de l'IP était observée. Une décennie plus tard, Ozturk et al. ont décrit une ostéotomie de S1 avec résection du plateau vertébral inférieur de L5 (le patient avait déjà été opéré d'une ALIF à l'étage L5-S1) [7]. La technique suivait ensuite le même principe avec des coupes verticales le long des foramens sacrés dorsaux et une laminectomie L5-S3. Une diminution de l'IP de 15° était ainsi obtenue. Vanaclocha et al. ont publié une étude de faisabilité d'OTP de S1 sur 12 sujets anatomiques [8]. L'étude biomécanique montrait de meilleures caractéristiques mécaniques du montage si une cage ALIF était associée, si deux vis iliaques étaient mises en place de chaque côté au lieu d'une et si le montage était complété d'un dispositif transverse. L'IP était diminuée en moyenne de 16°. Bodin et al. ont publié en 2014 une étude comparant différentes ostéotomies du bassin effectuées sur des patients pour correction de déformations rachidiennes : Salter bilatérale, Salter modifiée, Chiari et OTP de S1 [9]. Cinq patients ont été traités par une OTP de S1, sans complications excepté une paralysie L5 transitoire chez deux patients. Ils ont conclu que les techniques les plus efficaces étaient l'OTP de S1 et ensuite l'ostéotomie de Salter bilatérale. L'ostéotomie proposée ici et réalisée sur pièce anatomique résulte d'une réflexion approfondie autour des paramètres pelviens et de la reconstruction tridimensionnelle avec la définition d'une formule mathématique décrivant la relation linéaire entre l'angle d'ostéotomie et la variation de l'IP. Les résultats de la formule mathématique et de l'étude sur sujet anatomique ont mis en évidence une décroissance significative de l'IP. Ces résultats démontrent que cette technique permet d'atteindre son objectif principal, à savoir la diminution des paramètres pelviens. L'étape suivante est la réalisation de cette ostéotomie sur des patients pour en analyser la morbidité. CONCLUSION Ce travail préliminaire démontre que cette technique est efficace pour diminuer les paramètres pelviens par une décroissance première de la pente sacrée puis de la version pelvienne, résultant en une décroissance de l'incidence pelvienne. Une relation linéaire a été mise en évidence entre l'angle d'ostéotomie et la variation d'IP, selon la formule suivante : angle d'ostéotomie = variation d'IP / 0,84. Ces résultats devront être confirmés par des études cliniques ultérieures. Conflits d'intérêt : Pascal Khalifé est employé comme ingénieur biomécanique, et détient des parts de la société NovaSpine. Marc Khalifé détient des parts de la société NovaSpine. NovaSpine ne présente pas de conflits d'intérêt avec la présente étude.

Fig. 1 :Fig. 2 :Fig. 3 :Fig. 4 :Fig. 5 :Fig. 7 :Fig. 8 :Fig. 10 :Fig. 11 :Fig. 1 :Fig. 2 :Fig. 3 :Fig. 4 :Fig. 5 :FigFig. 7 :Fig. 8 :Fig. 9a :Fig. 10 :

 1234578101112345789a10 Fig. 1 : Reconstruction tridimensionnelle du basin à t0 Fig. 2 : Reconstruction tridimensionnelle du basin après distraction L5-S1 Fig. 3 : Vue postérieure représentant les coupes verticales de l'ostéotomie Fig. 4 : Modélisation tridimensionnelle du bassin après contraction de l'ostéotomie Fig. 5 : Bassin en deux dimensions utilisé pour simuler la série d'ostéotomies Fig. 6a : Charnière lombo-sacrée après instrumentation Fig. 6b : Contrôle fluoroscopique de l'instrumentation Fig. 7 : Vue après ostéotomie de Smith-Petersen Fig. 8 : Vue des structures neurologiques a : Racine S1 gauche. b : Racine S2 gauche Fig. 9a : Vue des coupes horizontales Fig. 9b : Contrôle fluoroscopique des coupes horizontales Fig. 10 : Vue des coupes verticales a : Racine S1 droite. b : Racine S2 droite Fig. 11 : Vue avant (image de gauche) et après contraction (image de droite)