Intérêt de l'analyse morpho-constitutionnelle par spectrophotométrie infra-rouge des incrustations des sondes double J pour la détermination indirecte de la composition des calculs urinaires

02 septembre 2005

Mots clés : Endoprothèse urinaire, Lithiase, biocompatibilité, biofilm.
Auteurs : ROUPRET M., HUPERTAN V., DAUDON M., LEBRUN S., SEBE P., GATTEGNO B., THIBAULT P., TRAXER O
Référence : Prog Urol, 2005, 15, 411-415
Introduction: Une seule analyse du calcul est nécessaire au cours de l'histoire clinique des patients au décours de laquelle des mesures hygiéno-diététiques et médicamenteuses spécifiques peuvent être instaurées pour prévenir la récidive lithiasique. En pratique, seulement un calcul sur deux est récupéré pour analyse morpho-constitutionnelle. Le but était de déterminer la place de l'analyse des incrustations des sondes JJ pour la détermination indirecte de la nature des calculs urinaires. Matériel et méthodes: Les sondes JJ et les calculs de tous les patients traités dans le même centre pendant 24 mois ont été consécutivement analysés en spectrophotométrie infra rouge. Le coefficient de corrélation l, évaluant la concordance entre la nature des calculs et des incrustations sur les sondes JJ a été estimé statistiquement à l'aide du logiciel SPSS 12.0 ( 0<l&lt;1 ; l=0 aucune concordance ; l=1 concordance parfaite).
Résultats : 45 hommes et 27 femmes avec 45,3 ans (29-70) d'âge moyen ont été inclus. Les sondes JJ avaient été mises en place pour: obstruction fébrile (N=52 ; 72%), crise hyperalgique (N=15 ; 21%) et altération de la fonction rénale (N=5 cas ; 7%). Les valeurs calculées de l étaient : 0,78 pour la concordance entre le composant majoritaire du calcul et celui de l'incrustation (N=72 ; p< 0.0005) ; 0,91 pour la concordance entre la nature de l'incrustation de la boucle supérieure et celle de la boucle inférieure de la sonde (N=30 ; p< 0.0005).
Conclusion : La nature de l'incrustation minérale des sondes JJ est un bon reflet de la lithogenèse. Il s'agit d'une méthode alternative que les urologues peuvent exploiter lorsqu'aucun calcul n'est disponible pour analyse spectrophotométrique.



La formation de calculs dans les reins et les voies excrétrices urinaires est un problème majeur de santé publique auquel les urologues sont régulièrement confrontés dans leur pratique [4, 8, 14]. Dans les pays industrialisés la prévalence dans la population générale des calculs urinaires varie entre 10 et 15% [2, 15]. Ils sont composés d'oxalate de calcium dans plus de 80 % des cas [8, 16]. Le taux de récidive après un premier épisode lithiasique symptomatique est d'au moins 50% [2]. Aux Etats-Unis, la lithiase rénale est responsable de 0,9% des hospitalisations avec une durée moyenne de séjour de 3 jours et un coût de 1,83 milliards de $ par an [12, 15]. Il est désormais admis que l'analyse spectrophotométrique infra-rouge (SPIR) d'un calcul est un élément fondamental pour la prise en charge médicale des patients [13, 18]. La compréhension des mécanismes de formation de la lithiase urinaire est essentielle pour tenter d'en réduire l'incidence, la morbidité et le coût [12, 13]. Une seule analyse SPIR du calcul est nécessaire au cours de l'histoire clinique des patients. En fonction de la nature du calcul, des mesures hygiéno-diététiques et médicamenteuses spécifiques peuvent être instaurées pour une prévention efficace des récidives [2]. En pratique, seulement un calcul sur deux est récupéré pour analyse morpho-constitutionnelle [2, 15]. Par conséquent, l'analyse SPIR est indisponible dans de nombreuses situations cliniques.

Au cours des vingt dernières années, l'utilisation des endoprothèses urinaires a connu un essor considérable en endo-urologie [3, 7, 9]. Les endoprothèses urinaires ont bouleversé la prise en charge des calculs en permettant de traiter en urgence l'obstruction rénale et de prévoir, dans un second temps, un traitement plus spécifique du calcul. Au contact des urines, l'endoprothèse urétérale se recouvre rapidement d'un biofilm et parfois d'incrustations minérales et/ou organiques [1, 3]. Ces incrustations peuvent être à l'origine de la formation de nouveaux calculs urinaires [1, 5]. Pour cette étude, nous avons souhaité comparer la composition des calculs à celle des incrustations des endoprothèses pour un même patient. Le but était de déterminer la valeur de ces incrustations pour la prédiction de la composition des calculs.

MATERIELS ET METHODES

Patients

Entre 2001 et 2003, tous les patients pour lesquels nous disposions d'un calcul urinaire et ayant nécessité la mise en place d'au moins une endoprothèse urétérale ont été consécutivement inclus. Les endoprothèses étaient toutes des sondes double J en polyuréthane, recouverte d'un film hydrophile (Charrière 7, longueur 24/28). Toutes les sondes JJ ont été mise en place dans le même centre sous anesthésie générale, par quatre opérateurs différents. L'ablation était réalisée sous anesthésie locale. Les sondes JJ étaient alors disposées pour séchage à l'air libre pendant 48 à 72 heures puis systématiquement analysée par SPIR.

Méthode d'analyse des calculs et des sondes

Tous les prélèvements ont fait l'objet d'une analyse morpho-constitutionnelle avec analyse SPIR à l'aide d'un spectrophotomètre IRTF Vector 22 de la société Bruker (Wissembourg, France). L'analyse a été réalisée selon la technique du pastillage en bromure de potassium à l'aide de moules à pastiller permettant de réaliser, selon l'abondance de l'échantillon à examiner, des pastilles standard de 13 mm de diamètre ou des micropastilles de 2 mm de diamètre [5].

Calculs

L'analyse des calculs comportait un examen morphologique de la surface puis de la section après coupe du calcul. Toutes les zones d'intérêt du calcul, en particulier la zone de nucléation, les couches internes et la partie externe du calcul étaient prélevées sous une loupe binoculaire et analysées séparément en infrarouge. La totalité du calcul ou une partie représentative de celui-ci était ensuite pulvérisée et un spectre infrarouge de cette poudre globale permettait de déterminer les proportions relatives de chaque constituant en cas de composition hétérogène.

Sondes

Les sondes ont été examinées à la loupe binoculaire pour détecter la présence de dépôts organiques (bio-film) et/ou d'incrustations minérales sur les différentes portions superficielles et internes. Une évaluation semi-quantitative des dépôts organiques et des incrustations minérales a été réalisée selon une échelle de 0 à 6 : (0) pas d'incrustation minérale, pas de biofilm ; (1) rares cristaux ou fin dépôt organique en petites plaques très localisées notamment au niveau de quelques orifices de la sonde ; (2) quelques cristaux ou fin film organique en nappes plus ou moins étendues ; (3) assez nombreux dépôts minéraux localement confluents ou film organique fin mais gainant toute une portion de la sonde, y compris sur ses parois internes et obstruant certains orifices de la sonde dans la portion considérée ; (4) nombreux dépôts minéraux confluents, mais peu épais ou film organique abondant gainant une portion de la sonde en surface comme en section et obstruant plus ou moins complètement les orifices de la sonde dans la portion considérée; (5) abondant dépôt minéral, localement épais (> 1 mm) moulant une portion de la sonde ou abondant film organique gainant à la fois la surface et les parois internes de la sonde et (6) calcul développé à l'extrémité ou autour du corps de la sonde (Figure 1).

Figure 1A : Vue macroscopique des incrustations au contact des sondes double J. Quelques cristaux ou fin film organique en nappes plus ou moins étendues (stade 2).
Figure 1B : Abondant dépôt minéral, localement épais (> 1 mm) moulant une portion de la sonde ou abondant film organique gainant à la fois la surface et les parois internes de la sonde : stade 5.
Figure 1C : Calcul développé à l'extrémité ou autour du corps de la sonde : stade 6.

Le bio-film et les incrustations minérales ont été évalués séparément. Lorsque la sonde ne comportait qu'un film protéique, celui-ci a été gratté en surface et sur les parois internes de la sonde pour l'analyse infrarouge. Lorsque la sonde comportait un dépôt minéral, celui-ci se développait toujours sur le bio-film. Les portions incrustées par ce dépôt ont fait l'objet d'une analyse infrarouge, le bio-film étant incorporé de facto dans l'échantillon prélevé. Lorsque la sonde supportait un véritable calcul, celui-ci a fait l'objet d'une analyse SPIR séquentielle depuis la zone de contact avec la sonde jusqu'à sa surface, une poudre globale du calcul étant ensuite réalisé pour l'évaluation des proportions des constituants en cas de mélange. Lorsque nous en avons eu l'opportunité, nous avons également analysé spécifiquement l'incrustation au niveau des extrémités rénale et vésicale des sondes pour les comparer.

Analyse statistique

La corrélation entre la composition globale du calcul et celle de l'incrustation de la sonde chez un même patient a été évaluée sans tenir compte des proportions de chaque élément. Ensuite, pour évaluer statistiquement la concordance entre la proportion de chaque constituant, le coefficient de corrélation kappa a été calculé (l) [17]. l est un indice de concordance qui évalue statistiquement la proportion de concordance entre deux variables en excluant mathématiquement la corrélation inhérente à la chance. La valeur de l est toujours inférieure ou égale à 1. La concordance a été évalué en fonction de la valeur de l selon cette échelle : faible concordance (l<0,4); concordance moyenne (0,4< l <0,6); bonne concordance (0,6< l <0,75); excellente concordance (l> 0,75); concordance parfaite (l=1). La valeur de l a été testée avec la valeur 0 (aucune concordance), le seuil de significativité a été p=0,05. Les analyses statistiques descriptives et analytiques ont été effectuées avec le logiciel SPSS 12.0.

Résultats

Patients

72 patients ont été inclus dans l'étude. L'âge moyen était 45,3 ans (29-70). Il y a eu 47 hommes (65%) et 25 femmes (35%). L'index de masse corporelle (IMC) moyen des patients était 26 (19-36). La mise en place des endoprothèses urinaires a toujours concerné un obstacle lithiasique pour trois indications : l'obstruction fébrile dans 52 cas (72%), la douleur résistante au traitement antalgique pharmacologique dans 15 cas (21%) ou l'altération de la fonction rénale dans 5 cas (7%). La durée moyenne de mise en place de la sonde double JJ a été de 55,5 jours (24-102). Les sondes double JJ étaient à droites dans 39 cas (54%) et à gauche dans 33 cas (46%). Le mode d'obtention des calculs urinaires a été réparti en quatre groupes : urétéroscopie 59% (n=42), néphrolithotomie percutané 25% (n=18), lithotritie extracorporelle 11% (n=8) et expulsion spontanée 5% (n=4). Un traitement antibiotique oral a été nécessaire pour 54 patients (75%) en raison d'une infection urinaire symptomatique alors qu'ils étaient porteurs de l'endoprothèse urétérale. La durée moyenne du traitement antibiotique a été de 9,2 jours (6-30).

Analyses Spectrophotométriques

Un total de 72 sondes et calculs urinaires ont été analysés. La répartition des incrustations sur les sondes en fonction de la classification décrite dans matériel et méthodes était : niveau 6 : 5 cas (7%) ; niveau 5 : 11 cas (15%) ; niveau 4 : 9 cas (12%) ; niveau 3 : 25 cas (35%) ; niveau 2 :13 cas (18%) et niveau 1 : 9 cas (13%). Pour 30 sondes, nous avons pu comparer la nature de l'incrustation de la boucle supérieure et de la boucle inférieure. La nature des principaux composants des calculs analysés et des sondes est rapportée dans le Tableau I.

Analyses Statistiques

63 % des calculs et des sondes avait une composition globale identique. Concernant les composants majoritaires du calcul et des incrustations, la valeur calculée de l pour la concordance était 0,78 (p< 0.0005 ; hypothèse nulle l=0). La valeur calculée de l pour la concordance entre les composants secondaires du calcul et des incrustations, était 0,61 (p< 0.0005 ; hypothèse nulle l=0). La valeur de l pour la concordance entre la nature des incrustations de la boucle supérieure et de la boucle inférieure de la sonde, était 0,91 (p< 0.0005 ; hypothèse nulle l=0).

Discussion

Notre étude confirme que les incrustations des sondes double J représentent un outil intéressant pour l'étude indirecte de la formation des calculs [9]. Les différents éléments biochimiques du calcul et des incrustations sont globalement identiques dans 63% des cas. Cette similitude de composition est particulièrement marquée pour le composant principal. L'analyse de la composition des calculs urinaires est un temps essentiel pour la prise en charge de la maladie lithiasique [2, 13, 19]. Cette analyse peut conduire à diverses méthodes de prévention de la récidive incluant règles hygiéno-diététiques et/ou traitement médicamenteux [14]. Les calculs ne sont pas toujours disponibles pour analyse SPIR, car de façon générale ils ne sont récupérés que dans la moitié des cas [9, 15]. Au cours de leur histoire clinique, les patients lithiasiques peuvent être traités de façon temporaire par des sondes double JJ dont la composition des incrustations est très proche de celle du calcul (l à 0,78 et 0,61). Lorsque l'urologue est amené à prendre en charge un patient pour lequel il ne dispose pas d'analyse de calcul, si celui-ci est porteur d'une sonde double J, nous pensons qu'il est légitime d'envoyer cette sonde pour analyse SPIR afin de déterminer indirectement la nature du calcul. Nous avons utilisé l'analyse SPIR comme méthode d'analyse des calculs et des sondes car il s'agit de la méthode de référence [5, 6]. Nos résultats sont identiques à ceux de l'équipe de Bariol qui n'avait pas utilisé une méthode d'analyse aussi précise [1]. La méthode SPIR nous a permis d'analyser toutes les sondes JJ bien que, dans 12% des cas, le film protéique n'a pas eu valeur d'incrustation. Le contact prolongé (55,5 jours) des sondes avec les urines a favorisé la formation d'un matériel systématiquement exploitable en SPIR [6]. La durée moyenne d'implantation des endoprothèses a été relativement longue (55.5 jours) : ceci est lié à l'organisation pratique propre à notre institution et en particulier à l'importante activité lithiase et à la disponibilité du bloc opératoire. Ces durées prolongées ne reflètent pas forcément la prise en charge classique des calculs urinaires et nos conclusions seraient peut être différentes si l'implantation était beaucoup plus courte. La nature de la sonde est un autre facteur capable d'influencer le niveau et la vitesse de l'incrustation [1, 3]. Le polyuréthane de nos sondes a souvent été incriminé comme facteur prédisposant à l'incrustation [1, 3]. Dans la littérature, le nombre de sondes non-interprétables en analyse est inférieur à 15% [6, 9]. L'infection bactérienne chronique est un élément qui favorise également l'incrustation des sondes double J [1, 10]. En quelques heures, les bactéries colonisent la sonde. Elles forment un agrégat puis un bio film résistant aux défenses immunitaires [1, 10]. L'antibioprophylaxie est inefficace pour éradiquer les bactéries adhérentes à la sonde. L'existence chronique des bactéries n'a pas profondément modifié la nature des incrustations par rapport à celle des calculs de nos patients. Contrairement à l'équipe de Bariol [1], nous avons constaté la présence de struvite sur nos sondes malgré le traitement antibiotique. Un autre résultat à souligner est que les incrustations se constituent a priori de façon homogène sur toute la longueur de la sonde puisque leur nature n'a pas varié entre les extrémités proximale et distale. On peut donc utiliser n'importe quelle zone d'incrustation de la sonde pour prédire la nature du calcul en analyse SPIR.

L'analyse morpho-constitutionnelle des calculs urinaires reste actuellement la méthode de référence pour en déterminer la composition chimique. Les données radiologiques sont encore en cours d'évaluation dans cette indication [11]. Les méthodes radiologiques utilisent l'aspect et la morphologie des calculs pour les corréler au diagnostic étiologique. L'atténuation des unités Hounsfield pour établir la composition des calculs est une des voies de recherche en cours. Les résultats préliminaires de ces travaux sont prometteurs [11]. Toutefois, ces méthodes expérimentales ne sont pas encore validées et sont nettement moins performantes que l'analyse SPIR.

Conclusion

La nature des incrustations des endoprothèses urétérales est un bon reflet de la lithogenèse pour un patient lithiasique. Le mécanisme infectieux et leur localisation sur la sonde n'ont pas altéré la nature des incrustations par rapport à celle du calcul urinaire. L'analyse des incrustations des endoprothèses en SPIR est un moyen fiable et une solution alternative pour déterminer indirectement la nature des calculs dans les situations cliniques où l'on ne dispose pas de calcul urinaire.

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