Dissémination

Très précocement dans la maladie cancéreuse, certaines cellules du site tumoral initial subissent une transformation (EMT : Epithelial to Mesenchymal Transition) qui consiste en une perte de leurs propriétés de cohésion cellulaire, la sécrétion de protéases et l’acquisition d’une mobilité leur permettant d’envahir le stroma environnant et de passer dans la circulation sanguine [27, 57, 111]. Seule une minorité de ces cellules libérées dans la circulation sanguine atteint un organe secondaire, la majorité d’entre elles disparaissant par apoptose [28, 59].

La dissémination hématogène constitue la voie de dissémination privilégiée des cellules métastatiques du site primitif jusqu’à la moelle osseuse. Elle se fait essentiellement par le biais de la circulation artérielle mais aussi a retro par la circulation veineuse, notamment au rachis par les plexus veineux paravertébraux de Batson (système avalvulé permettant au sang de circuler dans les deux sens au gré des pressions abdominopelviennes) [7]. Les cellules franchissent alors la membrane basale vasculaire et dégradent la matrice osseuse environnante.

La contamination par les veines basivertébrales pourrait expliquer le siège postérieur des métastases au sein des corps vertébraux, alors qu’une topographie immédiatement sous les plateaux vertébraux serait plus volontiers observée en cas de dissémination artérielle car c’est là que les artérioles forment des arcades tortueuses. L’atteinte du périoste par voie lymphatique peut également s’observer, notamment dans les cancers de la prostate et du sein.

Chimiotactisme

Le système vasculaire ne peut à lui seul expliquer la diffusion métastatique. La propension de certaines cellules cancéreuses à métastaser à un site secondaire donné est liée à un phénomène appelé « chimiotactisme ». En effet, les cellules tumorales expriment à leur surface certains récepteurs (RANK, CXCR4, etc.) dont les ligands sont produits en grande quantité par certains organes cibles, dont l’os [18, 47, 64, 82, 106]. Ces mécanismes font actuellement l’objet de nombreuses recherches. Leur compréhension offre déjà de nouvelles perspectives thérapeutiques.

Modification du microenvironnement osseux

Déjà, à la fin du xix^e siècle, Stephan Paget élaborait la théorie du seed and soil qui comparait les cellules métastatiques à des graines (seed) nécessitant un sol fertile (soil) pour croître, ces cellules créant elles-mêmes les conditions favorables à cette fertilité [90]. S’il est maintenant bien établi que pour pouvoir métastaser, les cellules cancéreuses doivent acquérir de nouvelles propriétés leur permettant l’invasion de la matrice extracellulaire, l’intravasation, la circulation et migration par des vaisseaux sanguins, l’extravasation dans un site à distance et la formation de micrométastases puis de métastases, d’autres cellules non tumorales sont également impliquées dans ce processus. En effet, des travaux récents ont démontré que certains facteurs dérivés de la tumeur primitive étaient susceptibles de modifier, de façon très précoce, le micro-environnement osseux afin d’y créer des conditions favorables à la greffe et à la croissance d’une métastase. C’est le concept de niche prémétastatique. Il existe une colonisation initiale de ces sites par certaines cellules progénitrices hématopoïétiques (HPC) et endothéliales (EPC) qui collaborent, s’associent à d’autres types cellulaires et préparent le microenvironnement prémétastatique, grâce à la sécrétion de facteurs de croissance et de cytokines par la tumeur primitive [55, 65, 125]. La création d’une niche prémétastatique ne semble, cependant, pas suffisante en elle-même pour qu’une métastase s’y développe.

Quiescence cellulaire

Les cellules tumorales ont la capacité de rester quiescentes dans un tissu périphérique, en particulier au niveau de l’endoste (fine couche de tissu conjonctif bordant la cavité médullaire) [23, 35]. Cette quiescence peut durer de nombreuses années. La réactivation de ces cellules et leur évolution vers une métastase osseuse cliniquement ou radiologiquement décelable sont sous l’influence de déterminants moléculaires non encore complètement élucidés [4, 6, 59].

Ostéomimétisme

Les cellules tumorales acquièrent un pseudo-phénotype de cellule osseuse. Ce phénomène, appelé « ostéomimétisme », consiste en l’expression de facteurs de transcription (Runx2, MSX2) induisant la production de protéines de la matrice osseuse, de protéases et d’autres facteurs de croissance qui participent habituellement à la régulation de l’activité ostéoblastique et ostéoclastique [5, 9, 18, 67].

Dans le cas des métastases ostéolytiques, il existe une stimulation de la résorption osseuse par les ostéoclastes par le biais de divers facteurs (interleukines, PTH-rP [Parathormone-related Protein], TNF-α, prostaglandines, etc.), ce qui permet une multiplication des cellules tumorales au centre de la lésion et une destruction osseuse périphérique progressive [18, 99]. Dans le cas des métastases condensantes, c’est l’activité ostéoblastique qui est stimulée (endothéline 1, IGF, FGF, etc.), avec formation d’un os immature non lamellaire comportant des trabéculations grossières et une microstructure peu organisée [18, 43]. Cette nouvelle architecture osseuse, bien que plus dense que l’os normal, est en réalité fragile et à risque de fracture pathologique.

Ces perturbations du micro-environnement osseux induisent un « cercle vicieux » : les cellules tumorales modifient l’activité des ostéoblastes et des ostéoclastes, qui produisent alors des facteurs (TGF-β, PDGF, BMP) stimulant eux-mêmes la multiplication des cellules tumorales [43, 83]. Enfin, les cellules tumorales induisent une angiogenèse grâce à la sécrétion de facteurs de croissance endothéliaux (VEGF, FGF) qui permettent d’apporter au pool tumoral les éléments nutritifs nécessaires à la prolifération cellulaire [18, 59].

Métastases ostéolytiques

Les métastases ostéolytiques sont les plus fréquentes. Lorsqu’elles affectent l’os trabéculaire, elles doivent avoir une taille d’au moins 1 cm et s’accompagner d’une perte d’au moins 50 % du contenu minéral osseux pour pouvoir être détectées en radiographie (fig. 18.1) [61, 104] L’ostéolyse est géographique, mitée ou perméative selon les termes définis par Lodwick [74] (tableau 18.2 ; fig. 18.1 à 18.4). Elle ne contient pas de calcifications ni de cloisons intralésionnelles. Les érosions endostées sont possibles mais plus rares que dans le myélome (fig. 18.5). La corticale est respectée ou le plus souvent détruite. Son analyse est primordiale car c’est habituellement son atteinte (disparition, effacement partiel) qui attire l’attention et permet d’évoquer le diagnostic, notamment au rachis (fig. 18.6) [32, 98]. Le scanner permet une meilleure appréciation de l’extension de l’ostéolyse, de l’infiltration des tissus mous et d’une éventuelle fracture associée (fig. 18.7). Lorsque les métastases sont multiples, elles sont typiquement de taille différente et de répartition asymétrique, à la différence du myélome.

Métastases ostéocondensantes

Leurs principales étiologies sont le cancer de la prostate chez l’homme et le cancer du sein chez la femme (tableau 18.1). Ce sont des lésions radio-opaques en radiographie, de densité calcique en scanner, souvent focales, arrondies ou ovalaires. Leurs contours sont généralement bien limités mais d’aspect flou et non spiculés, à la différence des énostoses, qui sont également plus denses (fig. 18.8 à 18.10). Elles peuvent parfois être plus étendues, formant des plages hyperdenses mal limitées (fig. 18.11 et 18.12). Au rachis, elles peuvent être à l’origine d’une vertèbre « ivoire » (fig. 18.13), dont elles représentent l’étiologie la plus fréquente (cf. tableau 18.11). Au rachis et au bassin, elles ne s’accompagnent pas d’un épaississement de la corticale en regard, ni de zones graisseuses résiduelles à la différence d’une maladie de Paget. Il n’y a pas d’augmentation de la taille de l’os.

Métastases mixtes

Elles associent, à des degrés divers, des plages hypertransparentes et condensantes (fig. 18.14).

Réaction périostée

Elle est rarement observée (1–2 % des cas). Il s’agit alors souvent d’une métastase ostéocondensante (fig. 18.15) [33]. Les appositions sont uni ou plurilamellaires, plus rarement spiculées, perpendiculaires à la corticale, en « rayon de soleil » [11]. Ce dernier aspect rend parfois le diagnostic différentiel difficile avec une tumeur osseuse primitive maligne, et notamment un ostéosarcome. Les appositions périostées constituent parfois le seul signe d’appel radiologique d’une métastase sous-jacente (fig. 18.16 et 18.17).

Métastases expansives

Les métastases sont parfois expansives (fig. 18.18). Cette présentation radiologique peut alors mimer une tumeur osseuse primitive (surtout si la lésion est unique) ou une hémopathie maligne (myélome notamment). Les métastases expansives ont été décrites dans différentes néoplasies, notamment dans le cancer du rein, de la thyroïde et du sein (tableau 18.3).

Sémiologie en fonction de l’os affecté

Les métastases osseuses sont souvent multiples, localisées préférentiellement au squelette axial dans l’os spongieux. Elles ont une répartition volontiers asymétrique.

Les métastases rachidiennes sont les plus fréquentes [4, 93]. Elles prédominent aux vertèbres lombaires et thoraciques, et débutent fréquemment à la partie postérieure des corps vertébraux.

En radiographie, l’analyse de la corticale et de la lame osseuse sous-chondrale est fondamentale. En effet, c’est souvent leur atteinte (disparition, amincissement, bombement), plus facile à authentifier que l’ostéolyse trabéculaire, qui attire l’attention. L’analyse des contours somatiques est souvent plus aisée de profil, celle de l’arc postérieur est, en revanche, plus facile de face (lyse pédiculaire uni ou bilatérale) (fig. 18.6 et 18.19). Les métastases peuvent également se révéler par un tassement vertébral, qui doit faire suspecter la malignité s’il est unique, focal, localisé au-dessus de T7, et associé à une lyse osseuse [70]. La détection radiographique des métastases du rachis thoracique supérieur reste difficile en raison de la superposition des épaules.

Le scanner permet une meilleure analyse des plages d’ostéolyse corticale et trabéculaire ou d’ostéocondensation tumorale (fig. 18.12, 18.13 et 18.20). L’infiltration épidurale potentielle ou des tissus mous paravertébraux peut être objectivée (mais moins bien qu’en IRM) [70]. Les disques intervertébraux sont classiquement épargnés, sauf en cas d’ankylose préalable. La sémiologie différentielle des tassements vertébraux bénins et malins est traitée plus en détail dans le chapitre consacré aux pathologies rachidiennes (tome 2).

Les métastases du bassin peuvent être d’appréciation difficile en radiographie en raison de la superposition des structures digestives (fig. 18.21). Lorsqu’elles sont suspectées, un scanner, voire une IRM doivent être réalisés afin d’affiner la description sémiologique des lésions et de rechercher d’éventuelles fractures pathologiques passées inaperçues (fig. 18.7).

Les métastases costales et sternales sont plus souvent détectées en scanner. Les fractures costales peuvent être vues en radiographies mais il est souvent difficile d’affirmer leur caractère pathologique.

Les métastases du crâne peuvent orienter à tort vers le diagnostic de myélome lorsqu’elles prennent l’aspect de lésions ostéolytiques multiples. Elles sont cependant plus asymétriques, de taille et forme variables, sans l’aspect « à l’emporte-pièce » (fig. 18.22).

Les métastases des os longs intéressent surtout le fémur et l’humérus, notamment aux métaphyses et au tiers moyen de la diaphyse (fig. 18.1 à 18.5). Elles ne sont détectées que lorsqu’elles atteignent une taille d’au moins 1 cm ou s’accompagnent d’une ostéolyse corticale [61]. Une apposition périostée unilamellaire est parfois le seul signe d’appel et doit amener à réaliser un scanner ou une IRM complémentaire (fig. 18.15 et 18.16).

Le terme d’acrométastases désigne les métastases osseuses des os de la main ou du pied (fig. 18.23 à 18.25). Elles sont rares et s’observent habituellement chez des patients présentant une atteinte squelettique diffuse. Elles sont grevées d’un pronostic vital péjoratif (survie de quelques mois). Elles intéressent essentiellement la main, notamment les phalanges distales, particulièrement du 3^e doigt [36]. Les métacarpiens, le scaphoïde et le lunatum au poignet, le calcanéus au pied constituent d’autres localisations rapportées. Elles sont souvent unilatérales mais peuvent être bilatérales dans 10 % des cas [36]. À la main, les étiologies sont, par ordre de fréquence décroissante, les carcinomes bronchiques, du sein et du rein. Au pied, ce sont essentiellement les tumeurs sous-diaphragmatiques (côlon, rein, vessie) mais le carcinome bronchique peut également en être responsable (tableau 18.4). La plupart des acrométastases sont ostéolytiques, à part les métastases de néoplasie mammaire qui peuvent être condensantes ou mixtes [73]. Une réaction périostée est inhabituelle. La présence d’une masse dans les parties molles est fréquente.

Métastases corticales

Elles sont rares et souvent révélatrices du cancer (73 % dans la série de Coerkamp) [19]. Elles peuvent se traduire par une ostéolyse intracorticale focale, une ostéolyse corticale excentrée ou une destruction complète de la corticale, notamment en cas de lésion de grande taille (fig. 18.26). Elles s’observent dans la diaphyse ou la région métaphysodiaphysaire d’un os long, le plus souvent le fémur, à proximité d’une artère nourricière. Dans la série de Hendrix [50], la majorité (75 % des cas) des métastases corticales siégeait aux quadrants médial et postérieur des fémurs et des tibias [50]. Ces métastases corticales s’accompagnent d’un risque fracturaire plus important que lorsque seul l’os spongieux est affecté. Les cancers le plus souvent à l’origine de métastases corticales sont les cancers bronchiques, du sein et du rein [19, 50] (tableau 18.5).

Évaluation du risque fracturaire

Dix pour cent des patients avec métastases osseuses vont développer une fracture pathologique au cours de leur maladie [58]. La survenue d’une telle fracture détériore, de façon significative, la qualité de vie du malade, non seulement en raison de la douleur engendrée, mais également par la réduction de la mobilité qui en découle.

Les fractures pathologiques peuvent survenir sur tous les segments osseux affectés mais elles sont plus fréquentes en zone de contrainte mécanique (os longs des membres inférieurs, rachis, sacrum, etc.) (fig. 18.4, 18.7, 18.17 et 18.19). La radiothérapie, réalisée essentiellement à visée antalgique, pourrait majorer la fragilisation osseuse en raison de la perte d’élasticité de l’os secondaire à l’apoptose des cellules osseuses et au manque de remodelage dans le champ d’irradiation [49, 121]. Cependant, cette augmentation du risque fracturaire est discutée et dépend du schéma d’irradiation (plus fréquent lors de schéma court que des classiques 30 Gy en 10 fractions).

Le risque fracturaire peut être estimé sur les radiographies pour les os longs mais il sera mieux évalué en scanner, notamment en cas de lésions du rachis ou du bassin, et de lésions mixtes ou condensantes. On estime classiquement qu’il existe un risque fracturaire aux os longs lorsque plus de 50 % de la circonférence corticale est lysée, que la taille lésionnelle est supérieure à 3 cm et qu’il existe des douleurs (fig. 18.27) [14]. Mirels [79] a proposé un score basé sur l’évaluation de 4 items (site lésionnel, importance de la douleur, type de métastase et pourcentage de corticale envahie), avec un maximum de 12 points (tableau 18.6). Un score de 9 ou plus serait une indication de fixation orthopédique prophylactique. Cependant, ce score n’est applicable que pour les os longs et les lésions destinées à être irradiées. Il pourrait surestimer le risque fracturaire [113]. En cas d’infiltration métastatique diffuse de la moelle osseuse, ce risque fracturaire reste d’évaluation très difficile en l’absence de critères établis.