Les biocéramiques en endodontie

Biomatériaux et biocéramiques

Les biomatériaux ont été décrits par Williams en 1987 comme des matériaux non vivants utilisés dans un dispositif médical, à des fins thérapeutiques ou non, et appelés à interagir avec les systèmes biologiques. Selon cet auteur, leur biocompatibilité est caractérisée par la capacité à remplir une fonction spécifique induisant une réponse appropriée de l’hôte. Cette réaction doit être non toxique, non immunogénique et non carcinogénique [¹, ²]. Étant donné l’étendue de cette définition, il est coutumier de classer les biomatériaux en 4 groupes en fonction de leur nature chimique : les métaux et alliages métalliques, les céramiques, les polymères et les matériaux d’origine naturelle [³].

Les biocéramiques sont des matériaux spécifiquement mis au point pour une utilisation en médecine et en odonto?stomatologie. Selon Hench, précurseur de leur utilisation dans le milieu médical, cette famille de biomatériau inclut l’alumine, la zircone, les verres bioactifs, les vitrocéramiques et les matériaux à base de phosphates de calcium résorbables tels que l’hydroxyapatite synthétique [⁴].

Les biocéramiques sont utilisées depuis les années 1970 en chirurgie orthopédique, reconstructrice ou maxillo-faciale dans le cadre de la réparation d’éléments squelettiques tels que le col fémoral ou le genou [⁵]. Elles sont reconnues pour leurs propriétés biologiques fondamentales : la biocompatibilité, la bioactivité et l’ostéoconduction via leur pouvoir de différenciation cellulaire.

Cet article a pour objectif de présenter ces biomatériaux récemment introduits en endodontie, disponibles sous différentes formulations permettant une utilisation dans de nombreuses situations cliniques, et de comparer leurs propriétés aux matériaux existants.

Biocéramiques en endodontie

En endodontie, les biocéramiques ont été introduites en 2008 sur le marché américain par la société Brasseler sous le nom d’EndoSequence®. Elles constituent une alternative clinique au mineral trioxyde aggregate (ProRoot MTA®, Dentsply) avec des propriétés biologiques et des indications thérapeutiques similaires.

Aujourd’hui, deux fabricants distribuent des biocéramiques à usage endodontique sous des présentations commerciales ergonomiques :

• Innovative Biocreamix Inc. (Vancouver, Canada) commercialise l’iRoot® et le Bioaggregate® ;

• le laboratoire américain Brasseler propose l’EndoSequence® Root Repair Material (Brasseler USA Dental LLC, Savannah, États-Unis) et le distribue en France depuis octobre 2013 sous le nom de TotalFill®(FKG Swissendo).

La gamme TotalFill® comprend 3 matériaux prêts à l’emploi :

– un ciment biocéramique de scellement canalaire, le TotalFill® BC Sealer (BCS) (^fig. 1) ;

– un matériau biocéramique dit de réparation radiculaire, le TotalFill® Root Repair Material (RRM), disponible en 2 viscosités :

• une formulation de basse viscosité injectable conditionnée en seringue, le RRM paste (^fig. 2) ;

• une pâte condensable, le RRM putty, conditionnée en pot (^fig. 3).

Des cônes de gutta (BC Points™) imprégnés et recouverts de nanoparticules de « biocéramique » sont également disponibles pour les obturations canalaires orthogrades. Ces pointes de gutta s’utilisent conjointement avec le BC Sealer™ de façon à obtenir une liaison aux particules de céramique présentes à la surface des BC Points™. Ainsi, une technique de scellement monocône serait efficace pour obtenir une parfaite étanchéité et une obturation tridimensionnelle [⁶, ⁷]. L’utilisation conjointe des BC Points™ et du BC Sealer™ permettrait d’augmenter la résistance à la fracture des racines obturées endodontiquement [⁸]. Néanmoins, des cônes de gutta classiques peuvent aussi être utilisés et associés au BC Sealer™ pour réaliser cette obturation canalaire.

Composition

Ces trois biocéramiques présentent les mêmes constituants principaux [⁹, ¹⁰] :

• des silicates de calcium ;

• du phosphate monobasique de calcium ;

• de l’oxyde de zirconium ;

• de l’oxyde de tantale ;

• des agents épaississants.

Les silicates dicalciques et tricalciques ainsi que le phosphate de calcium sont les principaux éléments à l’origine des propriétés bioactives d’ostéoconduction des biocéramiques.

En effet, les silicates de calcium et les phosphates de calcium, hydratés par l’eau contenue dans les tubuli dentinaires, vont former de l’hydroxyde de calcium et des cristaux d’hydroxyapatite.

La formation d’hydroxyapatite à l’interface biocéramique/tissu de l’hôte concourrait aux réactions de minéralisation et d’ostéoconduction nécessaires à la cicatrisation des lésions péri-apicales. La libération d’hydroxyde de calcium participerait à la prolifération des cellules pulpaires et stimulerait la formation de dentine réparatrice [¹¹-¹⁶].

L’oxyde de zirconium et l’oxyde de tantale sont des radio-opacifiants choisis pour leur bio-inertie afin de pallier un grief imputé au MTA, la coloration des tissus dentaires. Cette stabilité colorimétrique en fait un matériau de choix dans les coiffages pulpaires dans les secteurs esthétiques.

Propriétés physico-chimiques et biologiques

Les biocéramiques doivent répondre aux normes ISO 6876-2012 définissant les exigences physico-chimiques requises pour les biomatériaux et posséder idéalement des propriétés physiques et biologiques répondant aux critères du cahier des charges de Grossman (encadré) [¹⁷].

Propriétés physiques

L’étanchéité des biocéramiques est comparable, voire supérieure, à celle du MTA, quelle que soit la méthode de test utilisée [¹⁸-²⁰]. Un scellement hermétique et étanche est un critère primordial puisque les micro-infiltrations bactériennes sont la principale cause des échecs des thérapeutiques endodontiques [²¹].

Les valeurs du pH au cours de la prise du biomatériau varient généralement de 10,3 à 12,4, maintenant ainsi un environnement alcalin favorable à la cicatrisation et néfaste à la prolifération bactérienne [⁹, ²²]. Les mécanismes de réparation pulpaire et de cicatrisation apicale reposent sur la libération d’ions calcium et la présence d’un pH alcalin à l’interface entre le biomatériau et le tissu pulpaire/osseux.

Les biocéramiques présentent une radio-opacité de 3,83 mm Al conforme aux exigences de la norme ISO 6876-2012, supérieure à celle de la dentine, permettant leur mise en évidence lors de l’analyse de clichés radiographiques [⁹, ²³].

Elles offrent une bonne résistance à la compression, comprise entre 50 et 70 mPa, et une microdureté élevée [²³-²⁶].

Le TotalFill® présenterait, selon le fabricant, un temps de prise de 2 heures contre 4 heures pour le MTA®. En fait, la prise complète de ces deux matériaux est réellement obtenue en 36 à 72 heures [¹⁰, ²⁷]. Le temps de travail est supérieur à celui de la Biodentine™ ou du MTA puisque le matériau biocéramique ne commence sa prise que in situ au contact des fluides biologiques.

Propriétés biologiques

Les principales propriétés biologiques des biocéramiques endodontiques évoquées dans la littérature scientifique sont :

• la biocompatibilité ;

• la bioactivité par induction d’une différenciation des cellulaires pulpaires et par stimulation de la minéralisation ;

• l’activité antibactérienne.

Depuis l’apparition des biocéramiques sur le marché, un grand nombre d’études a testé leur biocompatibilité en endodontie. L’ensemble de ces travaux conclut à une excellente biocompatibilité sans effet cytotoxique sur les cellules ostéoblastiques, fibroblastiques ou odontoblastiques.

Au-delà de leur biocompatibilité, les biocéramiques endodontiques sont bioactives. Au contact des tissus hôtes, elles vont induire, d’une part, une différenciation des cellules pulpaires et parodontales et, d’autre part, une biominéralisation.

Les biocéramiques, à l’instar de la Biodentine™ ou du MTA®, sont aptes à induire une différenciation cellulaire et un recrutement de cellules souches pulpaires capables de synthétiser des protéines habituellement présentes dans la matrice dentinaire [¹¹-¹⁴].

La biominéralisation résulte de l’élévation locale du pH ainsi que du relargage d’ions calcium et elle se traduit par la formation d’une néobarrière minéralisée constituée de cristaux d’hydroxyapatite. La biominéralisation se caractérise par :

• une néocémentogenèse dans les situations de communication pathologique entre l’endodonte et le parodonte ;

• la formation d’une barrière minéralisée en regard de la zone de coiffage pulpaire dans les thérapeutiques de maintien de la vitalité pulpaire [²⁷]. Des analyses histologiques de dents traitées par coiffage pulpaire direct ont mis en évidence des barrières minéralisées de type ostéodentine, communément et improprement appelées « ponts dentinaires », homogènes et non poreuses, contrairement à celles issues de l’utilisation d’hydroxyde de calcium [¹¹].

De plus, il semblerait que le potentiel de biominéralisation des biocéramiques soit identique, voire supérieur, à celui du MTA®.

L’activité antibactérienne d’un biomatériau assure la neutralisation des micro-organismes persistant dans les tubuli dentinaires, soit de façon indirecte en les isolant et en les privant ainsi de leur substrat, soit de façon directe en créant des conditions environnementales défavorables à leur croissance.

Les biocéramiques possèdent un pouvoir antibactérien intrinsèque, résidant dans le maintien d’un pH basique au cours du temps. Un effet antibactérien du RRM (paste ou putty) comparable à celui du MTA® a été mis en évidence sur différentes souches d’Enterococcus faecalis, micro-organisme responsable de lésions apicales persistantes ou récidivantes [²⁹-³¹].

De plus, un effet antifongique a été démontré par la mise en place de Candida albicans et au contact de l’EndoSequence® RRM putty : après 24 heures d’incubation, la biocéramique présente une activité fongicide supérieure à celle du MTA® [³²].

Biocéramiques, Biodentine™ et MTA®

L’inconvénient principal du MTA® réside actuellement dans sa manipulation due à une présentation en mélange poudre/liquide nécessitant une courbe d’apprentissage pour obtenir un matériau de consistance idéale. À titre d’exemple, en chirurgie endodontique, du fait du temps de mélange et de manipulation du MTA®, l’obturation endodontique rétrograde de plusieurs dents est rendue plus longue, donc plus difficile au regard de la maîtrise de l’hémostase.

La Biodentine™, conditionnée en carpules à vibrer, nécessite également une étape de mélange, certes améliorée par rapport au MTA® dans la mesure où les consignes du fabricant sont scrupuleusement respectées. En revanche, le temps de travail est limité à 6 minutes. La prise du matériau peut effectivement s’amorcer en dehors de la cavité buccale du fait de la présence d’un activateur de prise.

Les TotalFill® RRM paste et putty, prêts à l’emploi, ont une consistance de fait reproductible et idéale d’une utilisation à l’autre. De plus, les deux viscosités offrent une facilité de manipulation en fonction de l’indication et la situation clinique : le RRM paste est introduit directement dans le site à obturer grâce à un micro-embout de seringue. Le RRM putty est façonné en petits incréments de forme cylindrique. Il peut être placé directement sur une spatule de bouche, libérant l’opérateur du fastidieux remplissage des micro-embouts de pistolet porte-matériau. Cependant, sa consistance condensable facilite cette manipulation si un pistolet est nécessaire à l’obturation.

Les propriétés d’étanchéité et donc de scellement du système canalaire ou d’obturation de communication pathologique entre un milieu lésé et/ou contaminé et les tissus sains sont excellentes et comparables à celles du MTA® et de la Biodentine™. Ces propriétés permettent donc leur utilisation dans des situations cliniques diverses, en assurant une fermeture biologique et étanche après préparation et débridement du site.

Les MTA® gris (GMTA®) et blanc (WMTA®) entraînent des colorations dentinaires lorsqu’ils sont utilisés dans la chambre pulpaire lors des coiffages pulpaires, des pulpotomies ou des revascularisations. Ces colorations étaient liées à la présence d’oxyde de fer dans la composition du GMTA® mais persistent avec le WMTA® en raison de la présence d’oxyde de bismuth [³³]. La Biodentine™ et le TotalFill® n’entraînent aucune coloration.

Le TotalFill® ainsi que la Biodentine™ ont l’avantage d’être non solubles dans le fluide gingival et non lessivables au rinçage, contrairement au MTA®. Cette propriété les rend utilisables pour l’obturation des perforations cervicales supra-osseuses mais aussi infra-gingivales. L’obturation a retro chirurgicale reste possible si un rinçage de l’hémostatique est nécessaire dans la crypte osseuse.

^{Le tableau 1} récapitule les propriétés des principaux biomatériaux.

Indications

Les multiples propriétés précédemment décrites permettent une utilisation des biocéramiques dans des situations cliniques différentes en fonction de l’objectif clinique recherché :

• en tant que matériau de réparation des communications endo-parodontales iatrogènes ou pathologiques, permettant l’obturation de perforations radiculaires, cervicales ou de plancher et l’obturation de résorption cervicale ;

• en tant que matériau de maintien de la vitalité pulpaire, dans les cas de coiffage pulpaire direct et de pulpotomie, notamment pour le traitement de la pulpite « réversible » de la dent permanente ;

• en tant que matériau de fermeture apicale, dans les cas d’apexification des dents à apex ouverts ;

• en tant que matériau d’induction de régénération tissulaire dans les cas de « revascularisation » pulpaire,

• en tant que matériau d’obturation canalaire par voie orthograde ou rétrograde dans le cadre de l’endodontie chirurgicale.

Cas cliniques

Obturation d’une perforation cervicale

Une patiente de 54 ans, sans antécédents médicaux notables, est adressée pour obturation d’une perforation cervicale récente et retraitement endodontique.

Après anesthésie locale et pose du champ opératoire, la chambre pulpaire est désobturée. Une perforation distale est objectivée sous microscope puis est mise en forme et désinfectée. L’assèchement est réalisé par un capillary tips, l’hémostase est obtenue. La perforation est obturée par TotalFill® RRM paste : la microcanule de la seringue est introduite dans la perforation et le matériau est lentement injecté. La photographie révèle une application nette et sans excès. Le retraitement endodontique est poursuivi classiquement lors d’une seconde séance après que le RRM paste a fait sa prise (^fig. 4 à ⁸).

Coiffage pulpaire direct

Un jeune patient de 9 ans consulte après un traumatisme survenu quelques heures plus tôt. Les examens clinique et radiologique révèlent une fracture coronaire complexe sans séparation du fragment. La dent semble déplacée, bien que la mère du jeune patient précise qu’il s’agit de sa position normale. Après anesthésie locale réalisée sans vasoconstricteur, le fragment coronaire mobile est retiré. Une exposition pulpaire d’environ 2 mm de diamètre est mise en évidence. Après une amputation avec une fraise stérile, la pulpe est coiffée avec du TotalFill® paste, introduit sans pression avec la seringue. Le fragment est recollé avec un adhésif dentinaire et du composite de basse viscosité. Une contention souple est réalisée car la dent semble avoir été subluxée. Un premier test de sensibilité thermique au froid s’avère positif 1 semaine plus tard. Le contrôle à 6 mois ne met pas en évidence de complications post-traumatiques, la dent est vitale (^fig. 9 à ¹³).

Pulpotomie partielle

Une patiente de 32 ans nous est confiée pour le traitement de sa 17. La dent présente une lésion carieuse de site 2 stade 4. Elle est faiblement symptomatique avec quelques réactions au froid inconstantes et limitées. La réponse au test de sensibilité thermique au froid est brève et de même intensité que celle de la dent controlatérale. Le diagnostic d’hyperhémie pulpaire est posé. Après réalisation d’une anesthésie locale, le champ opératoire est posé. Un curetage minutieux périphérique est réalisé dans un premier temps puis est poursuivi en direction pulpaire jusqu’à l’effraction au niveau de la corne pulpaire mésio-vestibulaire. Une pulpotomie est réalisée avec une fraise en carbure de tungstène neuve et stérile. L’hémostase est obtenue par compression d’une boulette de coton stérile imprégné de sérum physiologique. La pulpe résiduelle est coiffée avec du TotalFill® putty, placé avec une microspatule et doucement « condensé » à l’aide de microbrosses. La cavité est protégée par un pansement d’interséance. Les contrôles réguliers permettent d’objectiver le maintien de la vitalité pulpaire par des tests de sensibilité au froid et électriques positifs (^fig. 14 à ¹⁸).

Apexification

Une jeune patiente de 8 ans nous est confiée pour apexification d’une incisive centrale immature nécrosée par suite d’un traumatisme ayant entraîné une fracture coronaire des 11 et 21 il y a 2 mois.

Le jour de la consultation, les examens cliniques et radiologiques révèlent que la 11 restaurée par composite répond positivement aux tests de sensibilité thermique au froid et ne présente aucune lésion péri-apicale.

La 21 présente une fracture coronaire restaurée par composite et répond négativement aux tests de sensibilité. L’examen radiologique rétroalvéolaire met en évidence une image radio-claire en regard de l’apex immature de cette dent nécrosée.

Après désinfection canalaire, un bouchon apical de 4 mm de TotalFill® BC putty est placé. Une obturation des deux tiers coronaires par technique de thermocompaction puis une obturation coronaire étanche au ciment verre ionomère et composite sont effectuées dans une séance ultérieure (^fig. 19 à ²²).

Revascularisation

Un enfant de 12 ans, sans antécédents médicaux, nous est confié par son praticien traitant à la suite d’un accident infectieux sur 11. Les examens clinique et radiologique permettent de diagnostiquer la nécrose des 11 et 21 immatures et la présence de deux volumineuses lésions apicales. Après information du représentant légal du patient et recueil de son consentement éclairé, la décision est prise d’effectuer une « revascularisation » pulpaire. Dans une première séance, les cavités d’accès sont réalisées sous champ opératoire, les canaux ne sont pas instrumentés et sont désinfectés avec une solution peu concentrée d’hypochlorite de sodium (1,5 %). Un hydroxyde de calcium est mis en place en interséance pendant 3 semaines. Lors de la deuxième séance, une anesthésie sans vasoconstricteur est réalisée. L’hydroxyde de calcium est éliminé par une irrigation abondante, l’élimination complète est vérifiée grâce au microscope opératoire. Un rinçage final du canal est réalisé avec une solution d’E.D.T.A. puis d’hypochlorite de sodium 1,5 %. L’assèchement des canaux est obtenu par des pointes de papier. Un saignement est provoqué par le passage de limes K manuelles de 30/100 au-delà du foramen apical. Un caillot sanguin est obtenu en quelques minutes et est coiffé par une fine couche de Pangen® préalablement découpée. Un bouchon de TotalFill® putty est réalisé jusqu’à la jonction amélo-cémentaire. Plusieurs incréments sont apportés à l’aide d’un MTA® gun et condensés avec des fouloirs de Machtou. Un pansement d’interséance est placé dans la cavité d’accès. Un suivi régulier du patient est assuré et objective la cicatrisation des lésions apicales (^fig. 23 à ²⁸).

Chirurgie apicale

Un patient de 36 ans nous est confié par son praticien traitant pour une chirurgie endodontique sur 16. Un traitement endodontique et une coiffe prothétique, satisfaisante esthétiquement et sur le plan de l’adaptation cervicale, ont été réalisés 2 ans auparavant. La dent porte une reconstitution de type inlay-core à clavettes. L’examen radiographique met en évidence une lésion apicale intéressant la racine mésio-vestibulaire, le second canal mésio-vestibulaire n’est pas traité. Une chirurgie endodontique est décidée avec le patient désireux de conserver sa couronne. Lors de la chirurgie endodontique, les canaux mésio-vestibulaires 1 et 2 ainsi que l’isthme sont préparés à l’aide d’inserts ultrasonores et désinfectés avec une solution de chlorhexidine. Les canaux sont obturés avec du TotalFill® putty placé sur une microspatule de chirurgie et condensé dans les cavités rétrogrades avec des microfouloirs. La cicatrisation est objectivée lors du contrôle à 6 mois (^fig. 29 à ³²).

Conclusion

L’apparition des biocéramiques est une réponse aux problématiques existant avec les biomatériaux déjà disponibles en endodontie. Les biocéramiques présentent d’excellentes propriétés biologiques et physiques et sont, de surcroît, extrêmement ergonomiques par leur aspect « prêtes à l’emploi ».

Leurs excellentes biocompatibilité, bioactivité et étanchéité, leur absence de coloration des tissus dentaires ainsi que leur facilité de manipulation en font des matériaux qui se positionnent en solution de remplacement du MTA®. Les biocéramiques endodontiques peuvent être utilisées lors des procédures de maintien de la vitalité pulpaire et dans toutes les situations pathologiques de communications endo-parodontales.

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