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Le choix du biomatériau est-il aussi important ?

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L’utilisation des biomatériaux dans les reconstructions osseuses est très fréquente dans les procédures implantaires et pré-implantaires. Le choix des biomatériaux est souvent guidé par une approche mécanique, souvent moins biologique.

Il parait évident, aujourd’hui, que le choix du biomatériau est moins important qu’on ne le croie et que le succès de la régénération osseuse tient plus à d’autres facteurs essentiels qu’à la nature du biomatériau.

Définitions

En 1987, la conférence de consensus de la Société Européenne des biomatériaux définissait un biomatériau comme un matériel inerte, utilisé comme un dispositif médical, destiné à interagir avec les systèmes biologiques.

Formation osseuse

La formation osseuse obéit non seulement à la règle de la biocompatibilité (obligatoire), mais également aux lois de la conduction. En fait, entre les granules, la matrice extra cellulaire va se déposer et établir des ponts entre ces granules (à partir du 5ème jour). La néo-angiogenèse va pouvoir démarrer avec la minéralisation de cette matrice. La formation osseuse va se faire en apposition sur les granules dans cet espace résiduel entre les granules1.

La quantité d’os formé ne tient qu’au nombre et au volume de vaisseaux que l’on a pu initier dans cet amas de grains. Cela veut dire que c’est la néo-angiogenèse qui est le mécanisme le plus important2.

Le devenir de la greffe osseuse

La qualité de la vascularisation sera la seule condition pour la stabilité de la greffe osseuse. Mais cette vascularisation peut être contrariée par plusieurs facteurs in situ. On a souvent pensé que la résorption de la greffe tenait au matériau et à sa nature. C’est inexact. La règle biologique la plus répandue souligne que la persistance d’un tissu, osseux ou autre, ne tient qu’à la nature de sa vascularisation. Un os qui se résorbe est tout simplement un os ischémique. La durée de resorbtion ou de sa disparition sera fonction de l’importance de cette ischémie. On peut donc analyser la formation osseuse et sa stabilité sous deux aspects : les facteurs positifs et les facteurs négatifs.

Les facteurs positifs : le collagène

La présence de collagène est fondamentale pour la déposition rapide de la matrice extracellulaire, dont le collagène est un élément fondamental. Il permet son installation plus rapide et donc sa vascularisation grâce à l’activité des fibroblastes3. Cette déposition de matrice est le support biologique et mécanique à la croissance vasculaire. Ce collagène qui est la matière la plus importante de l’os, permet d’expliquer pourquoi les greffes d’os autogène sont si efficaces et sont toujours considérées comme le gold standard. Leur efficacité tient surtout au collagène contenu dans l’os humain. D’où l’intérêt des allogreffes. On retrouve de plus en plus la présence de collagène dans plusieurs types de biomatériaux et notamment les xénogreffes, car elles n’ont pas reçu de traitement thermique (qui détruit toutes les protéines osseuses) Sont disponibles aujourd’hui sur le marché des xénogreffes « collagénées » d’origine équine, bovine ou porcine.

Les conditions négatives

Nous allons rencontrer deux types de facteurs négatifs : biologiques et biomécaniques.

a) Les facteurs négatifs d’origine biologique

On connait les effets délétères du diabète et du tabac sur la formation osseuse. Ils sont largement commentés dans la littérature.

On est beaucoup moins attentif à d’autres facteurs au moins aussi importants : le cholestérol et la vitamine D4.

De nombreuses publications commencent à s’intéresser au LDL Cholestérol (Low Density Lipoprotein) qui a un effet très négatif sur le métabolisme osseux, par son action oxydante sur les cellules osseuses. Il a été démontré récemment que le métabolisme du cholestérol se déroulait en partie dans les cellules osseuses5. L’accumulation de LDL dans les cellules osseuses va entrainer une apoptose de ces cellules par oxydation. Avec comme conséquence, une réduction drastique du métabolisme osseux. L’hypercholestérolémie de type LDL est donc un facteur négatif souvent négligé.

Pour la vitamine D, son action prépondérante non seulement dans le métabolisme osseux mais dans le renforcement de la lutte contre l’infection est aujourd’hui une évidence scientifique. Une grande proportion de la population est déficiente en vitamine D, voire carencée. Les études internationales montrent que 60 à 85 % de la population est déficiente en préopératoire. Un dosage de la vitamine D parait souhaitable avant une greffe osseuse importante afin de tester las capacités du patient à avoir un métabolisme osseux favorable. Mais également en présence d’un échec d’ostéointégration.

radio-greffeCes facteurs sont-ils réellement si influents ? Il faut tout simplement comprendre que les facteurs de risque, lorsqu’ils s’accumulent vont d’abord se potentialiser réciproquement et réellement créer un environnement biologique impossible à surmonter lorsqu’ils sont tous présents : un fumeur, carencé en vit. D et en excès de cholestérol va devenir un candidat fortement susceptible à l’échec. Quel que soit le biomatériau utilisé..!! Car l’ostéointégration devient un phénomène insurmontable pour le patient.

Dans ce deux images panoramiques, on voit la résorption osseuse péri-implantaire. La résorption osseuse est certes multifactorielle. Mais la déficience en vit. D vient aggraver le processus. La carence n’est surement pas le facteur primordial, mais il sera, sans aucun doute, un facteur aggravant.

b) Les facteurs biomécaniques

La pression et la tension sont des facteurs majeurs du ralentissement de l’angiogenèse6.

On connait le rôle de la tension des tissus mous sur les greffes osseuses. La tension de la gencive va avoir un effet ischémique sur le périoste et induire un retard à la vascularisation du comblement osseux. C’est la raison pour laquelle on doit absolument fermer les lambeaux sans tension. Mais on oublie souvent que la tension externe exercée par la présence d’un vestibule court va avoir le même effet. Pour remédier à ce genre de complication, la suture des lambeaux sera primordiale. Les sutures qui induisent les tensions les plus réduites sont les sutures en matelassier. Le matelassier horizontal est le plus efficace mais plus il sera apicalisé et plus il sera réducteur de tension et donc de mobilité du lambeau.

Mais la pression exercée par la gencive sur la greffe est aussi importante. D’où le rôle joué par toutes les techniques utilisant des membranes « armées » ou des grilles titanes ainsi que par des simples vis d’ostéosynthèse. Toutes ces techniques permettent à la greffe de ne pas subir de pression de la gencive, évitant ainsi la pression sur le périoste: induction d’une ischémie et donc induction de résorption osseuse… On comprend ainsi l’effet très négatif d’une prothèse mobile sur une greffe osseuse.

La stabilité à long terme.

Elle va tenir compte de tous ces facteurs. Le plus difficile n’est pas de réussir la greffe mais de la maintenir. Tous les facteurs évoqués plus haut vont avoir leur rôle dans cette stabilité. Mais la pose de l’implant peut aussi avoir des effets délétères sur la stabilité osseuse. Par exemple, la pose d’un implant trop compressif va créer une ischémie osseuse et donc induire à long terme une fonte osseuse inexorable.

Conclusion

La réussite d’une greffe osseuse tient d’abord au respect des conditions biologiques et mécaniques optimales pour la réussite de la vascularisation du greffon. Le choix du biomatériau se fera en fonction du cas clinique, en privilégiant les biomatériaux contenant du collagène, réellement bénéfique pour la rapidité de la prise du greffon. (allogreffes ou xénogreffes collagénées). Le respect des règles biologiques permettront surtout de maintenir le résultat à long terme en n’oubliant pas que le facteur principal du maintien de l’os péri-implantaire est l’épaisseur des tissus mous.

À lire

1. Wang CH, Wang TM, Young TH, Lai YK, Yen ML. The critical role of ECM proteins within the human MSC niche in endothelial differentiation. Biomaterials. 2013 Jun;34(17):4223-34.
2. Udagawa A1, Sato S, Hasuike A, Kishida M, Arai Y, Ito K. Micro-CT observation of angiogenesis in bone regeneration.Clin Oral Implants Res. 2013 Jul;24(7):787-92.
3. Markowicz m, Koellensperger E, Neuss S, Steffens G.C.M. and Pallua N. Enhancing the Vascularization of Three- Dimensional Scaffolds: New Strategies in Tissue Regeneration and Tissue Engineering Topics in Tissue Engineering, Volume 2, 2005
4. Choukroun J1, Khoury G, Khoury F, Russe P, Testori T, Komiyama Y, Sammartino G, Palacci P, Tunali M, Choukroun E. Two neglected biologic risk factors in bone grafting and implantology: high low-density lipoprotein cholesterol and low serum vitamin D. J Oral Implantol. 2014 Feb;40(1):110-4
5. Brodeur MR1, Brissette L, Falstrault L, Ouellet P, Moreau R. Influence of oxidized low-density lipoproteins (LDL) on the viability of osteoblastic cells. Free Radic Biol Med. 2008 Feb 15;44(4):506-17. 15.
6. Mammoto A1, Connor KM, Mammoto T, Yung CW, Huh D, Aderman CM, Mostoslavsky G, Smith LE, Ingber DE. A mechanosensitive transcriptional mechanism that controls angiogenesis. Nature. 2009 Feb 26;457(7233):1103-8. doi: 10.1038/nature07765.

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