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Appareil locomoteur
Liquide synovial normal et pathologique
Cours de l'appareil locomoteur
 


 

Introduction :

L’analyse du liquide articulaire est un examen clé de la démarche diagnostique en rhumatologie, qui permet de distinguer parmi les arthropathies les affections mécaniques et inflammatoires et de faire le diagnostic de certitude d’une infection articulaire ou d’une arthrite microcristalline.

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L’analyse du liquide synovial comporte en pratique plusieurs temps incontournables.

L’analyse cytologique donnant la cellularité en nombre de globules blancs par mm3 permet le principal aiguillage étiologique.

La formule leucocytaire a moins d’intérêt.

L’analyse bactériologique et la recherche de microcristaux sont les deux autres composants de la triade incontournable des examens à demander pour analyser un liquide articulaire.

Les autres explorations, biochimiques et immunologiques, ne seront ici abordées que rapidement en raison de leur manque d’intérêt en pratique quotidienne.

Pour des raisons d’intérêt clinique et médicolégal, il est souhaitable de faire examiner le liquide articulaire chaque fois que l’on pratique un geste sur une articulation siège d’un épanchement (infiltration, arthrographie, arthroscopie, lavage articulaire, biopsie de synoviale).

Les contre-indications sont exceptionnelles et souvent relatives : l’infection cutanée dans la zone de ponction doit faire choisir une autre voie ou faire surseoir à ce geste étant donné le risque de contamination articulaire ; les traitements anticoagulants par antivitamines K ne constituent qu’une contre-indication relative à une ponction articulaire faite par un opérateur entraîné utilisant une aiguille fine.

Liquide synovial normal :

Le liquide synovial normal, peu abondant, très visqueux et transparent est difficile à aspirer.

Son apparente similitude avec le blanc d’oeuf a fait parler de synovia depuis Paracelse à la fin du XVe siècle.

Sa composition est schématiquement celle d’un ultrafiltrat du plasma, avec une composition ionique identique.

Il est pauvre en protéines et en cellules mais enrichi de hyaluronate synthétisé par les synoviocytes de type B.

Liquide synovial des diverses arthropathies :

A - ASPECT MACROSCOPIQUE :

Au cours des arthropathies dégénératives, le liquide jaune paille ou jaune citrin revêt une consistance visqueuse collant à l’aiguille ou au doigt si l’on y dépose une goutte.

Au cours des arthropathies inflammatoires, le liquide est fluide et coagule spontanément.

Au cours des arthrites septiques, le liquide peut être puriforme mais souvent simplement d’aspect « inflammatoire ».

Les hémarthroses doivent être différenciées des petits saignements qui peuvent survenir au cours de toute ponction : dans ce dernier cas, le liquide n’est pas hémorragique mais le devient et coagule dans le tube.

De petites particules blanchâtres en « grains de riz » peuvent être observées dans le liquide articulaire.

Ces formations composées d’agrégats de fibrine et de débris synoviaux sont classiquement rencontrées dans la polyarthrite rhumatoïde.

Elles peuvent aussi être présentes dans des liquides arthrosiques, où elles contiennent généralement des cristaux calciques et parfois des débris cartilagineux.

Les grains de riz ne peuvent être observés que lorsque le liquide est ponctionné avec une aiguille suffisamment large, et leur fréquence est, de ce fait, vraisemblablement sous-estimée.

B - CYTOLOGIE : CELLULARITÉ ET FORMULE :

1- Cellularité :

* Technique :

La cellularité du liquide articulaire intéresse grandement le clinicien car des résultats de cet examen découle un véritable aiguillage étiologique.

Le liquide articulaire doit être recueilli sur un anticoagulant, afin d’éviter un regroupement des éléments, alors difficiles à compter.

La numération doit être effectuée rapidement après la ponction articulaire.

Au bout de quelques heures, au moins lorsque le liquide est recueilli sur héparine, ce qui est le cas le plus général, la cellularité décroît du fait de la lyse des cellules, et le compte est sous-estimé, ce qui peut amener à considérer comme mécanique un liquide faiblement inflammatoire.

Le recueil du liquide articulaire sur acide éthylène diamine tétra-acétique (EDTA) permettrait de conserver plus longtemps les cellules.

Le liquide doit être dilué avec du sérum salé et non avec le liquide habituellement utilisé pour la numération sanguine, qui contient de l’acide acétique susceptible de coaguler l’acide hyaluronique présent dans le liquide.

Le compte doit être fait manuellement à la cellule de Malassez et Vignal et non par automate.

L’utilisation de bandelettes urinaires permet d’apprécier rapidement, au lit du malade, la cellularité des liquides ponctionnés et d’avoir une première idée de leur caractère mécanique ou inflammatoire.

Outre le fait que cette technique ne permet pas une mesure précise de la cellularité, elle ne prend que très mal en compte les lymphocytes et peut être mise en défaut dans l’analyse des liquides lymphocytaires.

* Résultats :

Les liquides contenant moins de 1 000 cellules/mm3 s’observent dans des affections dites mécaniques telles que, par exemple : dérangement interne du genou, pathologie dégénérative arthrosique, ostéonécrose épiphysaire, algodystrophie.

Les liquides contenant plus de 2 000 cellules/mm3 sont dits inflammatoires et se rencontrent dans les rhumatismes inflammatoires, les arthrites septiques, les arthrites microcristallines.

Entre 1 000 et 2 000 éléments/mm3, l’orientation diagnostique est incertaine.

Le plus souvent, il s’agit d’une affection inflammatoire, mais dans quelques cas une affection mécanique est possible.

Un compte cellulaire supérieur à 100 000/mm3 est très évocateur d’arthrite septique qui peut aussi contenir moins d’éléments.

De tels liquides peuvent cependant, bien que rarement, s’observer dans des liquides provenant d’arthrites microcristallines, goutte en particulier ou plus exceptionnellement dans la maladie périodique.

2- Formule :

La formule du liquide articulaire a moins d’intérêt.

Elle n’est facilement réalisable que dans les liquides inflammatoires.

Elle est difficile et n’a que peu d’intérêt dans les liquides mécaniques.

Selon le type de cellules prédominant, une orientation diagnostique peut être prise, sans toutefois aucune spécificité.

* Prédominance des polynucléaires neutrophiles :

Dans les liquides inflammatoires, la prédominance des polynucléaires est habituelle et n’a pas de valeur d’orientation si elle reste inférieure à 95 %.

Il existe un certain parallélisme entre la cellularité et le pourcentage de polynucléaires neutrophiles.

Un pourcentage supérieur à 95 % évoque cependant fortement une arthrite septique.

Notons que les polynucléaires neutrophiles sont altérés en cas de sepsis, mais le sont souvent aussi en dehors du sepsis, du fait de la faible durée de vie des polynucléaires.

* Prédominance lymphocytaire :

Cette prédominance évoque classiquement une arthrite virale ou une tuberculose.

Elle peut en fait s’observer dans de nombreuses affections en particulier la polyarthrite rhumatoïde qui, dans ses formes débutantes et peu sévères, peut comporter un liquide articulaire modérément cellulaire et à prédominance lymphocytaire.

Des liquides lymphocytaires ont également été rapportés dans le lupus érythémateux disséminé, dans le rhumatisme poststreptococcique, dans les hydarthroses intermittentes et d’autres affections.

Des arthrites inclassées peuvent aussi avoir un liquide lymphocytaire.

Ainsi Amor et al. n’ont pu classer l’arthropathie dans 25 cas sur 54 liquides lymphocytaires qu’ils avaient répertoriés.

Il s’agissait alors en règle générale d’adultes jeunes, porteurs d’arthrite chronique intermittente, relativement bénigne car non destructrice et dont le compte cellulaire du liquide articulaire était modérément élevé.

Le bon pronostic à long terme de ces oligoarthrites lymphomonocytaires pauvres en polynucléaires a été récemment confirmé par la même équipe chez 12 patients suivis plus de 10 ans.

Soulignons ici que, contrairement à l’opinion fréquemment répandue, la tuberculose articulaire s’accompagne rarement d’une lymphocytose articulaire importante.

* Prédominance monocytaire :

Les liquides monocytaires sont évocateurs d’une arthrite virale, mais cela n’est pas spécifique et, là encore, de nombreux rhumatismes inflammatoires peuvent conduire à des épanchements monocytaires : polyarthrite rhumatoïde, arthrite réactionnelle, lupus érythémateux disséminé, rhumatisme psoriasique, sarcoïdose.

La monocytose synoviale n’est pas spécifique.

Comme pour les arthrites lymphocytaires, les rhumatismes inflammatoires responsables d’un tel épanchement se caractérisent par une absence de chondrolyse.

* Richesse en éosinophiles :

Les liquides riches en éosinophiles sont rares.

Ils peuvent être observés au décours d’arthrographies iodées, au cours d’arthrites parasitaires ou dans des épanchements chez des sujets allergiques.

La maladie de Lyme peut, rarement, s’accompagner d’un liquide riche en éosinophiles.

Là encore, la cause de l’arthropathie n’est pas toujours trouvée.

* Prédominance d’hématies : liquides hémorragiques

Les liquides hémorragiques sont à distinguer des piqûres vasculaires : soit piqûre veineuse rapportant un sang coagulant facilement dans la seringue, soit traversée d’un petit vaisseau qui aboutit à une répartition inhomogène du sang dans le liquide articulaire.

Les principales causes des liquides hémorragiques sont les épanchements post-traumatiques notamment ceux qui font suite à une fracture sous-chondrale, les troubles de l’hémostase (hémophilie ou traitement par antivitamine K), les arthrites septiques dont la tuberculose, les hémangiomes synoviaux et les synovites villonodulaires, les arthropathies destructrices et certaines arthroses qui conduisent à des ulcérations de l’os sous-chondral qui est généralement la structure qui saigne dans l’articulation.

Certains épanchements post-traumatiques sont reconnaissables par l’existence d’un niveau liquide séparant le sang au-dessous d’une couche de graisse provenant de la moelle osseuse, parfois identifiable dès la radiographie.

3- Recherche de cellules particulières :

La recherche de cellules particulières telles que les ragocytes, les cellules LE, les cellules de Reiter est peu à peu tombée en désuétude.

Les ragocytes et les cellules de LE n’ont rien de spécifique ; la recherche de cellules

LE n’est plus guère pratiquée car le diagnostic de lupus se fait maintenant essentiellement sur les examens sérologiques.

La recherche de cellules malignes garde, en revanche, un intérêt.

La présence de blastes s’observe parfois au cours des atteintes articulaires des leucémies de l’enfant.

De même, les exceptionnelles métastases synoviales peuvent être reconnues sur l’existence de cellules malignes à la coloration de Papanicolaou.

Certains lymphomes conduisent à la présence de clones dans le liquide synovial, reconnus par des méthodes immunohistochimiques.

4- Analyse des populations lymphocytaires :

L’identification des populations lymphocytaires présentes dans le liquide synovial, avec établissement du rapport T4/T8, est possible.

Cependant, ces analyses n’ont pas d’intérêt dans l’exercice clinique quotidien et ne sont pas de pratique courante.

C - BACTÉRIOLOGIE :

1- Généralités :

L’examen du liquide articulaire est fait à la recherche d’une arthrite septique, et l’examen bactériologique du liquide articulaire est un élément clé de ce diagnostic.

La ponction de l’articulation est une absolue nécessité : elle doit être effectuée sans délai, avant toute antibiothérapie, et le liquide articulaire doit être immédiatement acheminé au laboratoire de bactériologie.

Le tableau d’arthrite septique n’est parfois pas évident pour le clinicien et la mise en évidence d’un germe dans un tableau clinique non évocateur peut poser le problème d’une contamination par des germes saprophytes de la peau ou au laboratoire.

Si le liquide est par ailleurs mécanique, l’hypothèse d’une contamination est hautement probable.

Mais lorsque la cellularité dépasse 2 000 éléments /mm3, la suspicion d’arthrite septique est grande et le clinicien doit tenir le plus grand compte du résultat, en fonction toujours du contexte clinique.

Il doit alors réunir les arguments en faveur du diagnostic (syndrome inflammatoire biologique, notamment élévation de la C reactive protein [CRP] sérique, recherche du germe dans une éventuelle porte d’entrée et surtout dans les hémocultures, répétition de l’examen du liquide articulaire, voire biopsie synoviale) mais l’association d’un liquide inflammatoire et de la mise en évidence d’un germe est un fort argument en faveur du diagnostic d’arthrite septique et entraîne généralement la mise en place rapide d’une antibiothérapie adaptée et prolongée.

L’examen bactériologique est une étape clé de l’étude du liquide synovial.

Cette analyse comporte toujours un examen direct et la mise en culture du liquide synovial.

Dans quelques cas particulier, la mise en évidence du génome microbien est aujourd’hui possible et utile pour confirmer des diagnostics difficiles.

Au cours des arthrites virales par infestation directe de la membrane synoviale, l’examen au microscope électronique du liquide synovial peut montrer des particules virales intracytoplasmiques ou intranucléaires.

Les arthrites mycosiques sont rares.

Elles s’observent surtout chez les immunodéprimés. Dans ces cas, l’examen direct peut montrer des spores à la coloration par l’acide périodique Schiff (PAS).

La culture doit se faire sur milieu de Sabouraud.

Dans la grande majorité des cas, les arthrites septiques sont dues à des germes banals ainsi qu’aux mycobactéries.

2- Examen direct :

Il doit être fait très rapidement après la ponction articulaire, du fait de la fragilité de certains germes (gonocoque par exemple).

L’examen direct d’un culot de centrifugation permet parfois l’identification du germe alors que la culture est négative.

D’après Freemont et Denton, cette situation n’est pas rare puisque ces auteurs trouvent que la culture est positive dans 56 % des cas d’arthrite septique alors que l’examen direct l’est dans 87 % des cas.

Cet examen doit être fait très attentivement afin d’augmenter les chances d’identification du germe.

Les deux colorations suivantes sont faites systématiquement : coloration de Gram et coloration de Ziehl pour l’identification des bacilles acido-alcoolo-résistants.

3- Mise en culture :

La mise en culture est dans tous les cas nécessaire pour tenter d’isoler un germe et effectuer un antibiogramme.

Elle peut justifier pour certains germes inhabituels un milieu adapté d’où l’absolue nécessité de toujours orienter clairement le bactériologiste sur la nature de l’agent infectieux suspecté et le contexte de survenue (sujets immunodéprimés) afin d’utiliser la technique et le milieu de culture adaptés.

La rapidité de l’ensemencement est un autre facteur qui conditionne le succès des cultures.

Une partie du liquide articulaire peut ainsi être directement ensemencée, au lit du malade, dans des flacons d’hémocultures.

4- Mise en évidence du génome microbien :

Les techniques d’amplification génique comme l’amplification génique in vitro ou polymerase chain reaction (PCR) peuvent permettre la mise en évidence du génome microbien dans différents liquides biologiques, dont le liquide articulaire, pour des agents bactériens de culture lente et difficile.

En rhumatologie, la PCR peut être utile dans le diagnostic de maladie de Lyme, d’arthrite gonococcique de maladie de Whipple et de tuberculose. Dans la maladie de Whipple, la mise en évidence de l’acide désoxyribonucléique (ADN) de Tropheryma whippelii est actuellement réalisable.

Il est exceptionnellement possible de détecter Tropheryma whippelii par PCR à partir des prélèvements articulaires en dehors d’une maladie de Whipple avérée.

Le diagnostic de maladie de Whipple ne saurait donc reposer sur cette seule détection mais sur une confrontation clinique-biologique.

En cas d’infection à pyogènes, la recherche de germe par PCR peut aussi avoir un intérêt. L’utilisation de la PCR dans les arthrites réactionnelles, en recherche, a permis, par ailleurs, de progresser dans la compréhension des mécanismes physiopathologiques avec notamment mise en évidence de matériel génomique de Chlamydia trachomatis.

D - MICROCRISTAUX :

1- Généralités :

La recherche de microcristaux dans le liquide articulaire est l’un des examens clés pour le clinicien, car il permet un diagnostic rapide et fiable d’arthropathie microcristalline par l’identification des cristaux pathogènes dans le liquide examiné.

C’est cependant un examen dont la réalisation est source de difficultés, techniques et humaines, rendant parfois incertaine la fiabilité des résultats qui peuvent grandement différer d’un laboratoire à l’autre y compris au sein des laboratoires hospitaliers.

Il peut être fait au cabinet du rhumatologue et l’Union Européenne des Médecins Spécialistes a demandé que cet examen soit inclus dans les objectifs de formation des rhumatologues.

La recherche de microcristaux ne doit cependant jamais faire oublier une possible et bien classique coexistence avec une arthrite septique.

Les cristaux calciques peuvent être, par exemple, délogés de leur site cartilagineux ou même osseux pour l’apatite par les destructions induites par l’arthrite septique.

La coexistence d’une goutte et d’une arthrite septique est beaucoup plus rare mais peut aussi s’observer.

L’examen du liquide articulaire ne doit donc jamais négliger l’étude bactériologique, même dans les cas où des microcristaux sont identifiés.

L’examen du liquide articulaire se fait traditionnellement sur un liquide frais.

C’est un examen qui doit être rapidement pratiqué, en plaçant entre lame et lamelle une goutte du liquide articulaire et en l’examinant rapidement au microscope.

La technique de routine de recherche des microcristaux dans le liquide articulaire consiste en l’observation du liquide synovial à l’aide d’un microscope à lumière polarisée.

Cet examen permet l’identification des microcristaux par leur forme, et surtout par leur pouvoir de déviation de la lumière qui est dû à l’organisation régulière et répétitive des molécules formant le cristal, et qui diffère selon les propriétés intrinsèques du cristal observé.

C’est une technique a priori simple, peu coûteuse, et rapide, dont la valeur diagnostique reste excellente, même lorsque la ponction articulaire est faite en dehors des phases d’inflammation.

La fiabilité de cet examen pose cependant problème, comme le savent bien les cliniciens et comme l’ont montré plusieurs études au cours desquelles des résultats divergents ont été obtenus en confiant le même liquide articulaire à plusieurs laboratoires.

Une optique de qualité, une certaine rigueur dans la réalisation de l’examen afin d’éviter les artefacts, de la patience et, incontestablement, une certaine expérience sont les quatre conditions de la réussite.

Les contrôles de qualité sont rares en ce domaine et le clinicien doit pouvoir compter, pour cet examen essentiel en pratique rhumatologique, sur l’expertise de l’homme de laboratoire, qui doit être bien au courant des particularités techniques de cet examen, être correctement équipé et doit s’attacher à s’entraîner à cet examen malgré la relative rareté de sa réalisation en pratique de ville.

2- Techniques :

* Conditions de recueil et de conservation des liquides articulaires :

L’assurance d’un résultat correct de la recherche de microcristaux dans le liquide synovial commence par le recueil et la conservation du liquide ponctionné, dans des conditions qui permettent d’éviter l’apparition d’artefacts, la dissolution des cristaux, en particulier lorsqu’ils sont peu nombreux, et qui facilitent la confection de la préparation à examiner.

Le recueil du liquide articulaire peut conduire à un certain nombre d’artefacts qui doivent être connus des cliniciens.

L’utilisation de gants stériles lors de la ponction d’une articulation peut être à l’origine d’une contamination du liquide ponctionné par des particules d’amidon, apparaissant sous forme de croix de Malte lors de l’examen en lumière polarisée.

La ponction d’une articulation pour examen du liquide articulaire avant une injection intra-articulaire de dérivés cortisoniques peut conduire à l’introduction dans ce liquide de microcristaux cortisoniques si l’on se sert, pour la ponction, de l’aiguille ayant servi à préparer la suspension, ce qu’il ne faut, bien sûr, jamais faire du fait du risque d’erreur d’asepsie auquel cette manoeuvre expose.

Le liquide ponctionné doit être placé dans un tube stérile en plastique, contenant de petites quantités d’anticoagulant, ce qui est nécessaire à la numération des éléments qui ne peut se faire que dans des liquides non coagulés, et facilite le bon étalement d’une goutte de liquide sur la lame à examiner, surtout en cas de liquide mécanique peu cellulaire et très visqueux.

Quelques gouttes d’anticoagulant suffisent : une trop grande quantité peut diluer le liquide et minorer le compte cellulaire.

Le choix de l’anticoagulant est important car il peut être à l’origine d’artefacts.

Le meilleur procédé en vue d’une recherche de microcristaux consiste en quelques gouttes d’héparinate de sodium ou de citrate.

Les autres anticoagulants comme l’héparinate de lithium, l’EDTA cristallisé ou l’oxalate de calcium, peuvent entraîner la présence artéfactuelle de cristaux, d’autant plus trompeuse que ces cristaux peuvent être phagocytés in vitro dans les heures qui suivent leur mise en présence des cellules phagocytaires.

L’utilisation de billes de verre est déconseillée pour la recherche de microcristaux.

Si celles-ci étaient utilisées pour le dosage de l’activité complémentaire dans le liquide articulaire, de préférence à l’héparine dont l’activité anticomplémentaire gênait ce dosage, elles peuvent être à l’origine de débris fortement biréfringents, ressemblant éventuellement à des microcristaux et sources d’artefacts gênants, même en microscopie électronique.

Le tube doit être soigneusement fermé, car le contact du liquide avec l’air favorise l’apparition de cristaux de brushite et expose aussi à la contamination in vitro du liquide.

Aspergillus niger, parfois présent dans l’air hospitalier, peut être une source de contamination du liquide par des cristaux d’oxalate calcique mono- ou déshydraté, car il est capable de synthétiser in vitro de l’oxalate.

La recherche de microcristaux doit se faire dans des liquides articulaires fraîchement prélevés.

Un retard à l’observation du liquide, surtout lorsqu’il dépasse 12 à 24 heures, peut entraîner la disparition de cristaux d’urate monosodique ou surtout de pyrophosphate de calcium hydraté et ainsi négativer l’examen lorsque ces cristaux sont peu nombreux.

Ce retard peut, au contraire, induire l’apparition de cristaux d’urate monosodique ou de cristaux lipidiques en aiguille, provenant des cellules lysées et ressemblant aux cristaux d’urate.

Quand un examen rapide n’est pas possible, le liquide doit être conservé au réfrigérateur à + 4 °C, ou, mieux encore, selon notre expérience, au congélateur à –20 °C, afin de préserver les cristaux.

L’examen de lames de liquide fixé et coloré peut aussi permettre l’identification des microcristaux à distance du prélèvement mais la fixation et la coloration doivent se faire avec des solvants alcooliques, du fait de la solubilité des microcristaux, urate monosodique en particulier, dans les solutions aqueuses.

De même dans les cas où l’identification des cristaux est incertaine et demande confirmation par un autre laboratoire, le liquide doit y être expédié sur de la glace.

L’examen retardé des liquides, réfrigérés ou non, n’a, en revanche, aucun intérêt pour le compte cellulaire, car une lyse cellulaire importante survient dans les heures qui suivent la ponction.

Quelques heures après la ponction, on ne peut donc plus apprécier les rapports des microcristaux avec les cellules du liquide.

* Examen en microscopie optique :

Une goutte du liquide prélevé suffit à effectuer cet examen.

La lame et la lamelle entre lesquelles on place le liquide doivent être bien nettoyées à l’alcool à 70° et essuyées avec un papier spécial pour optique ne laissant pas de fibres sur les lames.

La lamelle couvreobjet ne doit pas être scellée sur la lame, le vernis servant à ce scellement pouvant être à l’origine de particules biréfringentes que l’on peut confondre avec des microcristaux.

L’huile à immersion peut aussi donner naissance à des artefacts biréfringents.

+ Microscopie optique en lumière ordinaire :

L’observation en lumière ordinaire permet d’estimer la forme des cristaux, leur taille et leur position extra- ou intracellulaire.

On donne plus de valeur pathologique aux cristaux intracellulaires, notamment de pyrophosphate de calcium.

Cet examen rend de grands services, même s’il est un peu moins sensible que l’examen en lumière polarisée pour la détection des urates.

Cela est particulièrement vrai pour les cristaux de pyrophosphate de calcium dont beaucoup ne sont pas biréfringents et sont ainsi plus facilement observés en lumière ordinaire.

L’examen en lumière ordinaire doit donc toujours représenter le premier temps de la recherche de microcristaux.

Mais cette étape ne suffit pas à l’identification complète des cristaux, dont les formes peuvent parfois être atypiques ou voisines d’une espèce cristalline à l’autre ou peuvent être mal interprétées par un observateur peu entraîné.

De plus, ce seul examen méconnaît généralement les liquides mixtes contenant à la fois des cristaux d’urate de sodium et de pyrophosphate de calcium dihydraté.

Enfin les formes des cristaux ne permettent pas toujours une identification certaine.

Par exemple, les cristaux d’urate monosodique n’ont pas toujours l’aspect caractéristique en fines aiguilles paraissant transpercer les cellules mais peuvent prendre la forme de bâtonnets courts, aux extrémités coupées, qui peut les faire confondre avec des cristaux de pyrophosphate de calcium dihydraté, dont c’est l’aspect le plus typique.

+ Microscopie optique à lumière polarisée compensée :

L’identification des microcristaux requiert un microscope à lumière polarisée, muni d’un compensateur et d’une platine tournante.

Cet équipement permet de définir la biréfringence, qui peut être faible ou forte, et le signe optique, positif ou négatif, du cristal.

Le microscope à lumière polarisée comporte deux filtres polarisants, c’est-à-dire ne laissant passer la lumière que dans un plan.

Lorsque ces filtres sont placés de telle sorte que ces deux plans soient perpendiculaires, la lumière ne peut parvenir à l’oeil que s’il y a entre les deux filtres une particule déviant la lumière, c’est-à-dire biréfringente.

Les microcristaux sont biréfringents et vont ainsi apparaître, dans ces conditions, brillants sur un fond noir.

C’est surtout le cas pour les urates, qui sont fortement biréfringents et dont la recherche est ainsi nettement sensibilisée par l’observation en lumière polarisée.

Les cristaux faiblement biréfringents comme les pyrophosphates de calcium dihydratés peuvent être plus difficiles à voir en lumière polarisée qu’en lumière ordinaire, même si l’utilisation de lumière polarisée compensée reste utile à leur identification formelle.

L’utilisation d’un compensateur permet d’obtenir un fond rouge.

Très schématiquement, celui-ci est dû à la capacité qu’a le compensateur de dévier la lumière et d’en freiner certaines composantes.

Les cristaux dévient et freinent aussi certaines composantes de la lumière et leurs effets viennent ainsi se combiner à ceux du compensateur.

Ils peuvent le faire schématiquement de deux façons, selon les propriétés intrinsèques du cristal examiné, définissant une biréfringence positive ou négative.

Le sens de la biréfringence se traduit par des effets de couleur qui sont analysés en fonction de la position du grand axe du cristal par rapport à l’axe du compensateur qui est indiqué sur celui-ci.

Les cristaux négativement biréfringents, tels ceux d’urate monosodique, apparaissent jaunes lorsque leur grand axe est parallèle à l’axe du compensateur et bleus lorsqu’il est perpendiculaire à cet axe.

Inversement, les cristaux positivement biréfringents, comme ceux de pyrophosphate de calcium dihydraté, sont bleus lorsque leur grand axe est parallèle à l’axe du compensateur et jaunes lorsqu’il lui est perpendiculaire.

L’utilisation d’une platine tournante permettant de faire tourner le cristal de manière à modifier la position de son grand axe par rapport à l’axe du compensateur facilite l’analyse du sens de la biréfringence.

* Coloration par le rouge alizarine S et identification des phosphates de calcium :

L’identification des cristaux de phosphate de calcium, apatites en particulier, dans le liquide articulaire pose des problèmes particuliers, du fait de leur petite taille, qui est inférieure au pouvoir de résolution de la microscopie optique.

Celle-ci ne peut déceler que des amas microcristallins dont la forme arrondie peut rappeler les amas facilement mis en évidence dans le produit de ponction d’une calcification tendineuse ou bursale, mais qui sont très difficiles à identifier avec certitude dans le liquide articulaire, et ce d’autant plus qu’ils ne sont pas biréfringents.

La coloration par le rouge alizarine S colore en rouge vif les amas de microcristaux d’apatite dont la taille varie de 1 à 15 mm, et constitue une bonne méthode de dépistage des cristaux de phosphate de calcium dans le liquide articulaire.

Il faut utiliser une solution aqueuse de rouge alizarine S à 2 % que l’on amène progressivement à un pH acide compris entre 4,1 et 4,3, et que l’on filtre une première fois à travers un filtre millipore 0,22 µm avant stockage à l’abri de la lumière, et une deuxième fois au moment de l’emploi.

La lecture doit être rapide, en moins de 3 minutes, et il est prudent d’avoir un témoin négatif ainsi qu’un témoin positif de manière à vérifier la validité du colorant et notamment son absence de dépôts spontanés.

Cependant, cette coloration n’est pas spécifique de l’apatite et colore tous les cristaux calciques et ses résultats doivent, en toute rigueur, être confirmés par une autre méthode, microscopie électronique à transmission, par exemple.

* Microscopie électronique :

La microscopie électronique est une technique réservée aux laboratoires de recherche, car elle demande, en plus d’un matériel très coûteux, une préparation des prélèvements par des techniques longues ainsi qu’un temps de lecture prolongé.

La microscopie électronique à balayage est surtout utile pour identifier les apatites.

La microscopie électronique à transmission permet aussi d’identifier les apatites et d’étudier leur rapport avec les cellules.

Elle est parfois nécessaire à la mise en évidence de cristaux de pyrophosphates de calcium dihydraté de trop petite taille pour être vus en microscopie optique.

* Comment améliorer la technique de recherche de microcristaux en microscopie optique :

Les précautions déjà mentionnées sont importantes à prendre afin d’éviter des artefacts, sources de résultats erronés : particules d’amidon provenant des gants stériles, microcristaux cortisoniques provenant d’une aiguille souillée, vernis biréfringent utilisé pour sceller la préparation, cristaux d’anticoagulants.

Le matériel employé doit être parfaitement propre pour éliminer toute contamination par des particules biréfringentes telles que la poussière, des fragments de verre, des cheveux ou du plastique.

La lame et la lamelle doivent être nettoyées avant l’usage à l’alcool à 70 ° et essuyées avec du papier conçu pour le nettoyage d’optique. D’autre part, certains gestes facilitent la recherche et l’identification des cristaux et sont particulièrement utiles dans les liquides qui en contiennent peu.

Il est ainsi utile de privilégier le prélèvement dans le tube des zones particulaires ou des petits amas de fibrine, visibles à travers la lumière, et susceptibles de contenir des cristaux.

De même, la centrifugation du liquide (10 min à 1 500 t/min) permet l’obtention d’un culot où les cristaux sont concentrés.

La recherche de cristaux y est facilitée. Les liquides mécaniques qui sont très visqueux doivent être centrifugés à haute vitesse car le culot ne se forme que difficilement (quelques minutes à 15 000 t/min).

La centrifugation doit être faite dans un tube de verre conique et non pas dans un tube en plastique qui expose au risque, en prélevant le culot, de gratter la paroi du tube et d’aspirer des fragments de plastique fortement biréfringents.

Lorsqu’on examine un liquide ponctionné quelques heures auparavant, il faut prélever le fond du tube, c’est-à-dire le dépôt qui s’est spontanément formé, et non pas le surnageant.

Les cristaux se trouvent volontiers dans ces amas de fibrine et de cellules.

L’équipement du microscope à lumière polarisée d’une platine tournante permet d’observer la lame en la faisant pivoter, afin de ne pas manquer des cristaux qui peuvent se trouver en position d’extinction, qui se situe entre celle où le cristal est parallèle et celle où il est perpendiculaire à l’axe du compensateur.

Dans un liquide hématique, l’observation des cristaux est plus aisée après avoir obtenu une hémolyse par l’ajout au liquide de quelques gouttes d’une solution de NaCl à 0,3 %.

En cas de cristal difficile à identifier, il faut toujours penser à la persistance de cristaux cortisoniques éventuellement injectés plusieurs semaines avant la ponction articulaire.

3- Cristaux rencontrés dans le liquide articulaire :

* Cristaux d’urate monosodique :

Les cristaux d’urate monosodique les plus typiques apparaissent sous la forme de fines aiguilles à extrémités effilées et à biréfringence forte et négative.

Leur taille peut aller jusqu’à 40 µm et ainsi dépasser largement la taille des cellules du liquide.

L’image d’une cellule paraissant embrochée par le cristal est très typique de la goutte.

Cette image habituellement interprétée comme celle d’une phagocytose du cristal pourrait, en fait, correspondre à une simple adhérence du cristal à la cellule qui apparaît comme posée sur le cristal.

Les cristaux peuvent aussi être de plus petite taille, fragmentés, alors souvent visibles en position intracellulaire, gardant une forte biréfringence négative.

Plus rarement, les cristaux d’urate monosodique ont un aspect en bâtonnets courts, aux extrémités coupées et, dans ces cas, il est facile de les confondre en lumière ordinaire avec des cristaux de pyrophosphates de calcium dihydraté.

Leur identification de certitude se fait en lumière polarisée compensée.

Les cristaux sont habituellement nombreux au cours des accès aigus de goutte.

Mais ils gardent la même valeur diagnostique lorsque l’articulation est ponctionnée en phase intercritique.

Beaucoup plus exceptionnels sont les sphérulites uratiques ou les concrétions de microcristaux provenant généralement de tophus synoviaux dont l’aspect négativement biréfringent évoque traditionnellement des ballons de plage lorsqu’on les examine en lumière polarisée compensée.

* Cristaux de pyrophosphate de calcium dihydraté :

Le diagnostic de chondrocalcinose peut être fait sur l’existence des liserés calciques cartilagineux caractéristiques sur les radiographies.

Mais ces liserés peuvent manquer, soit parce que les dépôts sont peu abondants, soit parce que le cartilage est complètement abrasé.

L’examen du liquide articulaire est alors particulièrement précieux pour le diagnostic.

Les cristaux de pyrophosphates de calcium sont faiblement biréfringents et sont parfois mieux vus en lumière ordinaire.

Il s’agit de cristaux quadrangulaires à biréfringence positive.

Ces cristaux ont été décrits dès les années 1960 peu de temps après la description des images radiographiques de chondrocalcinose.

Ils sont de forme et de taille variables.

La forme la plus typique est celle d’un parallélépipède trapu.

Plus rarement, les cristaux sont en aiguille.

Dans le liquide articulaire, on observe le plus souvent un mélange de formes diverses (bâtonnets plus ou moins longs, carreaux ou cubes, ou encore petits fragments cristallins aux contours irréguliers).

Les cristaux phagocytés peuvent apparaître fragmentés à l’intérieur des vacuoles cytoplasmiques ou avoir la même forme que les cristaux extracellulaires.

La taille des cristaux de pyrophosphates de calcium hydraté varie de 1 à 20 µm.

Dans les liquides particulièrement riches en cristaux, ils peuvent s’organiser en formations globulaires.

Les cristaux de pyrophosphate de calcium dihydraté sont souvent non ou faiblement biréfringents.

Mais l’importance de leur biréfringence dépend de l’épaisseur du cristal.

Les cristaux de grande taille ou en cube peuvent être fortement biréfringents du fait de leur épaisseur.

La biréfringence des cristaux de pyrophosphate de calcium dihydraté est positive.

Le rouge alizarine S colore les cristaux de pyrophosphate de calcium dihydraté du fait de leur nature calcique, mais cette coloration n’est obtenue qu’après un délai de 10 minutes environ.

Exceptionnellement, les cristaux sont de trop petite taille pour être visibles en microscopie optique.

Dans ces cas, ils peuvent être identifiés par la microscopie électronique à transmission.

* Microcristaux de phosphate de calcium :

Les phosphates de calcium, dont la forme la plus fréquente est l’apatite, ne sont pas décelables au microscope optique, même en lumière polarisée, du fait de leur petite taille.

La coloration par le rouge alizarine S peut être utilisée pour dépister leur présence dans le liquide articulaire.

Les amas cristallins d’apatite apparaissent avec cette coloration sous une forme arrondie, colorée en rouge vif par le rouge alizarine S, contrastant avec le fond de la préparation qui reste brun.

En lumière polarisée, les dépôts colorés sont biréfringents.

La coloration par le rouge alizarine S ne doit faire soupçonner la présence d’apatite que si cette coloration est très fortement positive, c’est-à-dire s’il existe plusieurs amas colorés par champs examinés au grossissement X 100.

La confrontation de l’examen en microscopie électronique ne montre en effet généralement pas de microcristaux d’apatite lorsque la coloration est faiblement positive.

Mais même en cas de résultat fortement positif, la spécificité de cette coloration n’est pas absolue.

De petits cristaux de pyrophosphate peuvent aussi être méconnus par la microscopie optique et former des amas colorés par le rouge alizarine.

De même, les cristaux d’oxalate de calcium sont aussi colorés par le rouge alizarine mais généralement reconnaissables par leur forme caractéristique.

La présence de cristaux d’apatite au sein du liquide articulaire peut être à l’origine d’une arthrite aiguë microcristalline.

C’est cependant une éventualité très rare et la cause la plus fréquente de la présence de ces microcristaux dans le liquide articulaire est la mise à nu de l’os sous-chondral qui libère des cristaux que les techniques actuelles ne permettent pas en pratique de différencier de dépôts pathologiques.

La coloration par le rouge alizarine des liquides articulaires ne mérite donc d’être faite que dans des centres très spécialisés où l’on peut s’assurer de la présence de microcristaux de phosphate de calcium par un examen en microscopie électronique complémentaire.

* Autres cristaux :

D’autres cristaux peuvent être mis en évidence dans le liquide articulaire, dans des circonstances cliniques particulières.

+ Microcristaux d’oxalate de calcium :

Des microcristaux d’oxalate de calcium peuvent être rencontrés dans le liquide articulaire au cours de l’oxalose primitive, généralement au stade d’insuffisance rénale traitée par hémodialyse, ou au cours de l’oxalose secondaire des insuffisants rénaux dialysés.

Ils peuvent avoir une forme en enveloppe cachetée facilement reconnaissable et caractéristique de la forme dihydratée (weddelite), ou des formes plus irrégulières, lorsqu’il s’agit d’oxalate de calcium monohydraté (whewellite).

+ Microcristaux de cholestérol :

Les microcristaux de cholestérol sont très rares.

Ils proviennent généralement de la dégénérescence spumeuse des macrophages, dont le cytoplasme libère ces cristaux dans le liquide articulaire.

Ils ont généralement une forme caractéristique en grandes plaques à bords souvent encochés du fait de la superposition imparfaite de plusieurs de ces plaques.

Beaucoup plus rarement ils peuvent prendre la forme de grandes aiguilles négativement biréfringentes.

Ils s’observent essentiellement au cours d’inflammations articulaires chroniques, notamment dans la polyarthrite rhumatoïde.

Plus souvent encore, ils s’observent dans des bursites rhumatoïdes.

+ Croix de Malte :

Les croix de Malte sont faites de phospholipides provenant de la dégradation des membranes cellulaires.

Elles s’observent généralement au décours d’hémarthroses.

La présence de quelques croix de Malte dans un liquide articulaire est assez banale et n’a aucune conséquence diagnostique.

Quelques observations d’arthrite aiguë associée à des croix de Malte intracellulaires ont été rapportées, mais il s’agit de faits très rares.

+ Globules lipidiques :

Les globules lipidiques ne sont pas cristallins ni biréfringents.

Ils proviennent des adipocytes de la moelle osseuse ou de la graisse sous-synoviale et leur présence est intéressante car elle témoigne généralement d’un traumatisme.

+ Microcristaux cortisoniques :

Les dérivés cortisoniques peuvent être observés dans les suites de leur injection intra-articulaire.

Ces dérivés peuvent causer des arthrites aiguës microcristallines, survenant dans les heures suivant leur injection, et dont le diagnostic est généralement assez facile.

L’examen met en évidence de très nombreux microcristaux cortisoniques, très fortement biréfringents, dont la taille et le sens de la biréfringence varient en fonction du composé en cause, en localisation intracellulaire.

Le principal problème est alors de ne pas passer à côté d’une arthrite septique et l’examen bactériologique est absolument indiqué.

Ces cristaux sont parfois observés plusieurs semaines après une infiltration, que le clinicien omet parfois de mentionner sur la feuille de renseignements cliniques, ce qui peut amener à un diagnostic erroné d’arthropathie microcristalline.

+ Autres cristaux observés de façon exceptionnelle :

Les cristaux de cryoglobulines sont généralement de grande taille et fortement biréfringents.

Ils sont colorés par les colorants utilisés en histologie du fait de leur nature protéique.

Il s’agit de cryoglobulines monoclonales de type I cristallisées, qui s’observent au cours de proliférations plasmocytaires monoclonales.

Ils peuvent être associés à des arthropathies destructrices sévères.

Les cristaux d’hémoglobine ou d’hématoïdine peuvent survenir dans des liquides très hématiques, où ils apparaissent quelques heures après la ponction.

Les cristaux d’hémoglobine siègent généralement au sein des globules rouges et ont une forme carrée ou rectangulaire.

Ils sont biréfringents.

Les cristaux d’hématoïdine apparaissent après plusieurs jours de stockage et sont caractérisés par leur couleur jaune brunâtre en lumière ordinaire et par leur forme en cube ou en losange.

Enfin, dans les épanchements riches en éosinophiles, on peut rencontrer des cristaux de Charcot-Leyden, formés de phospholipase provenant des éosinophiles.

Ils ont une forme en losange allongé et une biréfringence faible, positive ou négative.

E - BIOCHIMIE :

Aucun dosage biochimique n’est aujourd’hui recommandable lors d’une analyse de liquide articulaire en pratique clinique.

Nous rappelons cependant ici quelques données classiques ainsi que des notions plus récentes concernant l’atteinte cartilagineuse.

1- Protéines :

La détermination du taux de protéines dans le liquide articulaire est inutile et non effectuée en routine, car la numération des éléments est suffisante, en pratique, à la distinction des affections dégénératives et inflammatoires.

Les protéines du liquide synovial proviennent soit du plasma, soit d’une synthèse locale par les cellules de la membrane synoviale.

Les protéines plasmatiques pénètrent dans la cavité articulaire après avoir traversé l’endothélium capillaire synovial et la membrane basale capillaire.

Le liquide articulaire est assimilable à l’espace interstitiel (il n’est séparé du sang que par une seule membrane basale).

Le poids moléculaire des protéines est un élément déterminant de leur passage dans le liquide articulaire normal.

L’inflammation articulaire augmente la perméabilité vasculaire synoviale.

Inversement, les protéines du liquide synovial peuvent passer dans la circulation générale par drainage lymphatique.

Tous ces éléments entrent en compte dans l’établissement de la concentration des protéines dans le liquide synovial.

Cette concentration est normalement faible, de l’ordre de 13 à 28 g/l.

L’analyse immunoélectrophorétique montre qu’il s’agit de protéines trouvées dans le plasma, dont sont exclues les protéines de fort poids moléculaire.

Au cours des arthropathies mécaniques, la concentration des protéines dans le liquide articulaire est inférieure à 30 g/l.

Dans les atteintes inflammatoires, elle s’élève à plus de 40 g/l et des molécules plus grosses, telles les immunoglobulines (Ig) M ou certaines lipoprotéines, sont présentes dans le liquide articulaire.

L’augmentation du taux des protéines dans le liquide synovial dans les arthropathies inflammatoires est expliquée par l’augmentation de leur passage à travers le tissu synovial, due aux lésions vasculaires, à laquelle vient s’ajouter une augmentation de synthèse locale par la membrane synoviale.

2- Glucose :

Normalement, le taux de glucose est voisin dans le sang et le liquide articulaire.

Il en est aussi ainsi dans les arthropathies non inflammatoires, alors que, dans les épanchements inflammatoires, le taux de glucose chute, reflétant l’activité métabolique de l’articulation.

La baisse de glucose serait plus marquée en cas d’infection que de rhumatisme inflammatoire mais ce dosage reste peu utilisé du fait de ses variations, notamment en fonction de la glycémie, et du délai de dosage, le glucose étant rapidement métabolisé par les cellules du liquide.

3- Lactate :

Ce dosage, en pratique non réalisé dans le liquide articulaire, a été proposé comme argument pouvant orienter vers une arthrite septique en cas de taux élevé à plus de 6 mmol/l.

Le manque de spécificité de ce dosage a largement contribué au fait qu’il ne soit pas imposé parmi les dosages utiles.

4- Hyaluronate :

Bien que son dosage ne présente aucun intérêt pratique, nous l’évoquons ici en raison de son rôle dans la physiologie articulaire.

Sécrété par les cellules synoviales, il est présent dans le liquide synovial normal sous une forme polymérisée et à des concentrations voisines de 4 mg/ml.

Cette concentration détermine certaines propriétés physiques du liquide synovial telles que sa viscosité.

En effet, la viscosité basse du liquide synovial observée dans les liquides inflammatoires est liée à la baisse du degré de polymérisation et de la concentration d’acide hyaluronique dans le liquide articulaire.

5- Lipides :

Des lipides (cholestérol, triglycérides, phospholipides) sont présents dans le liquide synovial normal à des taux très inférieurs aux taux plasmatiques, du fait de la taille importante des lipoprotéines, qui leur interdit l’accès à la cavité articulaire.

Leur taux augmente en cas de perméabilité vasculaire synoviale accrue et s’associe souvent à la dégénérescence spumeuse des macrophages du liquide articulaire, qui phagocytent les lipoprotéines sans pouvoir parfaitement métaboliser les lipides que ces protéines transportent (notamment le cholestérol).

Les traumatismes articulaires avec fracture sous-chondrale peuvent causer l’irruption de particules graisseuses qui contiennent des triglycérides.

L’aspect macroscopique des liquides riches en lipides est laiteux, crémeux ou chylifère.

6- Ferritine :

Sa concentration est élevée dans les arthropathies inflammatoires mais aussi mécaniques.

Le dosage de la ferritine dans le liquide synovial n’a donc pas d’intérêt diagnostique.

7- Histamine et facteur de Willebrand :

Leurs concentrations ont été considérées comme significativement plus élevées dans les liquides articulaires rhumatoïdes que mécaniques avec une corrélation positive entre facteur de Willebrand et leucocytose synoviale.

8- Enzymes et marqueurs de la dégradation du cartilage :

De nombreuses enzymes ont été détectées dans le liquide synovial des patients atteints d’arthropathie mécanique ou inflammatoire.

Le dosage de ces enzymes n’a aujourd’hui aucun intérêt diagnostique mais a permis de mieux comprendre le mécanisme de la destruction ostéocartilagineuse dans divers types d’arthropathies.

Les taux de différentes métalloprotéases ont été étudiés sans implication pratique pour l’instant.

Par ailleurs, le dosage de certaines molécules (protéines matricielles, enzymes, fragments de dégradation des protéoglycanes) dans le liquide synovial pourrait renseigner sur le métabolisme articulaire.

Mais, là encore, ces dosages n’ont pas d’intérêt pratique et ne sont pas de réalisation courante.

F - IMMUNOLOGIE :

L’étude immunologique du liquide synovial n’a pas, aujourd’hui encore, d’incidence clinique ou thérapeutique et de ce fait n’est pas effectuée en pratique courante.

En revanche, elle peut apporter une aide à la compréhension des mécanismes physiopathologiques de certaines maladies inflammatoires rhumatologiques.

1- Facteur rhumatoïde :

Sa recherche dans le liquide articulaire, qui est difficile, a connu une mode du fait d’une production préférentielle de facteurs rhumatoïdes dans la synoviale qui aurait pu conduire à un diagnostic plus précoce.

Aujourd’hui cette technique est dans l’ensemble abandonnée et le diagnostic se fait beaucoup plus sur les divers marqueurs sérologiques et radiographiques de la maladie.

2- Complément :

Le taux du complément hémolytique total (CH50) dans le liquide synovial normal est égal à la moitié du taux sanguin.

Il est souvent abaissé au cours de la polyarthrite rhumatoïde, alors que les taux sanguins sont normaux, reflétant une consommation locale.

La non-spécificité de ces résultats rend inutile, en pratique clinique, le dosage du complément dans le liquide articulaire.

3- Complexes immuns :

La détection des complexes immuns dans le liquide synovial n’a aucune spécificité et donc pas d’intérêt.

4- Cytokines :

Bien que les cytokines pro-inflammatoires jouent un rôle majeur dans la pathogénie des arthropathies, leur dosage n’est pas effectué en pratique pour des raisons de difficultés techniques et d’interprétation.

Les dosages de cytokines dans le liquide synovial seraient plus utiles que dans le sérum car ils pourraient être le reflet des anomalies physiopathologiques dans l’articulation touchée renseignant sur le type et le degré de réaction inflammatoire.

C’est le liquide synovial qui, parmi les divers liquides biologiques, contiendrait les plus hauts niveaux de cytokines inflammatoires avec, en particulier, l’interleukine (IL) 6. IL1b et tumor necrosis factor (TNF)a auraient des taux élevés dans les liquides synoviaux des articulations victimes d’arthropathies sévères alors que leur détermination dans le sérum n’est pas corrélée à l’activité de la maladie.

L’intérêt de tels dosages dans l’avenir reste à définir.

Conclusion :

L’intérêt du clinicien pour l’examen du liquide articulaire se porte essentiellement sur trois examens de base : l’examen cytologique qui permet un classement de l’arthropathie en mécanique ou en inflammatoire, l’examen bactériologique qui est obligatoire pour le diagnostic des arthrites septiques et la recherche de microcristaux.

De très nombreuses autres recherches et dosages peuvent être effectués dans le liquide synovial, mais n’ont, encore aujourd’hui, aucun intérêt en pratique courante.

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