Osteoclastogenesis can be mechanically-induced in the peri-implant bone

Total joint replacements are highly successful in relieving pain and restoring movement of damaged joints. However, the lifespan of the implants is limited. The implant's long-term stability depends largely on the preservation of periprosthetic bone. Debris-wear particulates were first identified as the factor inducing periprosthetic bone loss. However, it was later shown that the resorption process starts before the particulates reach the periprosthetic bone. Thus a mechanical factor, interface micromotions, has been suspected to be the initiator of the early bone loss. In this work, we then investigated the response of bone cells to micromotions. Using an ex vivo setup, we applied micromotions on fresh human bone cores and showed that micromotions could indirectly activate osteoclasts after only one hour of stimulation. Thus micromotion-related osteoclastic activity could be the initiator of periprosthetic bone loss.

RésuméLes arthroplasties totales des articulations permettent avec succès de diminuer les douleurs ainsi que de restaurer la fonction des articulations. Cependant, la durée de vie de ces implants est limitée. La stabilité à long terme des implants dépend largement de la préservation de l’os péri-implant. Des particules d’usure provenant des implants ont été initialement identifiées comme des facteurs induisant une perte osseuse autour des implants. Cependant, il a été montré par la suite que ce processus de résorption commence avant même que les particules aient pu atteindre l’os péri-implant. Par conséquent, un facteur mécanique, les micromouvements à l’interface, a été présenti comme étant l’initiateur de la perte osseuse initiale. Dans ce travail, nous avons donc étudié la réponse des cellules osseuses à des micromouvements. Utilisant une approche de type ex vivo, nous avons appliqué des micromouvements sur des cylindres osseux humains frais et avons montré que les micromouvements peuvent activer indirectement les ostéoclastes après seulement une heure de stimulation. Par conséquent, l’activité des ostéoclastes induite par des micromouvements peut être à l’origine de la perte osseuse autour des implants.