Biomatériaux et Génie Tissulaire en Urologie - PARTIE B : Applications à l'urologie - Chapitre I : Le Latex : un biomatériau historique à proscrire aujourd'hui

15 juillet 2006

Mots clés : biomatériaux, prothèses
Auteurs : Jean-Louis PARIENTE, Pierre CONORT
Référence : Prog Urol, 2005, 15, 5, 893-895

Une place à part est occupée par le Latex car il s'agit d'une matière élastique et non plastique : c'est un suc visqueux d'aspect laiteux sécrété par les cellules lactifères de certains végétaux et notamment par l'Hévéa brasiliensis qui donne le caoutchouc, exploité depuis deux siècles.

I. Historique

Le Latex était déjà utilisé par les civilisations pré-colombiennes, en particulier pour la confection d'objets destinés aux offrandes divines. C'est le naturaliste Français Charles Marie de La Condamine qui a ramené en Europe, en 1736, le caoutchouc naturel découvert au Pérou et en 1811 l'Autrichien J.N. Reithoffer a fabriqué les premiers produits en caoutchouc. Mais c'est seulement en 1820 que l'Anglais Tomas Hancock découvre que la plasticité du caoutchouc est augmentée par la mastication de celui-ci. Cette manoeuvre permet une mise en forme. Le caoutchouc ainsi fabriqué était cassant au froid et poisseux au chaud. Mais il fallut attendre les années quarante pour stabiliser les produits finis par grâce à la vulcanisation découverte en 1844 par l'Américain Charles Goodyear et Tomas Hancock. En 1845, Robert William Thomson invente une première roue pneumatique, mais qui tombe rapidement dans l'oubli et en 1853, l'américain Hiram Hutchinson adapte le caoutchouc aux bottes et ouvre la première usine utilisant cette matière première en France à Langlée (Loiret) en 1854. L'utilisation des pneus pleins en caoutchouc pour vélocipèdes s'est généralisée en 1868. En raison de ce début d'industrialisation, la culture de l'hévéa se développe et notamment à Ceylan. En 1888, à Belfast, le vétérinaire John Boyd Dunlop imagine et dépose le brevet d'un tube souple gonflé pour remplacer les pneus pleins. Le développement de l'industrie chimique autorisa la première synthèse du caoutchouc de 1909 à 1939 notamment en Allemagne et aux États-Unis privés du caoutchouc naturel de l'Extrême-Orient. Il fallut attendre 1958 pour que du caoutchouc synthétique soit produit en France.

II. Du latex au caoutchouc

1. Production

Le caoutchouc naturel provient de la coagulation du Latex de plusieurs plantes, principalement de l'hévéa, famille des euphorbiacées, originaire d'Amazonie. La composition du Latex est très complexe. Les unités fonctionnelles sont des sphères de cis-1-4 polyisoprène recouvertes de protéines (2%), de lipides et de phospholipides. La collecte se fait par incision de l'écorce des troncs. Les saigneurs sculptent une légère entaille sur l'hévéa sur 10 centimètres de haut environ et de 1 millimètre de profondeur. Chaque année ils changent de côté. L'exploitation d'un arbre peut se faire en continu pendant onze ans. On laisse alors l'arbre se reposer pendant au moins un an. L'arbre peut produire du Latex pendant 30 ans environ. Le Latex, issu des canaux laticifères, s'écoule dans des godets placés juste au-dessous.

En Amazonie, c'est le travail des seringueiros. Le Latex récolté peut alors être stabilisé par de l'ammoniaque et concentré pour diminuer sa teneur en eau ou alors coagulé de façon plus ou moins contrôlée, et séché. Ces coagulums, sont lavés et chauffés à environ 120° et forment des balles qui sont exportées. La production annuelle actuelle de Latex est d'environ six millions de tonnes. La production de Latex naturel est dédié à 90% à la production de pneus. Les pneus faits en Latex naturel sont plus résistants à la déchirure que ceux qui sont faits avec du caoutchouc synthétique.

2. Formulation et vulcanisation

Le caoutchouc, qu'il soit naturel ou synthétique, s'utilise presque exclusivement mélangé à d'autres ingrédients. Ces ingrédients sont appelés des charges, la principale étant le noir de carbone (d'où la couleur noire de certains produits en caoutchouc : pneu), des huiles, des plastifiants, des agents de protection (contre les UV ou la lumière par exemple), des produits divers (colorants, des agents gonflants, des produits antifeu...).

Le caoutchouc n'acquiert ses propriétés d'élasticité qu'après l'opération dite de vulcanisation aussi appelée réticulation qui consiste à créer des liaisons chimiques fortes entre les chaînes de macromolécules constituant le matériau. Cette transformation chimique est irréversible et le matériau est qualifié de thermodurcissable. La vulcanisation s'effectue majoritairement grâce au soufre (pont disulfure) mais elle peut aussi être créée grâce aux peroxydes ou à certaines résines. La vulcanisation s'effectue à une température comprise entre 150 et 200 °C pendant un temps de 2 à 15 minutes.

III. Les différents types de caoutchoucs

Il existe un grand nombre de caoutchoucs différents que l'on peut classer en deux grandes catégories :

- Caoutchoucs naturels : Sous forme liquide (le Latex) ou sous forme solide,

- Caoutchoucs synthétiques : Caoutchoucs dits normaux (Polyisoprène, Polybutadiène, Polybutadiènestyrène), Caoutchoucs dits spéciaux (Polychloroprène, Polybutadiène-nitrile acrylique, Polyisobutylène-isoprène ou Caoutchouc butyl, Copolymère d'éthylène-propylène, Terpolymère d'éthylène-propylène, Polyéthylène chlorosulfoné) et Caoutchoucs dits très spéciaux (Fluorés, Acryliques, Siliconés, Copolymères Ethylène-acétate de vinyle, Polysulfures, Polyuréthane)

IV. L'allergie au latex

L'allergie au Latex est le plus souvent due aux résidus protéiniques non-dénaturés présents dans la sève de l'hévéa. Les autres types d'allergie au Latex sont dues aux additifs utilisés lors des processus de fabrication du caoutchouc. Trois groupes d'additifs sont particulièrement allergisants : il s'agit du mercaptobenzothiazole (MBT) utilisé comme accélérateur de vulcanisation, des thiurames et di-disulfure de tétraméthylthiurame (TMTD) utilisé également comme accélérateur de vulcanisation et de l'isopropylphénylpara-phénylènedi-a-amine (IPPD) utilisé comme antioxydant.

Cette allergie peut se manifester sous la forme de dermatoses de type eczéma de contact. Mais il peut s'agir également d'allergie immédiate au Latex. Ces phénomènes peuvent être très sévères et aller jusqu'au choc anaphylactique. Des cas mortels ont été rapportés lors de contact avec les muqueuses (ballon de baudruche en contact avec les lèvres, toucher vaginal, sondes, préservatifs) ou lors d'interventions chirurgicales. La survenue de ces chocs est habituellement tardive par rapport à l'anesthésie, souvent au moment où la main du chirurgien, gantée de Latex, touche le péritoine. Le début est progressif avec urticaire et tachycardie, bronchospasme et chute tensionnelle quelques minutes plus tard. Ce type d'allergie immédiate est prévisible chez des patients ayant déjà une allergie de contact, une profession exposant à la sensibilisation par contacts fréquents, un terrain particulier chez l'enfant avec des interventions répétitives (20 à 40 % des Spina Bifida et 18 à 28% des myélodysplasies présentent une allergie), un terrain atopique (avec rhinite, conjonctivite et/ou asthme allergique), une allergie alimentaire aux fruits exotiques (bananes, avocats...) [2].

Une consultation d'allergologie est nécessaire pour ces patients avant une intervention. Il faut prévoir le cas échéant l'éviction de tout dispositif pouvant contenir du Latex et éviter l'existence de particules de Latex mises en suspension dans l'air lors d'une autre intervention peu de temps avant dans la même salle. C'est pour cette raison qu'il est conseillé d'inscrire ces patients allergiques en début de programme opératoire [1].

V. Le latex est toxique

Les premières études de biocompatibilité concernant des sondes en Latex avaient été conduites en raison de l'apparition d'ulcérations muqueuses et de lésions de fibrose sous-épithéliale [2]. En 1968 les travaux de Keitzer [5] comparent les effets de l'utilisation de sondes de Foley en Latex et en polychlorure de vinyle et montrent des différences très nettes en ce qui concerne les sécrétions urétrales au contact de la sonde. Painter [8] en 1971 montre dans une étude comparative chez l'Homme et le Chien que la réaction urétrale à corps étranger dépend du patient, de la durée d'implantation, du type de cathéter (Latex seul, Latex recouvert de Téflon®, Latex recouvert de Silicone) et de la présence d'une éventuelle infection. Au cours des années 1980, plusieurs observations cliniques ont rapporté l'existence de sténoses urétrales sévères relatives à la non-biocompatibilité de sondes vésicales urétrales en Latex [11,13,15,16]. Depuis lors, plusieurs études [6] ont révélé que le Latex est toxique par lui-même et que des additifs chimiques toxiques, associés aux cathéters au cours des processus de fabrication, étaient relargables et extractibles, malgré une enduction de la sonde par un autre matériau. Cette enduction n'empêche pas le relargage de produits toxiques. Ces produits relargués provoquent une irritation chimique de l'urothélium et des réactions inflammatoires locales sévères responsables du développement de sténoses urétrales. Des tests in vitro, sur des lignées cellulaires et sur des cellules urothéliales, ont permis de confirmer la toxicité du Latex [9]. Ceci est bien démontré lorsqu'on place des extraits de Latex au contact de cellules urothéliales en culture. En effet, la viabilité et l'activité métabolique cellulaire, après 24 heures de contact avec l'extrait, ne dépassent pas 10 % de celles du témoin. Il faut atteindre une dilution à 1% de l'extrait de Latex pour voir une diminution de cet effet toxique [7,10,12].

Cytocompatibilité des extraits de Latex. Histogramme présentant les résultats des tests d'activité métabolique (test MTT) et de viabilité cellulaire (test Rouge Neutre) après 24 heures de contact entre des cellules urothéliales humaines et des extraits de Latex utilisés purs ou dilués. Les résultats sont exprimés en pourcentage (moyenne ± écart-type) du témoin négatif.

Actuellement, dans le cadre des normes publiées par l'AFNOR [4], le Latex est considéré comme témoin positif de toxicité, c'est-à-dire induisant une réaction cytotoxique importante et reproductible.

Pour toutes ces raisons, le Latex doit-être définitivement abandonné comme matériau, en particulier pour la fabrication de sondes urétrales même enduites.

Références

1. CHARTIER-KASTLER E, DENYS P, TCHOTOURIAN S, BOYER C, HAERTIG A, RICHARD F. Urologic surgery and allergy to natural latex. Presse Med. 1998 25;27(16):771-778.

2. CORDONNIER J.J., ROANE J.S.Uretral splinting. Surg. Clin. North Am., 1950, 58, 70-72.

3. DUCEL G., SCHIRA JC, JAQUES D.: Allergie au Latex R F L , 1996, 288 : 29-34.

4. ISO10993-5, Biological evaluation of medical devices. Test for cytotoxicity: in vitro methods, (1992).

5. KEITZER W.A., ABREU A.,NAVARRO I., BERNREUTER E., ALLENJ.S. Urethral strictures : prevention with plastic indwelling catheters. J. Urol., 1968, 99 : 187-188.

6. MARDIS H.K., KROEGER R.M. Ureteral stents : use and complications. Problems in Urology, 1992, 6 : 296-306.

7. MOSMANN,T. Rapid colorimetric assay for cellular growth and survival : application to proliferation and cytotoxicity assays, J. Immunol. Meth., 1983, 65, 55-63.

8. PAINTER M.R., BORSKI A.A., TREVINO G.S., CLARK J.R. Urethral reaction to foreign objects J. Urol., 1971, 106 : 227-230.

9. PARIENTE J.L., BORDENAVE L., JACOB F., BAREILLE R.,BAQUEY Ch., LE GUILLOU M. Cytotoxicity assessment of latex urinary catheters on cultured human urothelial cells.: Eur Urol, 2000, 38: 640-643.

10. PARISH C.R., MULLBACHER A., Automated colorimetric assay for T-cell cytotoxicity, J. Immunol. Meth., 58, 225-237 (1983).

11. RUUTU M., ALFTHAN O., TALJA M., ANDERSSON C., Cytotoxicity of latex urinary catheters. Br. J. Urol., 1985, 57, 82-87

12. SGOURAS D., DUNCAN R., Methods for the evaluation of biocompatibility of soluble synthetic polymers which have potential for biomedical use : 1-use of the tetrazolium-based colorimetric assay (MTT) as a preliminary screen for evaluation of in vitro cytotoxicity. J. Mater. Sci: Mater. Med., 1990, 1 : 61-68 ().

13. SMITH J.M., NILIGAN M. Urethral strictures after open-heart surgery. Lancet, 1982, 1 : 392.

14. Standard practice for direct contact cell culture evaluation of materials for medical devices. Annual Book of ASTM Standards, Medical Devices and Services Section 13 - F 813-83, 277279 (1991)

15. SUTHERLAND P.D., MADDERN P.J., JOSE J.S. Urethral strictures after cardiac surgery. Br. J. Urol., 1983, 55 : 413-416.

16. TALJA M., ANDERSSON L.C., RUUTU M. ALFTHAN O.S. Toxicity testing of urinary catheters Br. J. Urol.,1985., 57, 579-584.