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Qu'est-ce qui provoque la migration des ténocytes des régions intactes du tendon vers le site de la plaie, et comment se déplacent-ils ?

Qu'est-ce qui provoque la migration des ténocytes des régions intactes du tendon vers le site de la plaie, et comment se déplacent-ils ?



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L'étude 2018 {1} mentionne que :

Le processus de guérison des tendons blessés comprend la migration des ténocytes qui se produit des régions intactes du tendon vers le site de la plaie.

Qu'est-ce qui provoque la migration des ténocytes des régions intactes du tendon vers le site de la plaie, et comment se déplacent-ils ?


Les références:

  • {1} Dursun, Gözde, Mersedeh Tohidnezhad, Bernd Markert et Marcus Stoffel. "Effets de l'étirement uniaxial sur le comportement de migration des ténocytes." Orientations actuelles en génie biomédical 4, no. 1 (2018) : 313-317. https://doi.org/10.1515/cdbme-2018-0076

Qu'est-ce qui provoque la migration des ténocytes des régions intactes du tendon vers le site de la plaie, et comment se déplacent-ils ? - La biologie

La matrice extracellulaire tendineuse (MEC) peut se développer en de nouveaux échafaudages avec un potentiel de réparation des tendons blessés.

Les agents appropriés et les protocoles de décellularisation développés pour obtenir des MEC tendineux ont été résumés.

Les méthodes utilisées pour recellulariser la MEC tendineuse et explorées pour créer des néo-tendons bio-fonctionnels ont été comparées.

La capacité réparatrice des échafaudages tendineux décellularisés a été discutée dans cette revue.


Résumé

Les blessures aux tendons sont un problème de santé mondial qui affecte des millions de personnes chaque année. Les propriétés des tendons font de leur réhabilitation naturelle un processus très complexe et de longue durée. Grâce au développement des domaines des biomatériaux, de la bio-ingénierie et de la biologie cellulaire, une nouvelle discipline a émergé, l'ingénierie tissulaire. Au sein de cette discipline, diverses approches ont été proposées. Les résultats obtenus s'avèrent prometteurs, car des structures tendineuses de plus en plus complexes et naturelles sont obtenues. Dans cette revue, la nature du tendon et les traitements conventionnels qui ont été appliqués jusqu'à présent sont soulignés. Ensuite, une comparaison entre les différentes approches d'ingénierie tissulaire tendineuse qui ont été proposées à ce jour est faite, en se concentrant sur chacun des éléments nécessaires pour obtenir les structures qui permettent une régénération adéquate du tendon : facteurs de croissance, cellules, échafaudages et techniques de développement des échafaudages. . L'analyse de tous ces aspects permet de comprendre, de manière globale, l'effet qu'a chaque élément utilisé dans la régénération du tendon et, ainsi, de clarifier les approches futures possibles en réalisant de nouvelles combinaisons de matériaux, de conceptions, de cellules et de molécules bioactives pour réaliser une régénération personnalisée d'un tendon fonctionnel.


Avancées dans la compréhension de la cicatrisation et des réparations des tendons et effet sur la gestion postopératoire

Il n'y a aucune preuve que le chargement, en l'absence de mouvement, soit utile, ou que, une fois que le tendon bouge, plus de chargement aide à la guérison.

Nous savons que le chargement peut entraîner l'échec de la réparation.

Zone de sécurité

Assez de chargement pour initier le mouvement

Pas assez pour risquer la réparation

Méthodes chirurgicales futures

Cicatrisation lente : patch riche en cellules entre les extrémités des tendons, avec ou sans cytokines

Réparations plus solides : sutures plus récentes

Importance des blessures aux tendons

Les blessures aux membres supérieurs sont courantes, représentant environ un tiers de toutes les blessures traumatiques. Les blessures aux tendons sont parmi les blessures des membres supérieurs les plus graves. Le nombre de blessures aux tendons est difficile à quantifier car aucune étude épidémiologique n'a été réalisée, mais les estimations suggèrent qu'environ 40 000 réparations de tendons en milieu hospitalier sont effectuées chaque année aux États-Unis. Un nombre beaucoup plus important de chirurgies des tendons sont effectués en ambulatoire. Plus important encore, ces blessures surviennent presque exclusivement dans une population jeune en âge de travailler et entraînent une incapacité considérable. La lésion tendineuse typique nécessite 3 à 4 mois de rééducation, pendant lesquels la main affectée n'est pas disponible pour le travail. Les taux d'échec ou de déficience résiduelle restent anormalement élevés, de l'ordre de 20 % à 30 % dans la plupart des séries, malgré une attention constante au problème. De 1976 à 1999, de façon constante entre 7 % et 8 % des articles du Journal of Hand Surgery se sont concentrés sur les blessures aux tendons. Malgré cette importance évidente et cet intérêt continu, la traduction des résultats de la recherche en améliorations cliniques significatives a été limitée. Selon la plupart des témoignages, l'amélioration la plus significative de la rééducation des tendons reste l'institution de la thérapie passive par le mouvement par Kleinert au début des années 1970. Depuis lors, les améliorations de la qualité ont été progressives. Les taux de rupture tendineuse continuent d'être cités avec une incidence de 5 à 10 %. Ces échecs nécessitent des chirurgies complexes de reconstruction tendineuse secondaire. De meilleures méthodes pour améliorer la cicatrisation intrinsèque des tendons et minimiser les adhérences tendineuses sont encore nécessaires afin que nous puissions améliorer les résultats cliniques, l'objectif ultime étant la production d'une réparation tendineuse sans adhérence.

Guérison des tendons

La matrice extracellulaire (MEC) est le principal composant du tissu tendineux et est responsable de ses propriétés matérielles. Les principaux constituants de la MEC sont les protéoglycanes du collagène de type I, principalement la décorine, mais aussi l'aggrécane dans les régions de glissement de la fibronectine et de l'élastine. Cette matrice est synthétisée par des cellules tendineuses, ou ténocytes (Fig. 34-1). Ces cellules sont entourées par la matrice dense ainsi, bien qu'elles soient métaboliquement actives, elles participent peu au processus de cicatrisation des tendons. Au lieu de cela, les cellules indifférenciées de l'épiténon font le gros du travail pour la cicatrisation du tendon et prolifèrent, migrant dans l'espace entre les extrémités du tendon et enfin unissant les extrémités coupées du tendon (Fig. 34-2). Malheureusement, ce processus présente un peu un dilemme si ces mêmes cellules migrent du tendon vers la gaine du tendon, elles forment des adhérences qui restreignent le mouvement du tendon. C'est bien souvent le cas, car le tendon relativement ischémique est entouré d'un tissu mieux vascularisé, qui envoie des bourgeons vasculaires sous la stimulation du facteur de croissance endothélial vasculaire (VEGF).

Après une lésion tendineuse, la MEC subit des modifications importantes dues à la synthèse de nouveaux éléments, tels que le collagène de type III, par les ténocytes, la dégradation des éléments existants par diverses métalloprotéinases matricielles (MMP) et le remodelage de la combinaison résultante, sous l'influence des cytokines. tels que le facteur de croissance transformant bêta (TGF-β) ainsi que les forces mécaniques. La manipulation de ces processus, pour augmenter leur action entre les extrémités des tendons tout en les réduisant à la surface de glissement des tendons, est l'objectif de nombreuses recherches, comme décrit plus loin.

Manipulation pharmacologique de la cicatrisation tendineuse

Divers agents pharmacologiques ont été utilisés dans le passé pour tenter de modifier la formation d'adhérences. Il n'a pas été démontré que les stéroïdes, les antihistaminiques et le -aminoproprionitrile diminuent cliniquement la formation de cicatrices. , l'ibuprofène et l'indométacine, cependant, se sont avérés avoir un petit effet bénéfique.

L'agent pharmacologique idéal ne devrait pas avoir d'effets secondaires systémiques, devrait être limité à une seule application et devrait viser l'expression du facteur de croissance et la production d'ECM. Un tel médicament peut être le 5-fluorouracile (5-FU), un antimétabolite utilisé non seulement comme agent chimiothérapeutique contre le cancer, mais aussi pour prévenir les adhérences dans la chirurgie de filtration du glaucome. L'exposition d'un champ chirurgical au 5-FU produit une inhibition focale de la cicatrisation. Blumenkranz et ses collègues ont découvert que le 5-FU inhibe la prolifération des fibroblastes dans les cultures cellulaires et réduit les cicatrices rétiniennes. , Des expositions uniques au 5-FU, d'une durée aussi courte que 5 minutes, peuvent avoir des effets antiprolifératifs sur les fibroblastes pendant plusieurs jours. La suppression de la prolifération des fibroblastes a été observée jusqu'à 36 heures sans signe de mort cellulaire. , Ce délai peut être suffisant pour inhiber les adhérences tendineuses avant de commencer les protocoles de mouvement postopératoire. L'inhibition prolongée réversible de la fonction des fibroblastes est attribuée à l'inhibition par le médicament de la synthèse de l'ADN et de l'ARN messager (ARNm) par des synthèses de thymidylate. Plus important encore, ces effets semblent être focalisés sur le site d'application et titrables en termes de durée d'action. Il a été démontré qu'une exposition de 5 minutes au 5-FU réduisait significativement les adhérences postopératoires des tendons fléchisseurs chez les modèles de poulet et de lapin. , Cet effet bénéfique semble être dû à la régulation négative du TGF-β et à la modulation de la production de MMP-2 et MMP-9. , L'effet sur la lubrification de surface est inconnu. Aucun effet indésirable n'a été noté sur la cicatrisation des tendons dans ces études. On suppose donc que le 5-FU topique ne pénètre pas pour affecter les cellules sous la surface du tendon. Le 5-FU topique pourrait bien avoir un rôle dans l'amélioration des résultats dans certains cas de ténolyse.

Facteurs de croissance

Les facteurs de croissance sont les signaux chimiques qui dirigent la migration et la prolifération du fibroblaste tendineux au cours du processus de cicatrisation. Le rôle des facteurs de croissance a été largement étudié dans les plaies cutanées et autres processus des tissus mous, mais nous commençons seulement à connaître les spécificités impliquées dans la cicatrisation des tendons fléchisseurs. Les facteurs qui semblent être impliqués comprennent le TGF-β, le facteur de croissance dérivé des plaquettes (PDGF), le facteur de croissance des fibroblastes basique (bFGF), le facteur de croissance analogue à l'insuline (IGF), le facteur de croissance épidermique (EGF) et le VEGF. Il a également été démontré que ces mêmes facteurs de croissance optimisent les constructions d'ingénierie tissulaire utilisées pour la réparation des tendons. Le facteur de différenciation de croissance-5 (GDF-5), un membre de la superfamille TGF-β, a également été montré pour accélérer la guérison des tendons dans plusieurs modèles animaux.

Le TGF-β stimule la formation de l'ECM. Il signale aux fibroblastes de produire du collagène et de la fibronectine, diminue la production de protéase et augmente la formation d'intégrines, qui favorisent les adhérences cellulaires et l'assemblage de la matrice. Dans les tissus normaux, le TGF-β devient inactivé une fois la cicatrisation terminée, cependant, il peut rester actif dans la formation d'adhérences tendineuses, poursuivant ainsi le cycle d'accumulation de la matrice. , L'expression excessive de TGF-β est préjudiciable à de nombreux tissus, entraînant une fibrose tissulaire dans le cœur, les reins et le foie. Il a été rapporté que la modulation du TGF-β réduisait le processus fibrotique dans la glomérulonéphrite, les plaies cutanées et l'arthrite ainsi que la diminution des adhérences péritendineuses dans un modèle de tendon de lapin. Les niveaux de TGF-β peuvent rester élevés jusqu'à 8 semaines après une blessure au tendon. ,

Les neuropeptides peuvent également jouer un rôle dans la cicatrisation des tendons. Au cours des premières phases de la guérison, les tendons présentent une croissance des fibres nerveuses. Cette croissance nerveuse est associée à la libération temporelle de substance P (SP). SP favorise la régénération des tendons par la stimulation et la prolifération des fibroblastes. D'autres études ont montré que le mouvement des tendons aide à moduler la libération de SP. L'injection de SP dans la région péritendineuse des tendons rompus du rat améliore la cicatrisation et augmente la résistance des tendons. De même, le GDF-5 a le potentiel de stimuler la prolifération des cellules souches dérivées de la moelle osseuse (BMSC) et de réguler la différenciation des BMSC en ténocytes. Des expériences récentes ont également montré un effet bénéfique du GDF-5 sur la cicatrisation des tendons.

Greffe de tendon

À une époque, la plupart des lésions des tendons fléchisseurs étaient traitées avec des greffes de tendon, mais aujourd'hui, la réparation primaire est utilisée presque exclusivement, les greffes étant principalement utilisées pour reconstruire des lacunes tendineuses autrement impossibles à combler. C'est une bonne chose, car les tendons de la main sont intrasynoviaux et ont une surface de glissement spécialisée, alors que la plupart des greffes tendineuses, telles que la palmaire ou la plantaire, sont extrasynoviales et n'ont pas une telle surface spécialisée. , Le résultat est une formation d'adhérence beaucoup plus importante que ce ne serait le cas si des greffes intrasynoviales étaient disponibles. Comme indiqué plus loin, à l'avenir, il sera peut-être possible de concevoir de telles greffes pour réduire la friction et améliorer la cicatrisation.

Augmentation de la guérison intrinsèque des tendons avec des cellules souches

La guérison des tendons fléchisseurs dans la zone 2 dépend de la capacité du tendon blessé à recruter des fibroblastes et d'autres composants cellulaires sur le site de la blessure. Normalement, ce sont des cellules indifférenciées (c'est-à-dire des cellules souches) circulantes ou dérivées localement qui sont recrutées sur le site de la lésion par l'expression de cytokines dans la plaie. La stimulation des cytokines est également importante pour convertir ces cellules indifférenciées en phénotype tendineux, caractérisé par l'expression de marqueurs tels que la ténomoduline et la scléraxe. , BMSC peut également entrer et participer à la cicatrisation des tissus mous. Les BMSC délivrés sur des éponges de collagène améliorent la guérison dans les modèles animaux de réparation des tendons, et les cellules souches d'autres origines se sont avérées efficaces pour améliorer la réparation dans plusieurs autres modèles de lésions des tendons. Les recherches actuelles sont axées sur l'optimisation de l'isolement et de la différenciation des cellules souches dans le phénotype du tendon. À l'avenir, il est probable que des cellules dérivées de la moelle osseuse, de la graisse, de la peau ou des muscles du patient seront utilisées pour augmenter la réparation du tendon et pour peupler les substituts de greffe de tendon (Fig. 34-3). Mes collègues et moi recherchons actuellement une de ces options dans notre laboratoire : une allogreffe de tendon fléchisseur profond des orteils décellularisé, reconstituée avec des cellules souches des propres tissus du patient et lubrifiée avec une surface conçue contenant de l'acide hyaluronique (HA) (Fig. 34- 4 ) et de la lubricine. Une telle greffe pourrait être utilisée pour combler les défauts des tendons fléchisseurs et, enfin, pour remplacer les mêmes.

Lubrification des tendons : acide hyaluronique et lubricine

En plus du collagène et des protéoglycanes structurels, tels que la décorine, la MEC tendineuse contient également des lubrifiants importants pour un mouvement efficace des tendons fléchisseurs (voir Fig. 34-1). Les cellules synoviales de la gaine du tendon fléchisseur sécrètent de l'AH dans la MEC, qui peut servir de lubrifiant de surface. L'AH, un polysaccharide, se trouve dans tous les tissus et fluides corporels des vertébrés. Diverses fonctions physiologiques ont été attribuées à l'AH, notamment la lubrification, l'homéostasie de l'eau, les effets de filtrage et la régulation de la distribution des protéines plasmatiques. HA se trouve en quantités accrues au cours de la première semaine après la réparation du tendon. Après qu'un tendon a été traité avec une solution d'hyaluronidase, qui détruit l'AH, la résistance au glissement entre le tendon et la poulie augmente considérablement. Cela suggère que l'AH à la surface des tendons fléchisseurs pourrait jouer un rôle dans la lubrification de surface du système tendon-poulie. Les résultats in vivo ont démontré que l'HA peut inhiber la prolifération des cellules synoviales de lapin, empêchant ainsi l'adhésion cellulaire entre la gaine et le tendon. ,

Des études récentes indiquent que la lubricine, un protéoglycane présent dans la zone superficielle du cartilage articulaire, peut jouer un rôle important dans la prévention des adhérences cellulaires en plus de fournir la lubrification nécessaire au fonctionnement normal des articulations. La lubricine a été isolée à l'origine du cartilage articulaire. Il a depuis été identifié à la surface des tendons et joue un rôle important dans la lubrification des tendons. Cependant, la lubricine inhibe également l'adhésion cellulaire et a donc pour effet indésirable d'inhiber la réparation tissulaire.

L'expression de la lubricine est modulée par l'interleukine-1 (IL-1), le facteur de nécrose tumorale (TNF-α) et le TGF-β. On ne sait pas grand-chose d'autre sur l'expression ou la régulation de la lubricine dans les tendons fléchisseurs digitaux, mais sa modulation peut avoir un effet profond sur la restauration de la surface des fléchisseurs et la prévention des adhérences après une lésion et une réparation du tendon (Fig. 34-5) et peut-être comme revêtement sur une greffe tendineuse par génie tissulaire ou un substitut de greffe tendineuse, comme nous le verrons plus loin.

Ingénierie de la surface du tendon

L'effet de l'AH sur la réparation des tendons fléchisseurs a été étudié dans des études animales et cliniques. L'AH appliqué de manière exogène peut empêcher la formation d'adhérences entre le tendon fléchisseur et le tissu environnant après la réparation du tendon sans affecter la cicatrisation du tendon, bien que les résultats in vivo aient été contradictoires. Comme la demi-vie de l'AH dans les tissus est courte, l'AH natif est probablement éliminé trop rapidement pour maintenir une barrière physique durable entre les tissus opposés. De plus, l'abrasion pendant le glissement du tendon menace constamment d'éliminer physiquement l'AH de la surface du tendon. Par conséquent, l'extension de la demi-vie de l'HA et le renforcement de la capacité de liaison de l'HA à la surface du tendon sont importants pour améliorer l'effet clinique de l'HA administré de manière exogène.

La dérivatisation carbodiimide, une modification chimique de HA, a été développée récemment pour une utilisation clinique. Cette modification de HA diminue la solubilité dans l'eau de HA, augmente sa force de liaison intermoléculaire, et augmente donc le temps de résidence tissulaire. Études cliniques d'une forme exclusive de ce HA dérivé (Seprafilm ou Seprafilm II, Genzyme Corp, Cambridge, MA, ou gel Hyaloglide ACP, Fidia Advanced Biopolymers, Abano Terme, Italie), fabriqué sous forme de feuille réticulée à insérer comme barrière entre les surfaces opposées où l'adhérence est indésirable, ont montré qu'il peut réduire les adhérences post-chirurgicales en chirurgie gynécologique et abdominale. Une variation sur ce thème, en effectuant la réaction de réticulation in situ pour fixer l'AH directement à la surface du tendon, en utilisant du collagène comme intermédiaire (HA dérivé du carbodiimide, ou cd-HA), a eu des résultats préliminaires prometteurs dans les études animales en in vitro et in vivo. La combinaison de HA et de lubricine semble avoir un effet additif. Des travaux récents ont également montré, cependant, que bien que les interventions physico-chimiques et pharmacologiques puissent réduire la formation d'adhérences, à la fois dans les greffes et les réparations tendineuses, il y a un coût en termes de cicatrisation tendineuse retardée ou altérée après la réparation tendineuse. Des recherches plus récentes envisagent comment combiner la réduction de l'adhérence et une meilleure cicatrisation grâce à l'utilisation de facteurs de croissance et de cellules souches.

Réparation de tendon

Au cours des 50 dernières années, de nouvelles techniques de réparation ont permis d'améliorer les résultats cliniques après une chirurgie des tendons fléchisseurs. Les détails de la réparation clinique des tendons sont traités au chapitre 35, mais ce chapitre se concentre sur l'effet des constructions de réparation sur la cicatrisation et la cinématique des tendons.

Malgré ces progrès dans la technique de réparation, des adhérences continuent de se produire et les résultats peuvent être moins qu'adéquates, en particulier lorsque la blessure survient dans la zone 2, le no man’s land, où le tendon réside dans un système de poulie fibro-osseuse . Les caractéristiques critiques liées à la réparation du tendon comprennent une réparation forte et peu réactive qui maintient une forte coaptation du tendon tout en permettant le glissement du tendon. Deux problèmes majeurs continuent de se produire dans le cadre clinique : l'espacement avec rupture au site de réparation et la formation d'adhérences dans la gaine fléchisseur. Malgré les tentatives de modification de la rééducation, que ce soit par des niveaux accrus de charge appliquée ou des taux accrus, les méthodes d'excursion du tendon n'ont pas réussi à augmenter la résistance initiale du noyau du tendon.

Réparation Biomécanique

La réparation tendineuse idéale est solide, facile à réaliser et n'interfère ni avec la cicatrisation ni le glissement du tendon. Les méthodes actuelles sont modérément fortes et capables de résister aux forces normales du mouvement léger. Cependant, certaines de ces constructions, en particulier celles avec plusieurs boucles ou nœuds sur la surface antérieure du tendon, génèrent également des forces de friction élevées avec le mouvement et peuvent abraser la surface de la poulie au fil du temps (Fig. 34-6). Les nouvelles conceptions de suture ont incorporé des caractéristiques telles que moins de boucles de surface, des boucles sur les surfaces latérales plutôt qu'antérieures des tendons et des nœuds à l'intérieur de la réparation plutôt qu'à la surface, toutes ces caractéristiques aident à réduire la friction tout en ayant peu d'effet sur la résistance à la rupture. Les matériaux de suture plus récents, tels que FiberWire, une suture composite constituée d'un noyau en polyéthylène monofilament entouré d'une gaine en polyester tressé (Arthrex, Naples FL), combinent une résistance à la rupture plus élevée, de sorte qu'une suture de plus petit diamètre peut être utilisée, tout en fournissant faible frottement. ,

L'effet de la friction sur les résultats de la réparation des tendons

Des études animales au cours de la dernière décennie ont montré de manière convaincante que les réparations à friction élevée entraînent une abrasion de la gaine du tendon (Fig. 34-7) et la formation d'adhérences, même lorsque des facteurs tels que la méthode de rééducation sont optimisés. Ainsi, l'objectif devrait être d'utiliser une construction de réparation à haute résistance et à faible friction et un matériau de suture à faible friction. Plus récemment, j'ai utilisé 3-0 Ethibond et une conception Pennington modifiée, mais les données récentes notées précédemment sur FiberWire sont certainement intrigantes.

Effet sur la gestion postopératoire

Jusqu'au milieu des années 1960, la plupart des réparations des tendons fléchisseurs étaient immobilisées en postopératoire pendant 3 semaines. Cette politique était basée sur les recherches de Mason et Allen, qui avaient montré que les réparations des tendons fléchisseurs canins diminuaient en résistance à la traction pendant 3 semaines après l'opération. Des travaux cliniques ultérieurs de Verdan, Kleinert et Verdan, et Duran et associés ont montré que les réparations des tendons fléchisseurs humains pouvaient être mobilisées en toute sécurité avec une combinaison d'extension active et de flexion passive.

L'utilisation d'une mobilisation précoce après réparation tendineuse a permis d'améliorer les résultats. Dans les modèles animaux, une mobilisation plus précoce se traduit par un meilleur glissement final du tendon et une meilleure résistance à la traction. Plus récemment, les détails fins de la mobilisation ont été étudiés, en particulier l'effet du timing et l'effet du mouvement différentiel des articulations du poignet et des doigts sur la charge et le glissement du tendon pendant la période de cicatrisation. Des protocoles de mouvement actifs ont également été utilisés, bien que, fait intéressant, les résultats cliniques ne soient pas meilleurs de manière fiable que les protocoles passifs. De plus, l'ajout de la charge au mouvement dans les modèles animaux s'est avéré avoir peu d'effet sur le résultat final en termes de force et de mouvement. Ainsi, les preuves disponibles suggèrent que le mouvement, et non la charge, est le facteur critique.

Bien sûr, il doit y avoir une certaine charge sur le tendon s'il doit au moins bouger, la charge doit être suffisante pour surmonter les forces de friction. C'est pour cette raison que les réparations à faible friction sont importantes - elles minimisent la charge nécessaire pour initier le mouvement. La friction, cependant, n'est pas la seule préoccupation. La force nécessaire pour surmonter la raideur articulaire et pour fléchir les tissus œdémateux traumatisés doit également être prise en compte, ainsi que le poids du doigt distal lui-même, souvent ces dernières forces dépassent de loin celles de friction en amplitude, en particulier dans les doigts blessés. Ainsi, la force minimale nécessaire pour charger le tendon est une combinaison de la force de friction et de la force nécessaire pour déplacer les articulations et les tissus mous. Cette combinaison est souvent appelée le « travail de flexion » du doigt déchargé.

On pourrait imaginer que la charge maximale qui pourrait être appliquée est la charge qui représente la résistance à la rupture du tendon, mais ce serait incorrect : bien avant que le tendon ne se rompe, il commence à s'écarter, et l'écartement augmente également la friction, créant un vicieux cycle qui peut conduire à une rupture ultérieure. Donc, vraiment, la limite supérieure n'est pas la force de rupture mais la force nécessaire pour créer un écart, qui est généralement beaucoup moins. La différence entre les deux forces – le travail de flexion sans charge et la force d'écartement – ​​représente la « zone de sécurité » dans laquelle la rééducation peut avoir lieu ( Fig. 34-8 ). Très tôt, cette zone de sécurité est délimitée par des paramètres strictement mécaniques liés à l'anatomie et à la biomécanique de la réparation. Au fil du temps, cependant, les effets de la cicatrisation des tendons s'ajoutent à l'effet général consistant généralement à élargir progressivement la zone de sécurité, permettant l'utilisation rationnelle d'un programme de résistance gradué tel que décrit par Groth. Les détails de ces programmes sont examinés au chapitre 36 .

Malheureusement, dans certains cas, une mobilisation précoce après réparation tendineuse n'est possible par aucune méthode. Les exemples courants incluent les situations de blessure complexe à la main, dans lesquelles le mouvement peut mettre en péril l'intégrité osseuse, cutanée, nerveuse ou vasculaire des patients qui ne coopèrent pas en raison de l'âge ou de l'état mental ou des situations où la réparation du tendon est jugée trop ténue pour tolérer la mobilisation. Dans de tels cas, les adhésions ont été, jusqu'à présent, inévitables. Il est possible, cependant, que l'application d'une barrière d'adhérence biocompatible et de génie tissulaire qui soit poreuse aux nutriments puisse permettre à un tendon immobilisé de guérir sans adhérences. Nous poursuivons actuellement des recherches pour résoudre ce problème, en utilisant le cd-HA et la lubricine, liés au collagène, comme barrière proposée, et espérons avoir une mise à jour à temps pour la prochaine édition de ce livre !

Sommaire

En résumé, des progrès considérables ont été réalisés dans notre compréhension de la cicatrisation des tendons et de la biologie et de la biomécanique de la réparation et de la reconstruction des tendons. Le concept de « zone de sécurité » fournit un bon cadre pour réfléchir à l'interaction entre la friction, la force de réparation, la guérison et la charge. Un mouvement précoce, en utilisant le moins de charge possible, est la clé pour de meilleurs résultats, mais un mouvement précoce seul n'est généralement pas suffisant pour empêcher les adhérences, sans poser un risque excessif de rupture de réparation. Ainsi, la réparation idéale du tendon du futur devra probablement inclure une combinaison de trois caractéristiques. Il y aura toujours un besoin de meilleures techniques de réparation à faible friction. Les lubrifiants liés à la surface du tendon réduiraient davantage la friction, réduiraient les exigences de charge et bloqueraient les adhérences. Les « patchs » de cellules et de cytokines sur le site de réparation peuvent accélérer la guérison et permettre un élargissement plus rapide de la zone de sécurité, ce qui devrait entraîner moins de complications. Cette approche combinée semble offrir la meilleure voie vers l'objectif ultime de restauration prévisible de la fonction normale après une lésion tendineuse.

Les références


    1 . Kelsey JL : [objet Objet]. Dans (éds): . New York : Churchill Livingstone, 1997.


Recul élastique des tendons

De nombreux tendons peuvent reculer élastiquement lorsqu'une force d'étirement est supprimée. En effet, certains tendons peuvent restituer plus de 90 % de l'énergie qu'ils stockent ( Ker, 1981 ). La propriété de recul élastique semble être structurellement liée au sertissage et/ou aux nœuds au sein des fibrilles dans les régions où les fibrilles sont tordues ou pliées ( Franchi et al. 2007 ). Lorsqu'un tendon est étiré physiologiquement in vivo, le nombre de frisures qu'il contient peut diminuer de près de 50 % ( Franchi et al. 2007 ) de sorte que le degré d'ondulation des fibrilles est nettement réduit. Le recul élastique des tendons a suscité un intérêt considérable de la part de ceux qui travaillent dans les domaines de la physiologie de l'exercice et de la biomécanique, et le lecteur est invité à consulter les revues complètes de Maganaris (2002) et Reeves (2006) pour plus de détails. Ainsi, seule une brève considération est donnée à la question dans le présent article.

La capacité des tendons à s'étirer et à reculer leur permet d'économiser de l'énergie lors de la course en permettant au membre d'avoir des faisceaux musculaires plus courts ou des fibres musculaires plus lentes qui peuvent générer une force plus économiquement (Alexander, 1991). Lorsqu'un athlète se prépare à un saut, par exemple, le tendon du quadriceps est d'abord étiré et l'énergie est libérée au moment du saut pour rendre le saut plus efficace ( Kurokawa et al. 2001 ). Pendant le saut, le tendon est étiré d'environ 6 %, 350 à 100 ms avant l'orteil, et le raccourcissement de l'ensemble muscle-tendon ne se produit que < 100 ms avant l'orteil ( Kurokawa et al. 2001 ). C'est durant ce dernier intervalle de temps que toute l'énergie stockée est libérée.

La raideur des tendons varie avec l'âge, le sexe et l'activité physique. Dans le vaste latéral, la raideur tendineuse est plus importante chez les jeunes hommes et les garçons plus âgés que chez les jeunes garçons ( Kubo et al. 2001a ). Chez l'adulte, il diminue avec l'entraînement ( Kubo et al. 2001b Reeves, 2006 ). Kubo et al. (2001a ) ont avancé la suggestion intéressante que la plus grande compliance des tendons chez les jeunes garçons peut être importante pour réduire le risque de blessures sportives. Le tendon d'Achille des femmes peut reculer élastiquement plus que celui des hommes, mais chez les deux sexes, le tendon montre une relation force-longueur relativement linéaire, en particulier à des contraintes élevées ( Kubo et al. 2003 ). Curieusement, la rigidité et l'élasticité du tendon d'Achille varient d'un individu à l'autre - la rigidité allant de 145 à 231 N mm -1 et le module d'élasticité de 0,67 à 1,07 GPa ( Lichtwark & ​​Wilson, 2005 ). Lors du saut, une moyenne de 38 J d'énergie est récupérée du recul élastique du tendon d'Achille et cela contribue à 16% du travail mécanique total moyen effectué lors d'une telle action. Les contraintes élevées enregistrées dans l'étude de Lichtwark & ​​Wilson (2005) (la contrainte maximale moyenne était de 8,3 %) peuvent refléter l'architecture complexe du tendon d'Achille.

Il est évident que la fatigue peut modifier les propriétés élastiques du tendon du vaste latéral. Selon Kubo et al. (2001c), le moment maximal de l'unité muscle-tendon a diminué de plus de 40 % après 50 contractions isométriques maximales et l'angle de pennation du vaste latéral a augmenté d'environ 10 %. Ainsi, l'élasticité d'un tendon fatigué et l'aponévrose ont tendance à être plus grandes comme en témoigne sa capacité à s'allonger davantage avec la même charge.

L'allongement d'un membre par ostéotomie de distraction est devenu une procédure chirurgicale de routine et des études chez la chèvre ont montré que c'est le muscle plutôt que le tendon qui fournit la longueur supplémentaire au sein de l'unité muscle-tendon nécessaire au bon fonctionnement du membre. Alors que le muscle peut s'allonger de près de 10 % de sa longueur initiale, le tendon ne le fait que de 3 à 4 % ( Elsalanty et al. 2007 ). Il est important de noter que les changements de longueur sont plus prononcés chez les animaux plus jeunes (c.-à-d. en croissance et immatures du squelette) que chez les animaux plus âgés (c. L'allongement des tendons se produit également de manière non uniforme - étant plus important dans les régions qui se développent plus rapidement au cours du développement normal ( Szoke et al. 2005 ).


Résultats

Tous les animaux ont survécu à la durée de l'étude et aucun n'a présenté d'infection postopératoire ou d'échec de la fixation, comme indiqué sur les radiographies. À 12 semaines, le schéma de marche était revenu à la normale dans les deux groupes.

Analyse de la plaque de force

Dans le groupe d'allogreffe, FWB a atteint une médiane de 55,2 % (extrêmes : 33,5–75,1) à 6 semaines, 68,1 % (extrêmes, 49,0–93,0) à 9 semaines et 81,0 % (extrêmes, 79,6–87,8) à 12 semaines. Une amélioration significative a été notée entre 6 et 9 semaines (p = 0,043). Dans le groupe xénogreffe, FWB a atteint une médiane de 39,1 % (extrêmes, 29,7–48,5) à 6 semaines, 43,7 % (extrêmes, 33,6–54,4) à 9 semaines et 47,0 % (extrêmes, 41,7–74,1) à 12 semaines. Une amélioration significative a été notée entre 6 et 9 semaines (p = 0,043). À 6, 9 et 12 semaines, FWB était significativement plus élevé dans le groupe allogreffe que dans le groupe xénogreffe (p = 0,047, 0,028 et 0,021, respectivement) (Fig 3).

Scans pQCT

Aucun des spécimens n'a montré de signe d'ossification au sein du DBM ou de la substance du tendon rotulien.

Résultats bruts et histologiques

Un tissu cicatriciel postopératoire normal était présent et il n'y avait aucun signe de réaction inflammatoire, d'infection ou de tissu de granulation excessif. Le DBM était bien intégré à la fois dans la tubérosité tibiale et le tendon rotulien et n'était plus visible. Les ancres de suture sont restées bien fixées sans signe d'arrachement ou de migration. Tous les matériaux de suture ont été trouvés intacts sans signe de rupture ou d'échec.

At 12 weeks, both allogenic and xenogenic DBM was well integrated into the surrounding peritendinous tissue with evidence of neovascularization. In the allograft group, the DBM-patellar tendon interface (zone 1) and tendon defect (zone 2) appeared normal and both were characterized by well-organized, crimped collagen fibres with elongated fibroblast nuclei (Fig 4a and 4c). At the tendon-bone interface (zone 3), this was accompanied by mineralized fibrocartilage comprising chondrocytes surrounded by a mineralized matrix (Fig 4e). This direct type of enthesis, with a characteristic transition between bone, mineralized fibrocartilage, demineralized fibrocartilage and tendon was seen in both groups. However the xenograft DBM possessed fewer regions of mineralized fibrocartilage at the tendon-bone interface and displayed a more disorganised DBM-patellar tendon interface with fewer crimped collagen fibres (Fig 4b, 4d and 4f). No evidence of heterotopic ossification or inflammatory cells was observed in either group.

Specimens stained with Toluidine Blue and Paragon. (a) Zone 1: Patellar tendon-DBM allograft interface characterized by well-organized, crimped collagen fibres with elongated fibroblast nuclei. (b) Zone 1: Patellar tendon-DBM xenograft interface characterized by well-organized, crimped collagen fibres with elongated fibroblast nuclei. (c) Zone 2: Tendon defect with complete remodeling of DBM allograft and large areas of well-organized, crimped collagen fibres with elongated fibroblast nuclei. (d) Zone 2: Tendon defect with complete remodeling of DBM xenograft and large areas of well-organized, crimped collagen fibres with elongated fibroblast nuclei. (e) Zone 3: Allogenic DBM neo enthesis comprising tendon (T), fibrocartilage (FC), mineralized fibrocartilage (MFC) and bone (B). (f) Zone 3: Xenogenic DBM neo enthesis comprising disorganised tendon (T), fibrocartilage (FC), mineralized fibrocartilage (MFC) and bone (B).

Semi-quantitative Histology

At 12 weeks, the remodeling of the DBM was assessed using the criteria outlined in Table 1. In the region of the DBM-patellar tendon interface (zone 1), this scored a median of 14 (range, 11–16) in the allograft group and 12 (range, 11–15) in the xenograft group. This difference did not reach statistical significance (p = 0.147). At the tendon defect (zone 2), this scored a median of 4 (range, 3–5) in the allograft group and 3 (range, 2–4) in the xenograft group. In this region, the remodeled allograft resembled native tendon tissue significantly more than the xenograft (p = 0.015).

Analysis of the neo-enthesis (zone 3) was conducted using the criteria detailed in Table 2 with evaluation of the maturation of the enthesis and the presence of the four distinct zones (tendon, demineralized fibrocartilage, mineralized fibrocartilage and bone). This scored a median of 4 (range, 4–5) in the allograft group and 4 (range, 2–4) in the xenograft group. A significantly more mature neo-enthesis was formed in the allograft group (p = 0.039).


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Science Signaling

Vol 13, Issue 658
17 November 2020

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By Katherine T. Best , Anne E. C. Nichols , Emma Knapp , Warren C. Hammert , Constantinos Ketonis , Jennifer H. Jonason , Hani A. Awad , Alayna E. Loiselle

Science Signaling 17 Nov 2020

NF-κB signaling promotes the survival of myofibroblasts during the late stages of tendon repair.


Conclusion

The prolonged state of low-grade inflammation evident in chronic tendinopathy may be a risk factor for a ‘failed healing response’ following an acute tendon insult, predisposing affected individuals to disrupted healing, even after surgery. Further studies evaluating the impact of lifestyle modification and anti-inflammatory or immune-modulatory therapies able to target molecular and cellular target of chronic inflammation are necessary to better understand and clarify the role of inflammation in tendinopathy.


UNANSWERED QUESTIONS AND EMERGING FOCUS AREAS

There are several emerging focus areas in wound healing where new tools or biological insights are beginning to open up novel areas of research that may have an impact on future wound-healing therapeutics and translation. These are discussed briefly below.

Microbiome

Because skin is directly exposed to environmental factors, it exhibits a complex, diverse, and dynamic microflora (162). Wounding therefore exposes deeper tissues to surface-resident and external microbes. It will be important to learn which wound microbiome compositions are conducive to the normal wound-healing process, because this may instruct new therapeutics for patients with nonhealing wounds [reviewed in (163)]. Microbiota changes during human skin barrier disruption have shown interesting dynamics, with an early but short-lived microbiome consisting of microbial constituents from surrounding superficial layers this was subsequently replaced by bacteria populations from deeper layers of the stratum corneum (164). Changes in microbial communities, in turn, stimulated expression of epidermal antimicrobials and inflammatory molecules, underscoring crosstalk between microorganisms and the host (164).

Polymicrobial presence (bioburden) has been well documented in chronic wounds and can play a major role in impaired wound healing, even in the absence of clinical signs of infection ( Fig. 3 ) (163, 165). These microbial communities are believed to exist predominantly in the form of a biofilm (166), the composition of which depends on the type of chronic wound the most prevalent genera in chronic wounds are Staphylocoque, Pseudomonas, et Corynebacterium. In addition, obligate anaerobes Bacteroides, Peptoniphilus, Finegoldia, Anaerococcus, et Peptostreptococcus spp. have also been identified [reviewed in (163)]. The overuse of antibiotics may even increase the prevalence of particular microbes, such as Pseudomonadaceae (167).

The diversity of the chronic wound microbiome may be substantially reduced in comparison to that of neighboring healthy skin (168), but a recent study using animal models of wound infections demonstrated that polymicrobial infection with Staphylococcus aureus et Pseudomonas aeruginosa led to more prominent inhibition of epithelialization than infection with a single species (33), suggesting that the complex chronic wound microbiome may have even more of a detrimental effect on wound closure. More accurate microbial diagnostics using swabs and biopsies from patients’ wounds will serve as guiding tools for more customized therapeutic approaches ( Fig. 5A ).

(UNE) Various types of biological materials can be collected from a chronic wound, including wound fluids, swabs, and tissue specimens. These fluids, cells, and tissues can support cellular and molecular analyses to better understand the chronic wound pathology and to identify biomarkers of wound healing and impairment. (B) Example analyses using tissue specimens. Genomic profiling and immunohistochemistry revealed distinct profiles of healing capacity. A biomarker of a healing phenotype, decreased nuclear β-catenin, has been identified in human wounds (178). Such methods can be used to identify margin of debridement (red line).

Vieillissement

One feature that most patients with chronic wounds have in common, regardless of their underlying systemic disease, is increased age. Studies in healthy mice and humans have shown that aging attenuates skin repair (169). Delayed wound healing has been used as measure to characterize the aging phenotype of skin (170). It is possible that aging increases risk and, when combined with an additional comorbidity (diabetes, extended pressure, or ischemia), leads to compromised wound healing. Aging or underlying diseases, such as diabetes, may also contribute to changes in skin microbiota, as shown recently in diabetic mice (171), and we do not yet know how these changes influence healing.

Hormones, particularly estrogens and androgens, are contributing factors in aging and have been implicated as regulators of wound healing in experimental models and patients (112, 163, 172, 173). Elderly male patients have the highest incidence of VLUs, and this correlates with a reduced level of estrogen (174). Furthermore, age-related changes can be reversed by the systemic administration of hormone replacement therapy (175) or by topical estrogen in both male and female subjects (176). Yet, the specific molecular mechanisms underlying cellular aging and loss of organ function are still poorly understood (177). With a better understanding of intrinsic aging mechanisms, we may then better understand how aging affects wound healing.

Personalized medicine approaches

Given the diversity of patients, their wound etiologies, and their comorbidities, it is becoming increasingly evident that treatments need to be tailored for a subset of patients or even individual patients. However, personalizing wound-healing therapies will require improved diagnostic and prognostic tools. Collecting various samples from wounds provides important information regarding pathology, microbial composition, gene signatures, and protein and lipid composition for each patient ( Fig. 5A ). A search for biomarkers that can serve as an objective measure of the different stages of normal (healing) versus pathogenic (nonhealing) tissue ( Fig. 5B ), and of particular biological process, such as reepithelialization and scarring, is an emerging area of wound-healing research.

To date, although there are several diagnostic biomarkers that identify presence of potential single or multiple factors that might influence clinical outcome, there are still no biomarker “signatures” that can, with high confidence, predict outcome of healing. As depicted in Fig. 5B , the nuclear presence of β-catenin was found to indicate a non-healing cellular phenotype in humans (178). Conversely, its absence indicated a tissue capable of healing. Both cellular phenotypes constituted the wound edge. Thus, by assessing tissue biopsies from patients, one can begin to predict the healing capacity and define the necessary extent of tissue debridement ( Fig. 5 ). Furthermore, a more accurate localization of the healing tissue (phenotype) will help to expose it to stimulators of healing, such as growth factors, ECM components, and cells.

The identification of particular polymicrobial organisms (179) or the observation of high protease levels, such as MMPs or ADAMs (a disintegrin and metalloproteinases), found in the wound bed (180) are already being used to modify treatment plans and improve outcomes. “Omics,” nanotechnology, and imaging will further contribute to advanced diagnostics ( Fig. 5A ). For example, genomic, proteomic, and lipidomic analyses of human wounds have already improved our understanding of the mechanisms that guide the repair process and its impairment, and have identified several potential biomarkers, such as c-myc and β-catenin (7, 178), S100 proteins and MMPs (48), or glycerophosphocholines, glycerophosphoglycerols, glycerophosphoinositols, and triacylglycerols (181). Similarly, portable confocal imaging, which can provide noninvasive assessment of lesional and nonlesional psoriatic skin (182), is revolutionizing diagnosis and treatment of this disorder. With new initiatives in 𠇋ig data,” one can envision the integration of genomic, proteomic, and microbiome data, as well as nanomedicine and imaging merging with electronic medical records to formulate patient-specific treatment plans.


Article and author information

Author details

Yi Wang

Contribution
Competing interests

Xu Zhang

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Huihui Huang

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Yin Xia

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YiFei Yao

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Arthur Fuk-Tat Mak

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Competing interests

Patrick Shu-Hang Yung

Contribution
Competing interests

Kai-Ming Chan

Contribution
Competing interests

Li Wang

Contribution
Competing interests

Chenglin Zhang

Contribution
Competing interests

Yu Huang

Contribution
Competing interests

Kingston King-Lun Mak

Contribution
For correspondence
Competing interests

Le financement

Chinese University of Hong Kong (4620504)

Lui Che Woo Foundation

The funders had no role in study design, data collection and interpretation, or the decision to submit the work for publication.

Remerciements

We thank Mr. Bruma Fu, Department of Orthopaedics and Traumatology, The Chinese University of Hong Kong for coordination of human specimen collection. This work is supported by the Seed Fund of the School of Biomedical Sciences, The Chinese University of Hong Kong (4620504) and a donation made by Lui Che Woo Foundation Limited to KKM.

Ethics

Human subjects: Specimen collection was approved by the Clinical Research Ethics Committee of the Chinese University of Hong Kong (2013.479). Informed consents were obtained from all participants.

Animal experimentation: All experiments were approved by the Animal Experimentation Ethics Committee of the Chinese University of Hong Kong (16-637).

Reviewing Editor

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This article is distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use and redistribution provided that the original author and source are credited.