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Clinic n° 09 du 01/09/2016

 

Biomatériaux de régénération parodontale et cellules souches mésenchymateuses : état de la question

PARODONTIE

Anne-Claire MARSDEN*   Zahi BADRAN**   Christian VERNER***   Jérôme GUICHEUX****   Pierre WEISS*****   Assem SOUEIDAN******   Xavier STRUILLOU*******  

Mieux que la réparation, le but ultime du parodontologiste est d’obtenir une régénération parodontale ad integrum. Les avancées récentes en ingénierie tissulaire, en particulier l’isolement des cellules souches mésenchymateuses (MSC, mesenchymal stem cell), la biologie des facteurs de croissance et le développement de polymères biodégradables ont favorisé la mise en place de nombreux protocoles d’études de plus en plus pertinents dans l’espoir de régénérer le parodonte.

Nous allons ainsi recueillir et analyser les différentes études cliniques concernant la régénération parodontale à l’aide de cellules souches mésenchymateuses et de biomatériaux sur modèles humains ou animaux.

Généralités

La stratégie de recherche d’études cliniques a été réalisée par l’intermédiaire de bases de données électroniques et de recherches manuelles. En tout, 25 articles ont été sélectionnés sur les 454 initialement identifiés. Cependant, la majorité des études retenues possèdent le niveau de preuve le plus faible selon la Haute Autorité de santé (HAS). Nous avons souhaité procéder à l’analyse des résultats en incluant la totalité des études puisque notre but n’était pas de réaliser une analyse de forte puissance mais, plutôt, de recenser et d’analyser les études disponibles à l’heure actuelle.

À travers un tableau comparatif des études cliniques sélectionnées (tableau 1), nous avons pu observer une grande variété de combinaisons de cellules souches associées à divers biomatériaux. Ainsi, il nous a paru intéressant de les classer selon le type de cellules souches utilisées (fig. 1) puis selon le type de biomatériaux utilisés (fig. 2). Nous avons alors constaté que les cellules souches du ligament alvéolo-dentaire étaient de loin les plus étudiées, représentant 40 % du nombre total des études. Quant aux biomatériaux, le collagène est la matrice la plus utilisée (fig. 2).

Analyse récapitulative selon le type de cellules souches mésenchymateuses

Cellules progénitrices du ligament alvéolo-dentaire

Feng et al. [6] ont été les premiers à associer des cellules progénitrices du ligament alvéolo-dentaire (PDLSC, periodontal ligament stem cells) à du carbonate de calcium et à les transplanter dans un défaut intra-osseux chez 3 patients souffrant de parodontite chronique. Pendant une durée de 72 mois, ils ont pu observer un gain d’attache clinique avec une réduction de la profondeur des poches ainsi qu’une amélioration des récessions.

Une régénération tissulaire est également constatée dans les études animales [2-4]. Que les cellules souches soient associées à du collagène, à de l’acide polyglycolique (PGA, polyglycolic acid) ou encore à de l’acide hyaluronique, puis implantées dans des défauts intra-osseux à 1 ou 2 parois ou avec des atteintes de furcations classe II ou III, les différents auteurs s’accordent à dire qu’une amélioration est notable en termes de largeur et d’épaisseur de l’os, du cément et du ligament, lui-même composé d’une orientation correcte des fibres de Sharpey [15, 16, 19, 20, 24].

Toutefois, l’étude de Nakahara et al. évoque une capacité limitée des cellules progénitrices du ligament alvéolo-dentaire à régénérer les trois tissus composant le parodonte [17].

Cellules souches de moelle osseuse

Les cellules souches de moelle osseuse (BMSC, bone marrow stem cell) sont surtout employées sur modèle animal. Il n’existe, à ce jour, qu’une étude réalisée sur l’homme : une personne atteinte de parodontite chronique. Au bout de 1 an, Yamada et al. ont pu observer une amélioration radiologique et clinique en termes de profondeur de poche, de gain d’attache ainsi qu’une disparition du saignement et des mobilités dentaires [9]. Quant aux études animales, l’utilisation des BMSC montre qu’elles permettent une meilleure régénération tissulaire [25], même si certains auteurs déplorent une régénération osseuse limitée [12, 18].

Cellules souches de la pulpe dentaire

Même si certaines études concluent sur la capacité des cellules souches de la pulpe dentaire (DPSC, dental pulp stem cell) à favoriser une génération osseuse et une néovascularisation, Khorsand et al. ont constaté des résultats très différents avec une capacité osseuse limitée [13].

Cellules souches mésenchymateuses dérivées de la gencive

L’efficacité d’une thérapie cellulaire à partir de fibroblastes autologues de la gencive a été évaluée dès 1995 par Feng et al. qui ont observé une réduction de la profondeur de poche, un gain d’attache ainsi qu’une augmentation de densité osseuse [8]. Une quinzaine d’années plus tard, Fawzy El-Sayed et al. ont obtenu des résultats très encourageants avec les cellules souches dérivées de la gencive (GMSC, gingival mucosa stem cell) [5].

Cellules souches mésenchymateuses de la papille apicale

De plus en plus étudiées, les cellules souches mésenchymateuses de la papille apicale (SCAP, stem cells of apical papilla) ont été cotransplantées avec des cellules progénitrices du ligament alvéolo-dentaire sur une trame de gélatine dans des ?alvéoles immédiatement après des extractions dentaires chez 6 cochons dans le but de régénérer la racine et son parodonte [11]. Sonoyama et son équipe ont réussi à obtenir, au bout de 3 mois, une racine dentaire avec son parodonte associé. Toutefois, plus d’études de plus forte puissance doivent être menées avant de pouvoir en tirer des conclusions valides.

Cellules souches périostées

En 2008, Yamamiya et al. ont mené une étude sur 30 patients souffrant de parodontite chronique [1]. Après une période de 1 an, les résultats étaient satisfaisants cliniquement et radiologiquement. De même, sur un échantillon plus faible (3 hommes), Okuda et al. ont pu observer, au bout de 6 mois, une réduction de la profondeur de poche de 6 mm en moyenne ainsi qu’un gain d’attache de 4,3 mm [7].

Cellules souches adipositaires

L’utilisation des cellules souches adipositaires (ASC, adipose tissue-derived stem cell) en régénération parodontale semble très attrayante. En 2013, Tobita et al. en ont implanté avec du plasma riche en plaquettes (PRP, platelet rich plasma) dans des défauts parodontaux sur modèles canins [14]. Au bout de 2 mois, les analyses ont confirmé une régénération tissulaire supérieure dans le groupe test que dans le groupe contrôle.

Conclusion

Une grande partie des études a montré qu’en présence de cellules souches mésenchymateuses, les formations osseuses, cémentaires et ligamentaires avec une orientation correcte des fibres de Sharpey étaient plus importantes dans les groupes tests que celles des groupes contrôles.

Même si les études sélectionnées sont de faible puissance, nous pouvons conclure, à travers cette analyse, sur l’avenir certain des cellules mésenchymateuses en régénération parodontale. Cela étant, il est indispensable de réaliser davantage d’études de plus forte puissance afin d’en tirer des conclusions plus probantes.

Bibliographie

  • [1] Yamamiya K, Okuda K, Kawase T, Hata KI, Wolff LF, Yoshie H. Tissue-engineered cultured periosteum used with platelet-rich plasma and hydroxyapatite in treating human osseous defects. J Periodontol 2008;79:811-818.
  • [2] Menicanin D, Mrozik KM, Wada N, Marino V, Shi S, Bartold PM et al. Periodontal-ligament-derived stem cells exhibit the capacity for long-term survival, self-renewal, and regeneration of multiple tissue types in vivo. Stem Cells Dev 2014;23:1001-1011.
  • [3] Ding G, Liu Y, Wang W, Wei F, Liu D, Fan Z et al. Allogeneic periodontal ligament stem cell therapy for periodontitis in swine. Stem Cells 2010;28:1829-1838.
  • [4] Liu Y, Zheng Y, Ding G, Fang D, Zhang C, Bartold PM et al. Periodontal ligament stem cell-mediated treatment for periodontitis in miniature swine. Stem Cells 2008;26:1065-1073.
  • [5] Fawzy El-Sayed KM, Paris S, Becker ST, Neuschl M, De Buhr W, Sälzer S et al. Periodontal regeneration employing gingival margin-derived stem/progenitor cells : an animal study. J Clin Periodontol 2012;39:861-870.
  • [6] Feng F, Akiyama K, Liu Y, Yamaza T, Wang TM, Chen J-H et al. Utility of PDL progenitors for in vivo tissue regeneration : a report of 3 cases. Oral Dis 2010;16:20-28.
  • [7] Okuda K, Yamamiya K, Kawase T, Mizuno H, Ueda M, Yoshie H. Treatment of human infrabony periodontal defects by grafting human cultured periosteum sheets combined with platelet-rich plasma and porous hydroxyapatite granules : case series. J Int Acad Periodontol 2009;11:206-213.
  • [8] Feng F, Liu CM, Hsu WC, Hou LT. Long-term effects of gingival fibroblast-coated hydroxylapatite graft on periodontal osseous defects. J Formos Med Assoc Taiwan Yi Zhi 1995;94:494-498.
  • [9] Yamada Y, Ueda M, Hibi H, Baba S. A novel approach to periodontal tissue regeneration with mesenchymal stem cells and platelet-rich plasma using tissue engineering technology : a clinical case report. Int J Periodontics Restorative Dent 2006;26:363-369.
  • [10] Fu X, Jin L, Ma P, Fan Z, Wang S. Allogeneic stem cells from deciduous teeth mediated treatment for periodontitis in miniature swine. J Periodontol 2014; 85:845-851.
  • [11] Sonoyama W, Liu Y, Fang D, Yamaza T, Seo BM, Zhang C et al. Mesenchymal stem cell-mediated functional tooth regeneration in swine. PLoS ONE 2006;1:e79.
  • [12] Kawaguchi H, Hirachi A, Hasegawa N, Iwata T, Hamaguchi H, Shiba H et al. Enhancement of periodontal tissue regeneration by transplantation of bone marrow mesenchymal stem cells. J Periodontol 2004;75:1281-1287.
  • [13] Khorsand A, Eslaminejad MB, Arabsolghar M, Paknejad M, Ghaedi B, Rokn AR et al. Autologous dental pulp stem cells in regeneration of defect created in canine periodontal tissue. J Oral Implantol 2013;39:433-443.
  • [14] Tobita M, Uysal CA, Guo X, Hyakusoku H, Mizuno H. Periodontal tissue regeneration by combined implantation of adipose tissue-derived stem cells and platelet-rich plasma in a canine model. Cytotherapy 2013;15:1517-1526.
  • [15] Suaid FF, Ribeiro FV, Gomes TR, Silvério KG, Carvalho MD, Nociti FH et al. Autologous periodontal ligament cells in the treatment of class III furcation defects : a study in dogs. J Clin Periodontol 2012; 39:377-384.
  • [16] Suaid FF, Ribeiro FV, Rodrigues TL, Silvério KG, Carvalho MD, Nociti FH Jr et al. Autologous periodontal ligament cells in the treatment of class II furcation defects : a study in dogs. J Clin Periodontol 2011;38:491-498.
  • [17] Nakahara T, Nakamura T, Kobayashi E, Kuremoto KI, Matsuno T, Tabata Y et al. In situ tissue engineering of periodontal tissues by seeding with periodontal ligament-derived cells. Tissue Eng 2004;10:537-544.
  • [18] Hasegawa N, Kawaguchi H, Hirachi A, Takeda K, Mizuno N, Nishimura M et al. Behavior of transplanted bone marrow-derived mesenchymal stem cells in periodontal defects. J Periodontol 2006;77:1003-1007.
  • [19] Akizuki T, Oda S, Komaki M, Tsuchioka H, Kawakatsu N, Kikuchi A et al. Application of periodontal ligament cell sheet for periodontal regeneration : a pilot study in beagle dogs. J Periodontal Res 2005;40:245-251.
  • [20] Inukai T, Katagiri W, Yoshimi R, Osugi M, Kawai T, Hibi H et al. Novel application of stem cell-derived factors for periodontal regeneration. Biochem Biophys Res Commun 2013;430:763-768.
  • [21] Li H, Yan F, Lei L, Li Y, Xiao Y. Application of autologous cryopreserved bone marrow mesenchymal stem cells for periodontal regeneration in dogs. Cells Tissues Organs 2009;190:94-101.
  • [22] Tsumanuma Y, Iwata T, Washio K, Yoshida T, Yamada A, Takagi R et al. Comparison of different tissue-derived stem cell sheets for periodontal regeneration in a canine 1-wall defect model. Biomaterials 2011;32:5819-5825.
  • [23] Nuñez J, Sanz-Blasco S, Vignoletti F, Muñoz F, Arzate H, Villalobos C et al. Periodontal regeneration following implantation of cementum and periodontal ligament-derived cells. J Periodontal Res 2012;47:33-44.
  • [24] Iwata T, Yamato M, Tsuchioka H, Takagi R, Mukobata S, Washio K et al. Periodontal regeneration with multi-layered periodontal ligament-derived cell sheets in a canine model. Biomaterials 2009;30:2716-2723.
  • [25] Simsek SB, Keles GC, Baris S, Cetinkaya BO. Comparison of mesenchymal stem cells and autogenous cortical bone graft in the treatment of class II furcation defects in dogs. Clin Oral Investig 2012;16:251-258