Comparaison des matériaux de lentilles intraoculaires (LIO)

Points clés en un coup d’œil

Points essentiels de cette maladie

• Les matériaux de lentille intraoculaire (LIO) comprennent l’acrylique hydrophobe, l’acrylique hydrophile, le silicone, le PMMA et le collamer.
• La lentille intraoculaire (LIO) en acrylique hydrophobe est actuellement la plus largement utilisée, avec un faible taux d’opacification capsulaire postérieure (OCP).
• Chaque matériau diffère par son indice de réfraction, sa teneur en eau, sa biocompatibilité et son profil de complications, nécessitant un choix adapté à chaque cas.
• Le principal inconvénient des LIO en acrylique hydrophobe est le glistening (microvacuoles), mais son impact sur la fonction visuelle est rare.
• Les LIO en acrylique hydrophile sont très flexibles et adaptées aux incisions ultra-petites, mais présentent un taux d’OCP plus élevé et un risque de calcification.
• Le design à bord carré, quel que soit le matériau, inhibe la prolifération des cellules épithéliales du cristallin et contribue à réduire l’OCP.
• Le choix de la LIO doit tenir compte de la possibilité future d’une vitrectomie ou de la présence d’uvéite.

1. Comparaison des matériaux de lentilles intraoculaires (LIO)

Une lentille intraoculaire (LIO) est une lentille artificielle insérée après l’ablation du cristallin opacifié lors de la chirurgie de la cataracte. En 1949, Harold Ridley a implanté la première LIO en polyméthacrylate de méthyle (PMMA) chez l’homme. Depuis, les matériaux et les conceptions des LIO ont considérablement évolué.

Les principaux matériaux de LIO actuellement disponibles sont les suivants :

• Acrylique hydrophobe : introduit en 1993. C’est actuellement le matériau le plus largement utilisé.
• Acrylique hydrophile : à haute teneur en eau et très flexible. Adapté à la chirurgie de la cataracte par micro-incision.
• Silicone : a une longue histoire en tant que LIO pliable.
• PMMA : premier matériau de LIO. Rigide et non pliable.
• Collamer : copolymère contenant du collagène. Principalement utilisé pour les lentilles intraoculaires à chambre postérieure (ICL).
• Copolymère PEG-PEA/HEMA/styrène : nouveau matériau combinant des propriétés hydrophiles et hydrophobes.

Les IOL pliables (silicone, acrylique) ont largement remplacé les IOL rigides en PMMA car elles peuvent être insérées par une petite incision ¹⁾. Le chirurgien doit choisir en comprenant les avantages et les inconvénients de chaque matériau ¹⁾.

2. Caractéristiques et classification des matériaux d’IOL

Propriétés physiques et optiques

Les matériaux d’IOL sont classés selon des propriétés telles que le nombre d’Abbe, l’indice de réfraction, la teneur en eau (hydrophilie) et la température de transition vitreuse.

Propriété	Définition	Signification clinique
Indice de réfraction	Mesure de la déviation de la lumière	Plus il est élevé, plus la lentille peut être fine
Nombre d’Abbe	Mesure de la dispersion chromatique	Plus il est élevé, moins il y a d’aberration chromatique
Teneur en eau	Capacité de rétention d’eau	Plus elle est élevée, moins il y a de glistening

L’indice de réfraction du cristallin naturel est de 1,4 et son nombre d’Abbe est de 47. Plus l’indice de réfraction est élevé, plus l’IOL peut être conçue fine pour une même puissance, ce qui est avantageux pour l’insertion par petite incision. En revanche, l’augmentation de l’indice de réfraction réduit le nombre d’Abbe et accroît l’aberration chromatique.

Biocompatibilité

La biocompatibilité se divise en biocompatibilité capsulaire et biocompatibilité uvéale.

• Biocompatibilité capsulaire : désigne l’interaction entre l’IOL et les cellules épithéliales du cristallin (LEC) résiduelles. Elle est impliquée dans l’opacification capsulaire antérieure (OCA) et postérieure (OCP).
• Biocompatibilité uvéale : désigne la capacité à éviter la réaction immunitaire de l’iris, du corps ciliaire et de la choroïde antérieure.

Hydrophobicité et angle de contact

L’hydrophilie ou l’hydrophobicité de la surface de l’IOL est mesurée par l’angle de contact. Plus l’angle de contact est grand, plus le matériau est hydrophobe. Les matériaux hydrophobes ont tendance à adhérer davantage à la capsule postérieure, réduisant l’espace de migration des LEC et inhibant ainsi l’OCP.

3. Caractéristiques de chaque matériau d’IOL

Acrylique hydrophobe

C’est actuellement le matériau d’IOL le plus utilisé dans le monde. Il est composé d’un copolymère réticulé d’ester acrylique et d’autres comonomères.

• Indice de réfraction : élevé, de 1,47 à 1,56. Permet une conception fine.
• Teneur en eau : faible, de 0,1 à 0,5 %.
• Température de transition vitreuse : 16 à 55 °C.
• OCP : faible incidence en combinaison avec des bords carrés¹⁾. Il adhère à la capsule postérieure via la liaison à la fibronectine et inhibe la migration des LEC.
• Glistening : microvacuoles remplies de liquide apparaissant à l’intérieur de l’IOL. Plus fréquent dans les matériaux à faible teneur en eau, mais rarement significatif pour la fonction visuelle ou nécessitant une explantation¹⁾.

Le Cataract PPP (2021) de l’AAO indique que les IOL en acrylique hydrophobe à bord carré sont parmi les matériaux présentant les taux les plus bas de PCO et de capsulotomie postérieure au Nd:YAG¹⁾.

À propos des IOL filtrant la lumière bleue

Les IOL teintées (filtre lumière bleue) étaient censées protéger la macula, mais une revue systématique Cochrane de 2018 n’a montré aucun effet protecteur clair¹⁾. En revanche, aucun effet négatif sur la vision des couleurs n’a été observé.

Acrylique hydrophile

Ce matériau est dérivé du PMMA avec l’ajout de groupes hydroxyle, et l’incorporation de HEMA (hydroxyéthylméthacrylate) lui confère de la flexibilité.

• Indice de réfraction : faible, de 1,40 à 1,43. La lentille est plus épaisse.
• Teneur en eau : élevée, de 18 à 38 %.
• Éblouissement : faible incidence.
• PCO : incidence plus élevée qu’avec le silicone ou l’acrylique hydrophobe¹⁾. On pense que le gonflement rend difficile le maintien d’un bord postérieur tranchant.
• Calcification : les dépôts de calcium et de phosphate qui posaient problème dans les anciennes générations ont été améliorés dans les nouvelles. Cependant, si de l’air ou du gaz pénètre dans l’œil lors d’une greffe de cornée (DSEK/DMEK) ou d’une vitrectomie, un risque de calcification apparaît ; il est donc préférable d’éviter ces IOL dans les yeux où ces interventions sont prévues¹⁾.

Très flexibles, elles peuvent être insérées par une incision d’environ 1,8 mm, ce qui est avantageux pour la chirurgie de la cataracte par micro-incision (MICS).

Une étude prospective portant sur 86 yeux atteints de pseudo-exfoliation a montré que les IOL en acrylique hydrophile présentaient la plus faible prolifération des cellules épithéliales du cristallin et une excellente biocompatibilité capsulaire, mais davantage de dépôts de débris en surface et le taux de PCO le plus élevé, avec une biocompatibilité uvéale inférieure.

Silicone

Polymère synthétique constitué d’une structure répétitive de liaisons silicium-oxygène.

• Indice de réfraction : 1,43. Inférieur à celui de l’acrylique, donc plus épais à puissance égale.
• Teneur en eau : 0,38 %.
• Angle de contact : 97 à 120°. Forte hydrophobicité.
• Température de transition vitreuse : -120 à -90 °C.
• PCO : Les cellules épithéliales du cristallin (LEC) adhèrent difficilement et, grâce à son bord carré le plus tranchant, certaines études rapportent un taux de PCO plus faible que l’acrylique hydrophobe en utilisation à long terme (plus de 6 ans).
• Inconvénients : Les bactéries, les cellules et l’huile de silicone adhèrent facilement. Peut s’embuer par condensation pendant la vitrectomie, donc à utiliser avec prudence dans les yeux diabétiques ¹⁾. À éviter dans les yeux avec huile de silicone ¹⁾.

Q Dans quelles situations faut-il éviter un IOL en silicone ?

A

Éviter l’utilisation dans les cas où de l’huile de silicone ou du gaz expansible peut pénétrer dans le segment postérieur ¹⁾. De même dans les yeux à haut risque de vitrectomie future, comme la rétinopathie diabétique proliférante sévère.

PMMA

Premier matériau utilisé pour les IOL, il présente une excellente tolérance tissulaire et une stabilité à long terme.

• Indice de réfraction : 1,49. Haute transparence optique.
• Teneur en eau : 0,4 à 0,8 %.
• Angle de contact : 65 à 71°.
• Température de transition vitreuse : 105 à 113 °C.
• Inconvénients : Rigide et non pliable. Nécessite une incision de 5,5 à 6 mm pour l’insertion, ce qui peut provoquer un astigmatisme postopératoire et un retard de cicatrisation.
• Complications : À long terme, une dégénérescence en flocon de neige (indication d’explantation de l’IOL) peut survenir. En raison de son hydrophobicité, il peut adhérer aux cellules endothéliales cornéennes pendant l’implantation et provoquer des lésions endothéliales.

Actuellement, il est utilisé de manière limitée, par exemple pour les IOL à fixation sclérale lorsque la fixation dans le sac capsulaire est impossible.

Collamer

C’est un copolymère de HEMA (hydroxyéthylméthacrylate) et de collagène porcin, principalement utilisé comme lentille intraoculaire à chambre postérieure chez les patients phaques (ICL).

• Indice de réfraction : 1,44.
• Teneur en eau : 40 %.
• Caractéristiques : Disponible en versions sphérique et torique dans la famille de lentilles EVO à chambre postérieure pour patients phaques. Approuvé par la FDA américaine en 2022. Grâce à la conception à trou central (port central), l’iridotomie périphérique (PI) auparavant nécessaire n’est plus requise.
• Indications : Âge 21-45 ans, myopie avec équivalent sphérique de -3,0 à -20,0 D, profondeur de chambre antérieure ≥ 3,0 mm, cas stables avec changement réfractif ≤ 0,5 D sur un an.
• Voute (vault) : Distance entre la face postérieure de la lentille à chambre postérieure pour patients phaques et la face antérieure du cristallin. La plage optimale est de 50 à 150 % de l’épaisseur cornéenne centrale (250-900 µm). Une voute trop basse augmente le risque de cataracte sous-capsulaire antérieure, une voute trop haute augmente le risque de glaucome par fermeture de l’angle.

Copolymère PEG-PEA/HEMA/styrène

C’est un matériau IOL de nouvelle génération combinant des propriétés hydrophiles et hydrophobes. Il est utilisé dans l’IOL enVista MX60.

• Composition : PEG-PEA 40 %, HEMA 30 %, styrène 26 %, EG-DMA 4 %.
• Indice de réfraction : 1,54.
• Teneur en eau : 4-5 %.
• Dureté : 1,8 MPa.
• Caractéristiques : Le PEG-PEA confère l’hydrophobie, tandis que le HEMA confère l’hydrophilie. Aucun glistening ne se produit, et les taux d’OPC et de capsulotomie postérieure au Nd:YAG seraient faibles.

Acrylique hydrophobe

Le plus largement utilisé : matériau standard actuel des IOL.

Taux de PCO : faible avec des bords carrés.

Glistening : principal inconvénient mais rarement impact sur la vision.

Acrylique hydrophile

Excellente flexibilité : peut être inséré par une incision d’environ 1,8 mm.

Taux de PCO : plus élevé que les autres matériaux.

Risque de calcification : attention après injection d’air ou de gaz.

Silicone

Taux de PCO à long terme : certaines études rapportent un taux inférieur à celui de l’acrylique hydrophobe.

Attention : éviter en cas d’utilisation d’huile de silicone ou de gaz.

Condensation : possibilité de buée pendant la chirurgie du vitré.

4. Matériaux des lentilles intraoculaires et cataracte secondaire

L’opacification de la capsule postérieure (PCO) est la complication à long terme la plus fréquente après une chirurgie de la cataracte, avec un taux d’incidence rapporté de 5 à 54 % ¹⁾. Elle est traitée par capsulotomie postérieure au laser Nd:YAG, mais le matériau de l’IOL et le design du bord influencent considérablement le taux d’incidence.

Caractéristiques de la PCO selon le matériau

• Acrylique hydrophobe : en combinaison avec un bord carré, il présente le taux de PCO le plus bas¹⁾.
• Acrylique hydrophile : le taux de PCO est plus élevé qu’avec le silicone ou l’acrylique hydrophobe¹⁾.
• Silicone : les cellules épithéliales du cristallin (LEC) adhèrent moins facilement, et le taux de PCO à long terme est faible.
• PMMA : avec les implants en hydrogel, le taux de PCO a tendance à être élevé.

Importance du design du bord

Une méta-analyse de 2013 (9 essais contrôlés randomisés) et plusieurs études longitudinales ont montré que les implants hydrophobes à bord carré présentent des taux de PCO et de capsulotomie postérieure au Nd:YAG plus faibles que les implants hydrophiles à bord carré¹⁾. Les implants en acrylique, PMMA et silicone à bord carré sont rapportés comme équivalents en termes de nécessité de capsulotomie postérieure au Nd:YAG (niveau de preuve I+, recommandation forte)¹⁾.

Cependant, un essai randomisé suggère que l’effet protecteur des lentilles hydrophobes à bord carré pourrait ne faire que « retarder » l’apparition de la PCO par rapport aux implants en silicone et PMMA à bord arrondi après 12 ans¹⁾.

Q Quel matériau d'implant est le moins susceptible de provoquer une PCO ?

A

Les implants en acrylique hydrophobe à bord carré présentent actuellement le taux de PCO le plus bas¹⁾. Le design du bord est aussi important que le matériau, et un bord carré contribue à la suppression de la PCO quel que soit le matériau.

5. Choix du matériau de l’implant et précautions

Le choix de l’implant se fait en fonction des caractéristiques de chaque matériau et de la situation individuelle du patient.

Principes généraux du choix du matériau

• Chirurgie standard de la cataracte : l’implant en acrylique hydrophobe est le premier choix¹⁾.
• Chirurgie par micro-incision (MICS) : un implant en acrylique hydrophile peut être approprié dans certains cas.
• Risque futur de vitrectomie : éviter les implants en silicone¹⁾. Choisir un implant en acrylique hydrophobe.
• Œil prévu pour une greffe de cornée : Les IOL en acrylique hydrophile présentent un risque de calcification et doivent être évitées¹⁾.
• Œil avec uvéite : Les IOL en acrylique ou en PMMA à modification de surface héparine (HSM) sont associées à un meilleur pronostic visuel¹⁾. Des résultats supérieurs ont été rapportés par rapport aux IOL en PMMA non HSM ou en silicone.

Situation clinique	Matériau recommandé	Matériau à éviter
Chirurgie standard	Acrylique hydrophobe	—
Risque de vitrectomie	Acrylique hydrophobe	Silicone
Greffe de cornée prévue	Acrylique hydrophobe	Acrylique hydrophile
Uvéite	Acrylique, PMMA HSM	PMMA non HSM, Silicone

Points d’attention dans le choix du matériau de la LIO

• Les LIO en acrylique hydrophile présentent un risque de calcification après une chirurgie avec injection d’air ou de gaz dans l’œil (vitrectomie, DSEK, DMEK, etc.) ¹⁾. Dans les yeux à risque de lésion endothéliale cornéenne, un autre matériau doit être choisi.
• Les LIO en silicone, en présence d’huile de silicone dans le segment postérieur, peuvent voir l’huile adhérer et provoquer une opacification ¹⁾.
• Bien que rare, l’explanation d’une LIO en acrylique hydrophobe due à un glistening a été rapportée ¹⁾.
• Les LIO en acrylique monopièce ont été associées au syndrome uvéite-glaucome-hyphéma (UGH) ¹⁾.

Q Quel matériau de LIO convient aux patients atteints d'uvéite ?

A

Les LIO en acrylique (notamment hydrophobe) ou en PMMA modifié en surface par héparine sont associées à de bons résultats ¹⁾. Le contrôle préopératoire de l’uvéite et le diagnostic de cyclite hétérochromique de Fuchs sont également des facteurs de bon pronostic.

6. Propriétés physiques et conception optique des matériaux de LIO

Indice de réfraction et aberration chromatique

L’indice de réfraction d’une LIO dépend de la composition chimique du matériau. L’ajout d’halogènes, de groupes aromatiques ou de soufre augmente l’indice de réfraction. L’indice de réfraction et l’épaisseur de la LIO sont inversement corrélés : un matériau à indice élevé permet une conception plus fine.

L’aberration chromatique dans l’œil pseudophaque est déterminée par le nombre d’Abbe du matériau de la LIO. Le nombre d’Abbe des matériaux de LIO varie de 37 à 55. L’aberration chromatique affecte également la sensibilité au contraste et l’emmétropisation.

Température de transition vitreuse

La température de transition vitreuse est la température à laquelle un polymère passe d’un état vitreux rigide à un état caoutchouteux flexible. Les LIO sont conçues avec une température de transition vitreuse inférieure à la température physiologique du corps (37 °C) et à la température ambiante. Si elle dépasse la température corporelle, le cristallin ne se déploie pas correctement dans l’œil.

LIO asphérique

Les LIO sphériques présentent une aberration sphérique positive qui, ajoutée à l’aberration sphérique positive de la cornée, augmente l’aberration totale de l’œil. Le cristallin des jeunes a une aberration sphérique négative qui compense cela, mais avec l’âge, l’aberration sphérique du cristallin devient positive.

Les lentilles intraoculaires asphériques sont conçues pour faire converger les rayons périphériques et paraxiaux en un même point en modifiant la courbure de chaque surface réfractive. Aujourd’hui, la plupart des LIO adoptent une conception asphérique. La réduction de l’aberration sphérique améliore la sensibilité au contraste, mais l’excentration ou l’inclinaison peut augmenter l’aberration comatique. Dans les cas où la fixation de la LIO est instable, une LIO sphérique peut être plus appropriée.

LIO teintées

Les LIO non teintées absorbant les UV traditionnelles transmettent beaucoup de lumière à courte longueur d’onde. Les LIO teintées ont une transmission spectrale proche de celle du cristallin humain et sont censées protéger la rétine des dommages lumineux. Autrefois uniquement en PMMA, des modèles pliables sont désormais disponibles.

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7. Recherches récentes et perspectives d’avenir (rapports en phase de recherche)

Pour les patients : veuillez lire attentivement

Les informations suivantes concernent des recherches en cours ou des essais cliniques, et ne font pas partie des traitements standard disponibles dans les hôpitaux généraux. Elles sont destinées aux professionnels comme référence sur les développements médicaux futurs.

Développement de matériaux hybrides hydrophiles/hydrophobes

Le développement de nouveaux matériaux équilibrant de manière optimale les propriétés hydrophiles et hydrophobes progresse, comme en témoigne le copolymère PEG-PEA/HEMA/styrène (enVista MX60). L’objectif est de surmonter les défauts inhérents aux matériaux traditionnels, tels que le glistening dans les acryliques hydrophobes et la PCO/calcification dans les acryliques hydrophiles.

Techniques de modification de surface des LIO

Les LIO en PMMA à modification de surface par héparine (HSM) ont montré de bons résultats dans les yeux uvéitiques ¹⁾, et l’amélioration de la biocompatibilité par modification de surface est considérée comme une orientation importante pour le développement futur des LIO. Des recherches sont en cours sur le revêtement de surface et la nanostructuration pour inhiber l’adhésion des cellules épithéliales du cristallin et la formation de biofilms.

Surmonter la calcification des LIO

La calcification des LIO en acrylique hydrophile pose problème, en particulier après une greffe endothéliale cornéenne ou une vitrectomie. Les nouvelles générations de LIO en acrylique hydrophile auraient un risque de calcification réduit, mais le problème n’est pas complètement résolu. Des recherches sont menées sur l’amélioration de la composition du matériau et les traitements de surface pour augmenter la résistance à la calcification.

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8. Références

1. American Academy of Ophthalmology. Cataract in the Adult Eye Preferred Practice Pattern. Ophthalmology. 2022;129:P1-P126.