Dental Tribune France

Bioactivité en dentisterie restauratrice: guide de l’utilisateur

By Dr Fay Goldstep
May 05, 2021

« Bioactivité » est l’un des nouveaux mots à la mode en dentisterie. On le considère comme un atout de nombreux matériaux de restauration, mais avec des arguments différents et même contradictoires, qui ont semé la confusion et la polémique autour du concept. Cet article a pour but d’éclairer le praticien en dentisterie restauratrice sur les aspects suivants : la bioactivité, c’est quoi au juste ? Et les produits bioactifs ? Comment peut-on les utiliser pour offrir les meilleurs soins bucco-dentaires ?

C’est au Dr Larry Hench que l’on doit l’expression « matériau bioactif ». En 1969, il cherchait à développer un matériau de greffe osseuse plus efficace, pour soigner les blessures des soldats qui rentraient de la guerre du Vietnam. Il voulait obtenir un matériau capable d’établir une liaison directe avec les tissus corporels, qui ne serait pas rejeté par l’organisme, comme c’était le cas de tous les matériaux de l’époque. Hench a créé le bioverre (verre de silicophosphate de calcium), un matériau entièrement synthétique qui forme une liaison chimique avec l’os.1 Selon la définition du Dr Hench, un matériau bioactif « induit une réponse biologique spécifique à l’interface d’un matériau qui permet la formation d’une liaison entre les tissus et le matériau. »2

Aujourd’hui, la littérature dentaire propose de nombreuses définitions de la bioactivité, qui dépendent du scientifique et de ses recherches. En fait, la définition s’aligne sur la recherche alors qu’elle devrait refléter le concept. Pour établir clairement la signification, il est préférable de partir de la définition la plus facile à comprendre, par les cliniciens et les patients, celle du dictionnaire : – Bioactivité - nom : tout effet, toute interaction avec un tissu vivant ou toute réponse de ce tissu.

Historiquement, les matériaux dentaires ont été conçus pour avoir un effet « neutre » sur les dents.3 Cependant beaucoup de matériaux dentaires actuels ne sont pas neutres. Ils sont « actifs » et pas « passifs », et interviennent dans le processus de restauration. Les nouveaux matériaux sont donc développés dans le but d’exploiter ce comportement potentiel. Ce sont les matériaux « bioactifs ». Pour les besoins de la simplification et de la clarté de la définition des matériaux de restauration bioactifs, le mieux est de les distinguer par leur mécanisme d’action. Il existe trois mécanismes différents dans les matériaux de restauration bioactifs (le Tableau 1 présente des exemples de matériaux de restauration bioactifs, selon leur mécanisme d’action). Un matériau de restauration bioactif peut avoir plusieurs des effets suivants :

  1. reminéralisation et renforcement de la structure dentaire par une libération de fluorure et/ou d’autres minéraux ;
  2.  formation au fil du temps d’un matériau de type apatite sur sa surface, lorsqu’il est plongé dans un liquide biologique, naturel ou simulé ;4
  3.  régénération du tissu vivant pour favoriser la vitalité de la dent

    Tableau 1 : Exemples de matériaux de restauration bioactifs en fonction de leur mécanisme d’action. La bioactivité augmente avec chaque mécanisme : matériaux qui induisent une reminéralisation, et ne font que reminéraliser ; matériaux qui forment un dépôt d’hydroxyapatite et induisent également une reminéralisation ; matériaux qui stimulent la régénération pulpaire

Matériaux qui induisent une reinéralisation

La carie dentaire est le résultat cumulé de cycles successifs de déminéralisation et de reminéralisation, à l’interface du biofilm et de la surface dentaire. Les bactéries orales produisent de l’acide à partir des hydrates de carbone contenus dans les aliments, et induisent une déminéralisation qui mène à une dissolution des cristaux d’hydroxyapatite sous la surface. La reminéralisation est le processus naturel de réparation des lésions non cavitaires. Elle repose sur l’action des ions calcium et phosphate, renforcée par le fluor, qui permet de recréer une nouvelle surface sur les résidus de cristaux encore présents sous la surface.5

Dans les conditions physiologiques normales, à pH 7, la sursaturation de la salive en ions calcium et phosphate ralentit le processus carieux. Lorsque le pH diminue, des concentrations plus élevées en calcium et phosphate sont nécessaires, pour obtenir la saturation de la salive et préserver l’intégrité de l’hydroxyapatite.5 Le point d’équilibre où aucune dissolution ou précipitation des minéraux ne se produit est appelé le « pH critique ». Le pH critique de l’hydroxyapatite se situe autour de 5,5 et celui de la fluorapatite autour de 4,5. Cependant ces valeurs varient d’un patient à l’autre. La déminéralisation survient au-dessous du pH critique, tandis que la reminéralisation se produit au-dessus de ce seuil (Figs. 1 et 2). 43

Si des ions fluorure sont présents dans les fluides de la plaque, ils pénètrent dans l’émail, en même temps que les acides en sous-surface, sont adsorbés à la surface des cristaux d’apatite, et protègent ces cristaux contre la dissolution.6 Ce revêtement transforme les cristaux en fluorapatite, dont le pH critique est de 4,5, et prévient la déminéralisation tant que le pH n’atteint pas ce seuil. De faibles concentrations de fluorure en solution dans les cristaux de l’émail, peuvent fortement ralentir la déminéralisation.7, 8 Lorsque le pH remonte à 5,5 ou plus, les ions calcium et phosphate présents dans la salive sursaturée sont réintégrés dans la dent.8 Le fluorure augmente la reminéralisation en formant des liaisons stables avec les ions calcium et phosphate. Il est surtout incorporé dans la surface reminéralisée et celle-ci résiste donc beaucoup mieux aux acides.

Les bienfaits du fluor sont maintenus à long terme grâce à la présence de réservoirs constitués par les composants de la cavité buccale. Ces réservoirs se chargent en ions fluorure lors de traitements fluorés, par exemple l’utilisation de dentifrices ou l’application de vernis fluorés, et libèrent progressivement ces ions dans la salive.9, 10 Le fluorure peut se fixer sur les dents, les muqueuses, la plaque dentaire ou les matériaux de restauration bioactifs et y demeurer. Sa rétention présente un bénéfice clinique puisque, lors des attaques acides cariogènes, les ions peuvent être libérés, pour réduire la déminéralisation et favoriser la reminéralisation.5 Lorsque l’émail et la dentine ne possèdent plus une structure adéquate pour maintenir leur charpente minérale, une cavité se forme et une simple reminéralisation ne suffit plus. Une préparation et une restauration des dents sont alors nécessaires.

Les matériaux de restauration bioactifs remplacent le tissu dentaire dur et contribuent à reminéraliser les structures dentaires encore présentes. Ce sont notamment les ciments verres ionomères et leurs dérivés, tels que les verres ionomères modifiés par adjonction de résine, les compomères et les giomères.

Ciments verres ionomères

Les ciments verres ionomères ont été développés au début des années 1970. Ils sont particulièrement intéressants pour le contrôle des caries chez les patients à haut risque carieux, et dans les zones posant un problème de restauration, en raison de l’emplacement ou de l’isolation (Figs. 3a et b). Les verres ionomères forment une véritable liaison chimique avec le tissu dentaire. Ils favorisent la reminéralisation de la structure dentaire environnante et préviennent les micropercolations bactériennes, grâce à leurs propriétés d’adhésion par échange ionique avec l’émail et la dentine.11 Une nouvelle couche fortement chargée en ions est formée à l’interface de la dent et du verre ionomère. Cette couche contient des ions calcium et phosphate provenant du tissu dentaire, ainsi que des ions calcium (ou strontium), phosphate et aluminium provenant du ciment verre ionomère.11 Le processus de reminéralisation aboutit à la création d’une surface dentinaire plus dure (Fig. 4). 12, 43 La fracture d’une restauration est généralement de nature cohésive et laisse la couche d’échange ionique fermement liée à la paroi de la cavité. Les canalicules dentinaires sont scellés et protégés contre une infiltration bactérienne.13

Pour éliminer les inconvénients des propriétés physiques des verres ionomères et exploiter leurs avantages reminéralisants, les spécialistes en recherche dentaire ont développé une variété de matériaux dérivés des verres ionomères : verres ionomères modifiés par adjonction de résine, compomères et giomères. Deux gammes de matériaux de restauration entrant dans cette caté- gorie sont ACTIVA BioACTIVE-RESTORATIVE (Pulpdent ; Fig. 5) et Beautifil, un système de matériaux de restauration appelés giomères, notamment Beautifil II et Beautifil Flow Plus (Shofu ; Fig. 6). Les études ont démontré le potentiel de reminéralisation d’ACTIVA dû à la libération d’ions fluorure, ainsi qu’à la recharge et la libération d’ions calcium.14, 15 Les giomères sont utilisés en dentisterie restauratrice comme substituts des résines composites, quelles que soient les applications.

Giomères

Les giomères combinent les propriétés des verres ionomères et des résines composites : libération et recharge en fluorure des verres ionomères d’une part, et propriétés esthétiques, physiques et de mise en œuvre des résines composites d’autre part.16 Le concept des giomères repose sur la technologie PRG (Pre-Reacted Glass, verre à surface préactivée) : un noyau de verre subit une préréaction avec une solution de polyacide, suivie d’un traitement de surface menant à la formation d’une phase verre ionomère. Les études démontrent une reminéralisation de la dentine au niveau de la surface de préparation adjacente au giomère.17

Grâce à la formation de réservoirs d’ions fluorure, les giomères sont beaucoup plus efficaces que les compomères18 et les résines composites, pour libérer et recharger les ions fluorure, moins cependant que les verres ionomères.19 La performance clinique des giomères a été évaluée par rapport à celle des résines composites hybrides. L’évaluation des giomères s’est avérée positive pour tous les critères de la comparaison.20

Matériaux qui forment un dépôt d’hydroxyapatite

Certains matériaux bioactifs permettent non seulement une reminéralisation par l’ajout de minéraux à la structure dentaire, mais ils forment aussi graduellement un matériau de type apatite sur leurs surfaces, lorsqu’ils sont plongés dans un liquide biologique naturel ou simulé.4 Il existe deux classes chimiques de ces matériaux de restauration bioactifs : les silicates de calcium et les aluminates de calcium..21, 22 Ces matériaux ne contiennent pas de résine, leur prise s’effectue par une réaction acido-basique et, après leur prise, le pH est alcalin. Des niveaux élevés de pH (7,5 ou plus) semblent intensifier la bioactivité.4 Ceramir (Doxa Dental ; Fig. 7) est un matériau à base d’aluminate de calcium développé pour le scellement. Une étude in vitro a montré que ce ciment bioactif, qui induit la formation d’apatite, produit un excellent joint au niveau des anfractuosités marginales des restaurations. Cliniquement, ceci représente un avantage au niveau de la limite entre la dent préparée et la restauration scellée. Ce résultat semble indiquer que les matériaux dentaires bioactifs peuvent améliorer sensiblement les résultats cliniques et la longévité des restaurations dentaires.23 On a également démontré que les silicates de calcium forment un dépôt d’hydroxyapatite.23 Mais qui plus est, ils peuvent stimuler la régénération du tissu vivant : dentine, pulpe, vaisseaux sanguins et tissu osseux.24–26

Matériaux qui peuvent régénérer le tissu vivant

Certains matériaux bioactifs induisent non seulement la reminéralisation et la formation d’hydroxyapatite, mais ils régénèrent aussi le tissu vivant. Cet aspect est essentiel dans de nombreux traitements pulpaires et de restauration. Le traitement de la pulpe vivante en est l’un des meilleurs exemples. Le but du traitement de la pulpe vivante (coiffage pulpaire direct et pulpotomie) est de traiter une lésion pulpaire réversible causée par un traumatisme, une carie ou une procédure restauratrice. Ce type de lésion détruit l’architecture normale des tissus au niveau de l’interface pulpe-dentine, mais la cicatrisation est possible si la plaie est correctement protégée.27 Le traitement doit maintenir la vitalité et la fonction de la pulpe, et restaurer la continuité de la dentine sous la lésion, en permettant la formation d’un pont de tissu dur.28 Une qualité optimale de ce pont est essentielle à la réussite à long terme du traitement de la pulpe vivante.29, 30 Le tissu pulpaire réagit de manière spécifique au matériau de coiffage, et la réaction détermine la qualité du pont dentinaire.28

Les produits à base d’hydroxyde de calcium sont utilisés dans le traitement de la pulpe vivante depuis de nombreuses années. La capacité de l’hydroxyde de calcium à favoriser la formation d’un pont dentinaire et la cicatrisation est bien établie.31 Toutefois, l’hydroxyde de calcium possède des propriétés physiques inadéquates et conduit à des ponts dentinaires mal formés qui contiennent des tunnels,32 ce qui a orienté la recherche de nouveaux matériaux pour ce traitement. Le premier de ces matériaux créé pour un usage clinique a été l’agrégat de trioxyde minéral (MTA).33 À l’origine, le MTA a été développé pour servir de matériau d’obturation de l’apex dans le cadre d’apicectomies, et pour réparer les perforations radiculaires.34 Ses indications se sont élargies fortement en dentisterie restauratrice et en dentisterie pédiatrique.21 Le MTA est un matériau à base de silicate de calcium (dérivé du ciment Portland) doté d’un grand pouvoir de scellement et d’une excellente biocompatibilité. Les matériaux à base de MTA stimulent la formation plus rapide de ponts dentinaires, dont la qualité est bien meilleure que ceux de l’hydroxyde de calcium.35, 36 Depuis le milieu des années 1990, le MTA est considéré comme une référence dans le traitement conservateur de la vita lité pulpaire.37 Les matériaux à base de MTA présentent cependant quelques limitations :
– durée de prise très longue ;38
– faibles propriétés mécaniques ;38
– mise en œuvre difficile ;38
– risque de coloration dentaire ;39
– présence éventuelle de métaux lourds.40

Une recherche intensive a été menée pour mettre à profit les avantages du MTA et éliminer la plupart de ses inconvénients. L’un des matériaux qui en ont émergé est le substitut dentinaire Biodentine (Septodont ; Fig. 8). Il a été formulé en améliorant les propriétés physiques et de mise en œuvre de la technologie des ciments de réparation endodontiques à base de MTA, et il représente un substitut dentinaire doté d’excellentes propriétés réparatrices. Biodentine peut être utilisé comme substitut dentinaire complet, pour traiter les lésions de la dentine tant au niveau coronaire que radiculaire, et ses indications cliniques sont plus larges que celles du MTA et autres produits à base de silicate de calcium, dérivés du ciment de Portland.21 Biodentine peut être utilisé comme :
– protection/fond de cavité dans les lésions carieuses profondes ;
– agent de coiffage pulpaire dans le traitement de la pulpe vivante (coiffage pulpaire direct et pulpotomie) ;
– matériau de réparation canalaire pour perforation, résorption, apexification et matériau d’obturation de l’apex en chirurgie endodontique ; et
– matériau de restauration pour remplacer la dentine manquante ou lésée.

Il ne convient pas pour remplacer l’émail. Les avantages de Biodentine par rapport au MTA et aux matériaux à base de MTA modifié sont notamment :
– facilité de mise en œuvre ;
– haute viscosité ;
– durée de prise réduite (12 minutes) ;
– meilleures propriétés physiques ;41
– composition contenant des matériaux de base ayant un degré de pureté connu ;42 et
– excellente stabilité de la teinte n’entraînant aucune coloration.43

Biodentine est un matériau à base de silicate tricalcique. Ses propriétés mécaniques sont comparables à celles de la dentine et il peut être utilisé comme substitut dentinaire, tant au niveau coronaire que radiculaire.44–46 Il stimule le dépôt d’hydroxyapatite lorsqu’il est au contact des fluides tissulaires.47 Il ne présente aucune toxicité dans les tests effectués sur des cellules pulpaires humaines.48 Les études ont démontré la formation de ponts dentinaires complets sur dents humaines au bout de six semaines.49 Biodentine crée un joint hermétique qui protège la pulpe dentaire en prévenant les infiltrations bactériennes, assurant donc une protection du milieu propice à la cicatrisation. Le joint est formé grâce à une rétention micromécanique associée à l’infiltration des canalicules dentinaires et à la formation de dentine, par une stimulation des odontoblastes.25 La régénération du tissu pulpaire est induite par la libération du calcium des matériaux de coiffage pulpaire. La réaction d’hydratation qui permet la prise des matériaux à base de silicate tricalcique, tels que Biodentine, produit de l’hydroxyde de calcium.50 Cette réaction se déroule comme suit :

L’interaction entre le silicate de calcium contenu dans la poudre de Biodentine et l’eau, entraîne la prise et le durcissement du ciment. Il se forme un gel de silicate de calcium hydraté et de l’hydroxyde de calcium. Ce dernier peut alors stimuler la régénération de la pulpe, au sein d’un matériau gélifié qui est résistant et non poreux ; il est ainsi possible d’exploiter le pouvoir de régénération de l’hydroxyde de calcium, sans ses propriétés physiques désavantageuses.

Dans le traitement de la pulpe vivante, Biodentine stimule la production de dentine de réparation par les odontoblastes, grâce aux meilleures propriétés physiques de l’hydroxyde de calcium. On observe la formation d’une barrière dentinaire dense51, 52 et la régénération des fibroblastes lésés de la pulpe.53 Les résultats cliniques ont confirmé la capacité de Biodentine de préserver la vitalité pulpaire, même dans des cas très difficiles. Ce matériau a le potentiel de cicatriser le tissu pulpaire et d’éviter le traitement endodontique, qui aurait inévitablement été entrepris par le passé.

Silicates de calcium modifiés par adjonction de résine

Les études ont démontré que la présence d’une matrice résineuse modifie le mécanisme de prise des silicates de calcium et le lessivage du calcium.54 Une étude clinique évaluant des pulpotomies partielles a comparé TheraCal (BISCO), un matériau photopolymérisable de protection/fond de cavité à base de silicate de calcium modifié par adjonction de résine, conçu pour le coiffage pulpaire direct et indirect, avec Biodentine et ProRoot MTA (DentsplySirona), qui sont des matériaux sans résine. Selon les résultats, Biodentine a permis la formation d’un pont dentinaire complet dans toutes les dents. Les taux de formation du pont étaient de 56 % pour ProRoot MTA et de 11 % pour TheraCal.55 Une organisation normale de la pulpe a été observée dans 66,6 % des dents du groupe traité par Biodentine, 33,3 % du groupe traité par ProRoot MTA et 11,1 % du groupe traité par TheraCal. L’étude a conclu que les matériaux sans résine, utilisés dans une pulpotomie partielle, sont plus efficaces que les matériaux à base de résine et sont susceptibles de mener à de meilleurs résultats cliniques.55 Une autre étude plus récente a comparé l’incidence de l’utilisation de Biodentine et de TheraCal sur l’inflammation et la régénération de la pulpe, lors d’un coiffage pulpaire direct effectué dans un modèle in vitro. On a observé que TheraCal augmentait les taux de cellules inflammatoires et ralentissait le processus de régénération de la pulpe, tandis que Biodentine n’aggravait pas l’inflammation et favorisait le processus de régénération de la pulpe.56

Ces deux études semblent indiquer que la prudence s’impose lors de l’utilisation de matériaux à base de résine pour le traitement de la pulpe vivante. Biodentine présente des caractéristiques de biocompatibilité et de bioactivité adaptées au traitement de la pulpe vivante.

Silicates de calcium utilisés comme ciments de scellement endodontiques

La capacité de formation de dépôts d’hydroxyapatite et de régénération du tissu vivant a fait entrer le silicate de calcium dans le champ d’application des ciments de scellement endodontiques. Après une obturation, on observe souvent un contact entre les matériaux de scellement et le tissu périapical. La réussite du traitement dépend fortement de l’intégrité du joint de scellement, qui permettra de prévenir une infection récurrente de l’espace périapical. L’introduction des ciments de scellement endodontiques bioactifs a transformé le concept de joint de scellement hermétique avec des matériaux inertes à celui d’une liaison biologique avec bioactivité.57 Le ciment de scellement devient un matériau d’obturation, et plus seulement un matériau de scellement.

Grâce à leurs propriétés, les silicates de calcium sont parfaitement adaptés à l’obturation endodontique, notamment :58
– pH élevé (antibactérien) ;
– hydrophilie (utilisation de l’humidité des canalicules dentinaires pour amorcer la prise) ;
– biocompatibilité ;
– ni retrait, ni résorption ;
– formation d’un excellent joint (liaison chimique et mécanique avec la dentine) ; et
– facilité d’utilisation (peuvent être utilisés dans de nombreuses techniques de condensation).

De plus, ils sont bioactifs :
– reminéralisation des tissus durs ;
– formation d’un dépôt d’hydroxyapatite permettant d’améliorer le scellement au fil du temps ;
– régénération et cicatrisation des tissus périapicaux environnants

BioRoot (Septodont ; Fig. 9) a été développé pour intégrer ces caractéristiques bioactives. La recherche a démontré :
– une formation d’hydroxyapatite lors de la réaction de prise : les ciments de scellement biocéramiques adhèrent à la dentine par un processus de mordançage alcalin. Ceci est dû à l’alcalinité du ciment de scellement. Une zone d’infiltration minérale se forme entre la dentine et le ciment de scellement.59

– cicatrisation du tissu : une étude, qui comparait les effets de BioRoot RCS sur des cellules de desmodonte humain avec ceux du ciment de scellement canalaire à l’oxyde de zinc-eugénol standard, Pulp Canal Sealer (Kerr Dental), a montré que BioRoot produisait moins d’effets toxiques sur les cellules de desmodonte et induisait une synthèse plus importante des facteurs de croissance angiogéniques et ostéogéniques. Ces propriétés sont essentielles à la régénération des tissus périapicaux.60,61 BioRoot a également fait preuve d’une excellente biocompatibilité par rapport à de nombreux autres ciments de scellement endodontiques actuels.62

Conclusion

Si on se limite simplement aux aspects essentiels de la bioactivité en dentisterie, il devient évident que la bioactivité est aujourd’hui une composante essentielle de la pratique dentaire clinique. Les chirurgiens-dentistes peuvent maintenant exploiter le potentiel de reminéralisation et de régénération du tissu dentaire ainsi que de cicatrisation des structures biologiques, pour atteindre leur objectif premier : les meilleurs résultats cliniques possibles pour leurs patients.

Note de la redaction : Cet article a été initialement publié dans le magazine cosmetic dentistry – beauty & science, volume 12, numéro 1/2018 puis dans le journal Dental Tribune France, volume 12, numéro 11/2020.

Une liste des références est disponible auprès de l’éditeur.

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