Les dispositifs viscoélastiques ophtalmiques (ophthalmic viscosurgical device, OVD) sont des solvants auxiliaires chirurgicaux utilisés en chirurgie intraoculaire pour maintenir l’espace, protéger l’endothélium cornéen, prévenir le dessèchement cornéen et faciliter la coloration. Initialement considérés comme de simples adjuvants chirurgicaux, ils ont évolué avec le développement de formulations aux propriétés diverses pour être traités comme des instruments chirurgicaux, et sont maintenant appelés collectivement substances viscoélastiques.
L’histoire de l’utilisation ophtalmique de l’acide hyaluronique commence en 1934 lorsque Karl Meyer et John Palmer ont isolé l’acide hyaluronique du corps vitré bovin 1). En 1979, les Drs. Robert Stegmann et David Miller ont utilisé pour la première fois cliniquement de l’hyaluronate de sodium à 1% lors d’une chirurgie de la cataracte 1). De 1980 à 1983, Pharmacia a obtenu l’approbation de la FDA américaine et a lancé le produit sur le marché mondial, révolutionnant la chirurgie moderne de la cataracte 1).
Actuellement, au Japon, l’hyaluronate de sodium est principalement utilisé comme substance viscoélastique, et le sulfate de chondroïtine sodique comme agent combiné. L’hyaluronate de sodium est un glycosaminoglycane avec une structure à longue chaîne de disaccharides répétés de N-acétylglucosamine et d’acide glucuronique. C’est une substance naturelle présente dans les tissus conjonctifs, la peau, le corps vitré, le cartilage et le liquide synovial du corps.
En raison de l’importance de leur rôle, les substances viscoélastiques sont passées du statut de simples solvants auxiliaires chirurgicaux à celui d’instruments chirurgicaux. Étant donné leur impact significatif sur la sécurité et l’efficacité de la chirurgie de la cataracte, le chirurgien doit choisir la substance viscoélastique en comprenant parfaitement ses propriétés.
L’utilisation chirurgicale des substances viscoélastiques est déterminée par leurs propriétés physiques. Les quatre propriétés suivantes sont directement liées à leur utilisation en chirurgie.
Viscosité
Viscosité : représente la résistance à l’écoulement d’une substance. Plus le poids moléculaire et la concentration sont élevés, plus la viscosité est élevée. Les substances viscoélastiques à haute viscosité ont un meilleur effet de déplacement des tissus et sont moins facilement évacuées de la chambre antérieure.
Pseudoplasticité
Pseudoplasticité : propriété par laquelle la viscosité change en fonction du taux de cisaillement. Au repos, elle présente une viscosité élevée, mais sous un taux de cisaillement élevé (comme lors de la manipulation d’instruments), la viscosité diminue, facilitant l’injection et l’évacuation. L’hyaluronate de sodium possède des propriétés de fluide non newtonien, et plus la chaîne moléculaire est longue, plus le changement de pseudoplasticité est important.
Élasticité
Élasticité : capacité à retrouver sa forme initiale après déformation. Plus l’élasticité est élevée, meilleure est la capacité de maintien de l’espace. Toutes les substances viscoélastiques restaurent la forme cornéenne et la chambre antérieure après l’insertion et le retrait des instruments.
Pouvoir de revêtement
Pouvoir de revêtement (Coatability) : déterminé par la tension superficielle et l’angle de contact. Plus la tension superficielle est faible et l’angle de contact petit, plus le pouvoir de revêtement est élevé, offrant une meilleure protection tissulaire, mais rendant l’élimination intraoculaire plus difficile.
Les substances viscoélastiques sont classées en quatre catégories selon l’indice de cohésion-dispersion (CDI).
| Classification | Indice de cohésion-dispersion | Viscosité | Produits représentatifs (Japon) |
|---|---|---|---|
| Cohésif | ≥30% asp/mmHg | Élevé (haut poids moléculaire) | Opégan® Hi, Hylon® |
| Dispersif | <30% asp/mmHg | Faible (bas poids moléculaire) | Viscoat®, Shellgan® |
| Dispersif à haute viscosité | Intermédiaire | Moyen à élevé | DiscoVisc® |
| Adaptatif visqueux | ≥30% asp/mmHg | Très élevé | Hylon V® |
Le composant principal est l’hyaluronate de sodium à 1 %. Les chaînes moléculaires sont longues et s’enchevêtrent les unes dans les autres, offrant une élasticité et une cohésion élevées. Lorsque la pression d’aspiration augmente, elles ont tendance à être évacuées en masse (comparées à des spaghettis). Elles sont classées en types à faible poids moléculaire, moyen poids moléculaire et haut poids moléculaire, avec des propriétés différentes.
Un représentant typique est une combinaison d’hyaluronate de sodium à 3 % et de sulfate de chondroïtine sodique à 4 %. Les molécules à chaîne courte ont une faible viscosité et un haut pouvoir de revêtement. Sous un taux de cisaillement élevé, elles se dispersent et recouvrent finement l’endothélium cornéen (comparées à des macaronis). L’indice de cohésion-dispersion est très faible, environ 1/10 de celui des types cohésifs, et elles sont difficiles à éliminer même lorsque la pression d’aspiration augmente. En raison des groupes sulfate, elles sont chargées négativement et ont tendance à adhérer aux cellules endothéliales cornéennes chargées positivement. Cependant, comme elles adhèrent aux tissus intraoculaires, leur élimination complète est difficile, et leur rétention présente un risque d’augmentation de la pression intraoculaire 1).
Produit représentatif : Healon V® (hyaluronate de sodium de haut poids moléculaire à 2,3 %). L’indice de cohésion-dispersion est très élevé, supérieur à 70, et les chaînes moléculaires sont encore plus enchevêtrées que dans les types cohésifs de haut poids moléculaire, offrant une élasticité et une cohésion élevées. Une caractéristique est qu’elles sont éliminées brusquement lorsque la pression d’aspiration dépasse un seuil (pseudo-dispersivité). À un débit de perfusion inférieur à 25 mL/min, elles présentent une cohésion élevée et une capacité de maintien de l’espace élevée ; à un débit de perfusion supérieur à 25 mL/min, elles sont facilement aspirées et éliminées 1).
Produit représentatif : DisCoVisc® (hyaluronate de sodium de faible poids moléculaire à 1,65 % + sulfate de chondroïtine sodique à 4 %). Il possède un indice de cohésion-dispersion intermédiaire entre les types cohésifs et dispersifs, offrant une facilité d’élimination de la chambre antérieure similaire aux types cohésifs et une protection de l’endothélium cornéen similaire aux types dispersifs.
Le rôle des substances viscoélastiques à chaque étape de la chirurgie de la cataracte (phacoémulsification) est le suivant.
Après la création de l’incision, l’humeur aqueuse est complètement remplacée par une substance viscoélastique pour former la chambre antérieure. Pendant la capsulotomie antérieure, la substance viscoélastique maintient la forme en dôme de la cornée et la profondeur de la chambre antérieure, stabilisant la surface du cristallin antérieur, réduisant ainsi la probabilité que l’incision s’étende vers la périphérie. Une substance viscoélastique à haute viscosité et haute élasticité sous un faible taux de cisaillement est idéale.
Pendant la phacoémulsification, la profondeur de la chambre antérieure est maintenue par la pression d’infusion, mais l’endothélium cornéen est vulnérable aux dommages causés par l’énergie ultrasonique et les turbulences du fluide. Des substances viscoélastiques à haute couverture (protection endothéliale) et à haute élasticité (absorption des vibrations) sont nécessaires, et les substances viscoélastiques dispersives sont appropriées.
Avant de retirer la pièce à main ultrasonique de la chambre antérieure, l’injection simultanée de substance viscoélastique par la port latérale empêche un collapsus soudain de la chambre antérieure et prévient les dommages à la capsule postérieure, à l’iris et aux tissus cornéens. Dans les cas de faible densité cellules endothéliales cornéennes, la substance viscoélastique empêche le contact direct des fragments nucléaires avec l’endothélium cornéen (technique de la coque molle).
Après avoir suffisamment abaissé la capsule postérieure pour gonfler le sac capsulaire, le cristallin artificiel est inséré. Sous faible taux de cisaillement lorsque le cristallin est immobile, un agent à haute viscosité protège l’endothélium de la compression du cristallin et offre un effet amortisseur lors du déploiement du cristallin plié. Les substances viscoélastiques cohésives de haut poids moléculaire sont appropriées.
Après l’insertion du cristallin artificiel, la substance viscoélastique restant dans la chambre antérieure est retirée par irrigation-aspiration. En particulier, si la substance viscoélastique persiste derrière le cristallin, les bactéries peuvent s’y fixer facilement, provoquant une endophtalmie postopératoire. Il est nécessaire de nettoyer directement la face postérieure en insérant la pièce à main d’irrigation-aspiration derrière le cristallin (technique « behind-the-lens »).
Le taux de perte de cellules endothéliales cornéennes après une chirurgie de la cataracte est rapporté entre 4 et 25 %, et la cause principale est le traumatisme mécanique causé par les instruments chirurgicaux, les fragments nucléaires et le cristallin artificiel 2). Les substances viscoélastiques sont le principal moyen de réduire ce traumatisme.
Hsiao et al. (2023) ont réalisé une revue systématique et une méta-analyse de 12 essais contrôlés randomisés de 2000 à 2020, comparant les substances viscoélastiques combinant sulfate de chondroïtine et acide hyaluronique (VISCOAT®, DuoVisc®, DisCoVisc®) avec les substances viscoélastiques à base d’acide hyaluronique seul ou les produits à base d’hydroxypropylméthylcellulose 2).
Selon une méta-analyse utilisant un modèle à effets aléatoires, la substance viscoélastique combinant sulfate de chondroïtine et acide hyaluronique a montré un taux de diminution de la densité des cellules endothéliales cornéennes significativement plus faible à 3 mois postopératoire par rapport à la substance viscoélastique à base d’acide hyaluronique seul (différence moyenne : -4,10 % ; IC à 95 % : -5,81 à -2,40 ; p < 0,0001 ; 9 études)2). Une différence significative a également été observée par rapport aux produits à base d’hydroxypropylméthylcellulose (différence moyenne : -6,47 % ; IC à 95 % : -10,41 à -2,52 ; p = 0,001 ; 2 études)2).
Concernant le changement d’épaisseur cornéenne (24 heures postopératoires), la substance viscoélastique combinant sulfate de chondroïtine et acide hyaluronique a montré un gonflement cornéen significativement plus faible par rapport à la substance viscoélastique à base d’acide hyaluronique seul (différence moyenne : -3,22 % ; IC à 95 % : -6,24 à -0,20 % ; p = 0,04 ; 4 études)2).
On pense que le sulfate de chondroïtine sodique forme une triple charge négative avec l’acide hyaluronique-sulfate de chondroïtine, favorisant l’attraction moléculaire vers le tissu endothélial cornéen, ce qui constitue le mécanisme de l’effet de revêtement et de protection endothéliale supérieur2).
En principe, les substances viscoélastiques cohésives sont choisies pour le maintien de l’espace, et les substances dispersives pour la protection de l’endothélium cornéen. Dans les cas à haut risque tels que la cataracte à noyau dur ou la dystrophie endothéliale cornéenne, la technique de la coque molle combinant les deux est particulièrement efficace. En chirurgie du glaucome, les substances viscoélastiques cohésives sont considérées comme avantageuses en termes de facilité d’élimination par lavage de la chambre antérieure.
Il s’agit d’une méthode de combinaison représentative décrite par Steve Arshinoff en 19991). Au début de l’intervention, une substance viscoélastique dispersive est injectée dans la chambre antérieure pour former une masse sur la face antérieure du cristallin, puis une substance viscoélastique cohésive est injectée au centre derrière la masse dispersive. Cela pousse la substance dispersive vers le haut et l’extérieur, formant une couche lisse contre les cellules endothéliales cornéennes. Pendant la phacoémulsification et l’aspiration/irrigation, la substance cohésive à haute viscosité est rapidement éliminée, tandis que la substance dispersive à faible viscosité reste comme couche protectrice pour l’endothélium.
En particulier dans les cas de noyau dur, il a été démontré que cette technique réduit la perte de cellules endothéliales cornéennes postopératoire par rapport à l’utilisation seule d’une substance cohésive ou dispersive1).
Le syndrome de flaccidité irienne peropératoire (IFIS) est une complication bien connue associée à l’utilisation d’alpha-bloquants (comme la tamsulosine) pour le traitement de la prostate1). La diminution du tonus musculaire irien entraîne un myosis et un prolapsus irien. La substance viscoélastique adaptative (Healon V®) permet de dilater mécaniquement la pupille (dilatation pupillaire viscoélastique) et de stabiliser l’iris, aidant à prévenir son prolapsus par l’incision1).
Dans les cas plus difficiles, une combinaison des techniques de soft shell, ultimate soft shell et tri-soft shell est utilisée1).
Les cataractes brunes dures et les cataractes matures présentent un risque élevé de lésion endothéliale cornéenne, de chute du noyau et de rupture capsulaire postérieure1). En raison de la durée opératoire plus longue et de l’énergie ultrasonique élevée qui affectent l’endothélium cornéen, l’utilisation d’un produit viscoélastique dispersif ou d’une combinaison (technique de soft shell) est appropriée1).
La chambre antérieure plate après chirurgie du glaucome est une complication fréquente de la chirurgie de la chambre postérieure, et l’injection de produit viscoélastique dans la chambre antérieure est l’une des options thérapeutiques1). Il a été rapporté que les produits viscoélastiques à adaptation visqueuse sont efficaces1).
Lors de l’observation du fond d’œil à l’aide d’un système d’observation grand angle, il est nécessaire d’approcher la lentille de contact à environ 1 cm de la cornée, donc une coque humide avec un produit viscoélastique est utile pour prévenir le dessèchement cornéen. De plus, en mélangeant un produit viscoélastique avec un colorant de la membrane limitante interne (vert d’indocyanine, bleu brillant G), il est possible de contrôler l’étendue et la concentration de la coloration.
Les complications associées aux produits viscoélastiques sont les suivantes.
VisThesia (lidocaïne 2% + hyaluronate de sodium 0,3%, Carl Zeiss Meditec), qui combine une substance viscoélastique et de la lidocaïne, a été développé pour fournir un effet anesthésique et une fonction viscoélastique en une seule étape1). Bien qu’une amélioration du contrôle de la douleur peropératoire ait été rapportée, certaines études indiquent une diminution plus importante de la densité des cellules endothéliales cornéennes par rapport aux substances viscoélastiques conventionnelles, les résultats n’étant pas cohérents1). Des recherches supplémentaires sont nécessaires dans ce domaine.
Pe-Ha-Blue® PLUS (Albomed), qui combine de l’hyaluronate de sodium et du bleu trypan (colorant capsulaire antérieur), vise à faciliter la capsulotomie antérieure tout en protégeant l’endothélium cornéen1). Dans les cas de mauvaise dilatation pupillaire, comme dans le syndrome de pseudo-exfoliation, une réduction significative du temps opératoire et une amélioration de la satisfaction du chirurgien ont été rapportées1). Il présente également l’avantage de permettre une visualisation et une élimination faciles des résidus de substance viscoélastique bleue.
