Cross linking
Le cross linking est une technique proposée pour augmenter la rigidité de la cornée chez les patients atteints de kératocône évolutif. Le cross-linking est souvent désigné par le terme CXL.
Qu’est-ce que le cross linking?
Le cross linking (ou CXL) est une réaction chimique qui vise à créer des liaisons covalentes entre des atomes ou des molécules (ex: chaines de polymères). Comme toute réaction chimique de réticulation, elle nécessite un apport énergétique, un substrat, et du temps. La vulcanisation du caoutchouc, ou la création des polymères utilisés dans l’art dentaire sont des exemples de réalisation utilisant le cross linking.
La technique de « cross linking » (souvent désignées sous l’acronyme CXL) nécessite ainsi un apport énergétique qui peut être effectué sous forme de chaleur, ou irradiation par des particules (ex : électrons, ou photons). Certaines réactions nécessitent également l’adjonction d’un agent chimique (molécule) : « cross linking agent ». En plus d’énergie et de substrat, le cross linking nécessite du temps. Enfin, les modifications des propriétés mécaniques des substances « cross linkées » dépendent de la densité des liaisons créées.
Cross linking de la cornée
Dans le cas de la cornée, l’objectif de la réaction de cross linking est de réaliser des liaisons chimiques supplémentaires (ponts) entre les fibres de collagènes du stroma cornéen. La technique de cross linking pour les cornées atteintes de kératocône a été initialement proposée par l’équipe du Dr Théo Seiler (Zurich, Suisse). Elle nécessite l’adjonction d’une molécule de riboflavine (également appelée vitamine B2) et l’irradiation du tissu cornéen par des photons ultraviolets A (UV A). La riboflavine doit imprégner le stroma cornéen ; irradiée par les UV A, cette molécule génère des radicaux libres contenant de l’oxygène, qui seraient à l’origine de la création de liaisons covalentes. Les radicaux oxygénés (ex : peroxyde, ions oxygènes) sont très réactifs car ils possèdent des paires d’électrons libres. Toutefois, ils sont responsables d’un stress oxydatif, et toxiques pour les cellules vivantes comme les kératocytes du stroma cornéen. Les mécanismes chimiques intimes mis en jeu par le cross linking cornéen ne sont pas connus avec précision.
Technique chirurgicale de cross linking
La réalisation technique classique du cross linking nécessite le retrait de l’épithélium de la cornée (comme en PKR), et l’imprégnation du tissu stromal sous jacent (dont l’épaisseur doit être au moins de 400 microns) par de la riboflavine. Des gouttes contenant de la riboflavine en suspension sont instillées régulièrement pendant 30 mn. Ensuite, un rayonnement ultralviolet (360 nm, 3 mW/cm) est délivré à 5 cm de distance sur le stroma cornéen dénudé. Après l’intervention survient donc une phase de cicatrisation épithéliale superficielle.
Indications du cross linking
Le cross linking est indiqué dans le cadre d’un kératocône évolutif. Il existe malheureusement une tendance abusive à proposer cette technique dès la découverte d’un kératocône même débutant. L’évolutivité du kératocône se mesure par la réalisation d’examens topographiques et tomographiques de bonne qualité: il est préférable d’effectuer plusieurs mesures à chaque visite car la répétabilité de la mesure topographique est inférieure en cas de kératocône. L’évolutivité du kératocône doit être jugée sur un faisceau de critères, et non un critère topographique unique. Il n’est pas licite de proposer un cross linking lors de la première visite après découverte d’un kératocône quel que soit sont stade. Il existe en effet des formes non évolutives de kératocône, en particulier les formes infra cliniques (dont le kératocône fruste). Dans les formes avérées, il ne sert à rien de faire un cross linking si le kératocône n’évolue plus.
Après 35 ans, la majorité des kératocônes n’évoluent plus : il n’est pas nécessaire de réaliser un cross linking chez ces patients.
Enfin, un minimum d’objectivité et d’esprit scientifique conduit à réaliser que les résultats du cross linking sont discutables, en particulier sur le plan biomécaniques (voir plus loin « Le cross linking en question »). Les effets mesurables du cross linking ne pourraient qu’induits par un remodelage épithélial.
Contre indications du cross linking
En raison du risque de toxicité endothéliale (l’endothélium est la couche la plus profonde de la cornée: sa lésion entraine un œdème irréversible), il ne faut pas réaliser de cross linking si la cornée atteinte de kératocône est amincie (ex: moins de 400 microns au centre). Toute lésion cicatricielle active est également une contre indication.
Enfin, rappelons que le cross linking n’est pas indiqué en cas de kératocône non évolutif.
Résultats du cross linking
Les résultats cliniques suggèrent (sans démontrer formellement) la survenue d’une stabilisation (mais pas d’une régression ni guérison) du kératocône. Le cross linking ne permet donc pas la guérison du kératocône; le recul limité dans le temps de cette technique ne permet pas d’affirmer l’effet stabilisateur du cross linking à moyen et long terme.Par ailleurs, il existe de nombreuses formes non évolutives de kératocône, ce qui ne permet pas de conclure forcément à l’efficacité du cross linking en cas de stabilisation après réalisation de cette technique.
Des modifications topographiques (comparaison de la topographie cornéenne avant et après cross linking) ont été observées ; augmentation initiale de la cambrure (liée au retrait de l’épithélium et au démasquage probable de la géométrie de la couche de Bowman) avant réduction plus tardive de celle-ci. Toutefois, cette réduction est de faible amplitude au regard de la déformation causée par le kératocône (un peu moins de 2 dioptries en moyenne). L’amélioration de la vision est en moyenne modeste et proche d’une ligne de meilleure acuité visuelle.
Des complications du cross linking ont été rapportées : inflammation locale (haze), infections cornéennes (abcès cornéen), et lésions endothéliales (l’endothélium est la couche la plus profonde de la cornée dont l’atteinte peut causer un œdème irréversible). Dans les cas les plus graves, une fonte stromale (nécrose centrale de la cornée) peut être observée.
Rappelons qu’il existe une technique simple pour éviter de faire progresser un kératocône: convaincre le porteur d’arrêter de se frotter les yeux. Les frottements oculaires répétés et vigoureux sont une cause prouvée d’évolutivité pour le kératocône, qui provoque souvent une envie irrépressible de se frotter les paupières…
Le cross linking en question
(humble opinion de l’auteur de ce site qui n’a aucun intérêt financier pour ou contre le cross linking, et souhaite faire preuve d’esprit critique et d’une approche scientifique)
Toutes les études concluent à l’absence d’augmentation de la rigidité de la cornée après cross linking effectué in vivo. Les études portant sur les mesure de rigidité biomécanique de la cornée montrent l’absence de « solidification » du stroma cornéen des cornées opérées. L’hystérèse du stroma cornéen mesurée avec l’Ocular Response Analyzer (ORA) n’est ainsi pas du tout modifiée (en moyenne) après cross linking, ce qui est pour le moins étonnant pour une technique dont l’enjeu principal est d’augmenter la résistance du tissu exposé! Une hypothèse parfois avancée pour expliquer ce paradoxe est que l’instrument ORA n’est pas assez fiable pour mesurer les modifications biomécaniques induites par le cross linking. Cette hypothèse peut être réfutée car :
- les mesures réalisées avec ce même instrument (ORA) montrent une réduction systématique de l’hystérèse après chirurgie réfractive cornéenne (LASIK ou PKR). Cette réduction est attendue puisque la cornée subit une section des lamelles collagènes du stroma antérieur, qui est le plus résistant.
- une étude a montré qu’il existait des différences de réponse biomécanique entre PKR et LASIK (Kamiya et coll, Ophthalmic Research 2009), une autre entre LASIK pour myopie et LASIK pour hypermétropie (Witzel de Medeiros, J Cataract Refract Surg, 2010).
- les mesures réalisées par l’ORA chez des patients atteints de kératocône montrent qu’il existe une corrélation entre la réduction des valeurs d’hystérèse et le stade du kératocône (Saad et coll, IOVS 2011). Si le cross linking améliorait l’état biomécanique de la cornée, ceci serait l’équivalent d’un « retour en arrière », vers un stade moins avancé de la cornée traitée, et on devrait observer la même tendance (amélioration des indices biomécaniques de la cornée)
Ainsi, l’objectif initial du cross linking (rendre la cornée plus « solide ») n’est pas atteint, du moins n’est pas quantifiable avec les méthodes de mesures actuelles, et est donc cliniquement insignifiant. Cette absence d’effet biomécanique mesurable est pour le moins surprenante et suggère l’absence d’efficacité réelle du cross linking vis à vis du but premier de la technique : augmenter la rigidité de la cornée!
Le recul sur cette technique ne permet pas encore d’être certain q’un effet « freinateur » soit véritablement observé après cross linking; les modifications engendrées par le retrait puis la repousse de l’épithélium entraînent en moyenne une légère réduction de la courbure cornéenne, mais cela ne signifie pas pour autant que la cornée soit « figée » de manière pérenne.
Les modifications morphologiques (topographie cornéenne) et fonctionnelles (acuité visuelle) observées sont quant à elles modestes; elles sont équivalentes à ce que l’on peut observer après ablation simple de l’épithélium et réalisation d’une photokeratectomie à visée thérapeutique (PTK) de quelques microns. Or, la PTK de profondeur limitée est une technique moins invasive que le CXL sur une cornée fragile: absence de risque endothélial, moindre déplétion en cellule kératocytaires. Elle est de plus prise en charge par la sécurité sociale… contrairement au cross linking.
L’absence d’étude conduite vis-à-vis d’un groupe témoin qui ne recevrait pas de cross linking mais verrait simplement l’épithélium cornéen de la cornée retiré avant de repousser spontanément fait cruellement défaut pour pouvoir démontrer de façon formelle l’efficacité supérieure du cross linking vis-à-vis d’une simple procédure de type PKT (Photo Kératectomie à visée Thérapeutique). En effet, la stimulation de la repousse épithéliale des cornées pathologiques après débridement et/ou ablation excimer très superficielle sur le stroma (8 microns) induit généralement des effets tout à fait superposables à ceux observés après cross linking (mais elle ne modifie bien sûr pas l’état biomécanique de la cornée de manière significative… comme ce qui est observé après cross linking).
La réduction moyenne de la courbure cornéenne centrale (kératométrie centrale simulée) après CXL est de l’ordre de 1.5 à 2 Dioptries. Pour comprendre combien cette réduction est modeste et pourrait être largement imputée à un simple re-lissage épithélial (sans quelconque modification structurelle du stroma cornéen), il faut convertir en variation de l’élévation (relief) cette différence de 2 Dioptrie, mesurée sur une zone de 3.5 mm de diamètre (kératométrie). En utilisant la formule simplifiée de Munnerlyn, on peut montrer qu’un différentiel d’élévation de moins de 10 microns suffit à modifier la kératométrie d’un degré similaire à ce qui est observé après crosslinking.
La kératométrie est la mesure de la courbure du sommet de la cornée, effectuée à environ 1.5 mm du sommet. Une variation de 2D sur un diamètre de 3.5 mm correspond à une différence de flèche (relief) de moins de 10 microns; l’épjthélium cornéen, dont l’épaisseur est comprise entre 40 et 70 microns au centre, et qui tend à s’hyperplasier au cours des phénomènes post cicatriciels, est tout à fait à même d’expliquer les variations observées après cross linking.
L’ »échec » relatif de cette procédure de CXL sur les cornées altérées pourrait être lié à l’insuffisance de la réaction photo chimique sur un tissu cornéen trop altéré par la maladie (kératocône). Une étude récente (Messmer et al, Cornea, mai 2012) souligne le risque à long terme que fait peser le cross linking sur la cornée; les auteurs ont analysé les modifications morphologiques et immuno histo chimiques induites par le cross linking sur des cornées excisées lors d’une greffe; ils ont retrouvé une perte importante en kératocytes, qui sont les cellules qui fabriquent et entretiennent la structure collagène de la cornée. En conclusion, les auteurs suggèrent de restreindre la réalisation du cross linking aux études encadrées destinées à évaluer l’intérêt de cette technique.
Des travaux expérimentaux effectuées sur des cornées saines et atteintes de kératocône suggèrent que la solidité de la cornée (résistance biomécanique) est principalement liée aux interconnexions des lamelles cornéennes du tiers antérieur de la cornée. Ces interconnexions ne sont pas de simples liaisons covalentes, elles sont de véritables « ponts » macroscopiques de collagène, il existe une inter-connexion entre les structures lamellaires cornéennes antérieures. Le cross linking ne permet pas de régénérer ces inter connexions.
En France, la procédure est disponible dans certains centres publics ou privés (le marquage CE a été obtenu en décembre 2006). Elle ne fait pas l’objet d’une tarification spéciale par la sécurité sociale (absence de remboursement SS). Le caractère irréversible du kératocône et l’absence de méthodes non invasives pour le traiter suscitent une demande importante de la part des patients atteints. Pour autant, il est important de demeurer éthique et ne proposer cette technique que dans le cadre de son indication : kératocône évolutif sans amincissement trop important.
Aux Etats-Unis, une étude FDA multi centrique est en cours, la procédure de cross linking n’étant pas encore validée par cette institution. L’étude approfondie et non partisane de la littérature amène à considérer que des études supplémentaires doivent être conduites pour mieux comprendre les mécanismes mis en jeu par la procédure de cross linking et en confirmer l’intérêt pour les patients.
Addendum : 11/08/2012:
Les résultats d’une étude récente ayant porté sur la comparaison entre le cross linking avec désépithélialisation (epi on) sans désépithélialisation (epi off) – groupes suivis sur deux ans- conclut à l’absence d’efficacité du cross linking sans désépithélialisation. Ceci souligne indirectement le rôle probable du remodelage épithélial pour rendre compte des modifications observées vis à vis de la topographie cornéenne antérieure. En effet, quand on ne retire pas l’épithélium, le CXL ne procure pas de modifications notables ni fonctionnelles (acuité visuelle) ni topographique… car l’épithélium n’a alors pas de raison ni de repousser ni de subir une hyperplasie.
Une étude comparant les effets d’une désépithélialisation simple de la cornée (non suivie d’application de riboflavine ni irradiation) et un CXL classique permettrait de trancher. Curieusement, une telle étude n’a pas encore été envisagée par les tenants du CXL…
Lien vers le résumé de l’étude :
Quelques références :
1) Goldich Y, Marcovich AL, Barkana Y, Mandel Y, Hirsh A, Morad Y, Avni I, Zadok D. Clinical and Corneal Biomechanical Changes After Collagen Cross-Linking With Riboflavin and UV Irradiation in Patients With Progressive Keratoconus: Results After 2 Years of Follow-up.Cornea. 2012 Feb 28
2) Greenstein SA, Fry KL, Hersh PS. In vivo biomechanical changes after corneal collagen cross-linking for keratoconus and corneal ectasia: 1-year analysis of a randomized, controlled, clinical trial. Cornea. 2012 Jan;31(1):21-5.
Ces études démontrent l’absence d’effet biomécanique du CXL sur les cornées opérées.
Goldich Y, Marcovich AL, Barkana Y, Mandel Y, Hirsh A, Morad Y, Avni I,
ZadokD.Cornea. 2012 Feb 28