Pathologie parodontale et tabac : mécanismes biologiques

Le tabagisme, facteur de risque majeur dans l'apparition de nombreuses pathologies, est directement responsable de 60 000 décès par an en France (^{fig. 1}) ; l'habitude se prend dès l'enfance et 58 % des jeunes de 18 ans sont des fumeurs (^{fig. 2}) (selon la Conférence de consensus sur l'arrêt de la consommation de tabac qui s'est tenue à l'hôpital de La Pitié-Salpêtrière en octobre 1998). La fumée du tabac est de composition extrêmement complexe et contient plus de 7 000 substances sous forme gazeuse (monoxyde de carbone, acide cyanhydrique, ammoniaque, formaldéhyde, benzène, toluène…) ou particulaire (goudrons, nicotine, arsenic, aldéhydes…) ^{(Pretet, 1986)}. L'ensemble de ces substances induit des pathologies cancéreuses, des maladies du système cardio-vasculaire, des broncho-pneumopathies, des altérations du système immunitaire… et de très nombreuses modifications de notre physiologie : augmentation de la glycémie, de la cortisolémie, de la sécrétion de bêta-endorphines ainsi que de l'agrégation plaquettaire associée à une vasoconstriction périphérique qui potentialise le risque d'accidents vasculaires cérébraux, de troubles de l'audition et de la mémoire, de troubles visuels, de céphalées et de troubles comportementaux ^{(Godeau et al., 1996} ; ^{Lagrue, 1997)}. La cavité buccale n'échappe pas aux effets délétères du tabagisme qui joue un rôle important dans le développement et l'évolution de la maladie parodontale. En effet, le tabac fumé modifie la flore bactérienne buccale, la réponse inflammatoire locale et la structure du tissu conjonctif parodontal, il diminue le flux sanguin gingival ainsi que la quantité de salive sécrétée et modifie la composition salivaire.

Il est actuellement admis que la consommation de tabac constitue un risque important dans le développement de la maladie parodontale. Une étude conduite par le Centre national américain des statistiques de santé sur une sélection de 13652 personnes confirme les connaissances actuelles sur la relation tabac-parodontite ^{(Tomar et Asma, 2000)}. Les fumeurs présentent 4 fois plus de parodontites que les non-fumeurs. La fréquence de la maladie est proportionnelle à la quantité de cigarettes consommées. Ainsi, pour les fumeurs de moins de 9 cigarettes par jour, la prévalence de la maladie est 2,79 plus élevée que chez les non-fumeurs et elle est 5,88 plus importante pour les fumeurs de plus de 31 cigarettes. Les résultats de cette étude étaient ajustés en fonction des facteurs qui pouvaient modifier les résultats : âge, sexe, hygiène, éducation… L'étude conclut que 74,8 % des parodontites chez le fumeur sont imputables au tabac, ce qui représente 42 % des parodontites de la population américaine, soit 6,4 millions de patients ^{(Tomar et Asma, 2000)}. Une étude menée en Suède sur 257 patients pendant 10 ans confirme les données actuelles : fréquence de la parodontite, perte d'attache et diminution de l'os alvéolaire sont intimement liées à la consommation de tabac ^{(Bergström et al., 2000)}. La gingivite serait moins présente chez les fumeurs, ce qui pourrait induire un retard dans le diagnostic et le traitement de la parodontite ^{(Bergström, 1990} ; ^{Danielsen et al., 1990)}. A l'opposé, la gingivite ulcéro-nécrotique reste intimement liée au tabac ^{(Mac Gregor, 1989)}. La nature et la quantité de tabac consommé potentialisent la perte d'os alvéolaire ^{(Krall et al., 1999)} chez les patients sains ou présentant une parodontite et augmentent la perte d'attache et la profondeur des poches (^{fig. 3}) ^{(Grossi et al., 1995} ; ^{Mac Gregor, 1989)}. Ainsi, 45 % des individus qui fument depuis plus de 10 ans présentent une parodontite sévère ^{(Grossi et al., 1994)}. Une étude longitudinale menée sur 690 patients américains montre que le pourcentage des sites qui présentent une progression sévère ou modérée de la résorption de l'os alvéolaire est 2 fois plus importante chez les fumeurs que chez les non-fumeurs ^{(Krall et al., 1999)}. La résorption osseuse liée à la parodontite est stimulée par certains médiateurs de l'inflammation dont l'interleukine 1-bêta et la prostaglandine E2. Ces médiateurs libérés par les cellules phagocytaires voient leur production accrue sous l'effet des lipopolysaccharides des bactéries à Gram négatif eux-mêmes potentialisés par la nicotine ^{(Paine et al., 1996)}. Bien que l'étiologie infectieuse de la parodontite soit aujourd'hui acquise, le tabac ne modifie statistiquement pas la quantité de plaque bactérienne ^{(Preber et Bergström, 1986)}. Par contre, la flore bactérienne buccale est perturbée. Les fumeurs présentent un risque accru, proportionnel à la consommation de cigarettes, d'être infectés par Actinobacillus actinomycetemcomitans, Porphyromonas gingivalis et Bacteroides forsythus avec une flore pathogène sous-gingivale plus abondante que les non-fumeurs (^{fig. 4}) ^{(Grossi et al., 1994)}. Par contre, il n'existe pas de différence entre fumeurs et non-fumeur pour Campylobacter rectus, Fusobacterium nucleatum et Prevotella intermedia ^{(Zambon et al., 1996)}. Le système immunitaire général ^{(Choy et al., 1985)} et la réponse locale à l'agression bactérienne sont altérés ^{(Mac Farlane et al., 1992)}. Les leucocytes polymorphonucléaires (PMN) ont un chimiotactisme diminué par augmentation de molécules d'adhésions cellulaires (CAM, cellular adhesion molecules) sériques. En concentration élevée chez le fumeur, ces CAM circulantes entrent alors en compétition avec celles présentes sur les cellules endothéliales et épithéliales (^{Kounderouse et al., 1996)}. Les PMN sont moins mobiles par leur diminution de consommation en oxygène due à l'action réductrice de la nicotine ^{(Kenney et al., 1975)}. Ils ont également une capacité de phagocytose réduite et relargueraient plus facilement leur contenu en enzymes lysosomiales responsables de l'aggravation de l'inflammation parodontale ^{(Kenney et al., 1977)}. La cigarette affecte aussi les réponses à médiation humorale ou cellulaire spécifiques. Chez le fumeur chronique, on observe une diminution d'immunoglobulines sériques G, M et A ^{(Johansson et al., 1991)}, du taux de lymphocytes T4 ^{(Costabel et al., 1986)} et une action dépressive in vitro sur la croissance, la prolifération et l'activité des lymphocytes T8 ^{(Johansson et al., 1991)}. Différents auteurs suggèrent que cette action négative sur le système immunitaire pourrait être due à une réaction immune aux antigènes contenus dans le tabac ^{(Hersey et al., 1983)}.

En dehors des cellules immunitaires, le fibroblaste, cellule clé de la physiopathologie du tissu conjonctif gingival, est affecté par la nicotine dans son intégrité structurale et fonctionnelle. Des études par nicotine radiomarquée montrent que cette molécule se lie au fibroblaste de façon non spécifique, est internalisée puis libérée dans le milieu extracellulaire ^{(Hanes et al., 1991)}. Les fibroblastes cultivés en présence de nicotine (concentration supérieure à 3,9 mmol) présentent une vacuolisation du cytoplasme, des altérations de la membrane plasmique avec perturbation de leur capacité d'adhésion et une désorganisation des microtubules et des filaments de vimentine ^{(Alpar et al., 1998)}. Des composants volatiles de la fumée comme l'acroléine et l'acétaldhéhyde ont des effets identiques : diminution de la prolifération et de l'adhésion des fibroblastes, vacuolisation du cytoplasme et augmentation des structures lysosomales intracellulaires ^{(Cattaneo et al., 2000)}. Ces dommages cellulaires, qui ont pour conséquence la présence de nombreux fibroblastes atypiques et arrondis, entraînent des troubles de mitose avec diminution de la prolifération cellulaire ^{(Tipton et Dabbous, 1995)}. Cette perturbation de la division cellulaire fibroblastique s'ajoute, dans le déclenchement des cancers, à l'agression par la fumée de cigarette sur la muqueuse buccale soit directement, soit par l'intermédiaire de la diminution des EGF (epidermal growth factor) et, donc, de l'activité protéine kinase ^{(Wang et al., 1996)}. Outre la structure, la fonction du fibroblaste gingival est altérée. La nicotine perturbe l'équilibre entre la production et la dégradation de la matrice extracellulaire par le fibroblaste. La synthèse de la fibronectine et du collagène de type I se trouve réduite alors que la production de collagénase (MMP1) augmente. La diminution de la synthèse de fibronectine modifie les processus de migration et de réparation tissulaires ^{(Tipton et Dabbous, 1995)}. La diminution de la production de la synthèse de collagène est consécutive à la diminution nicotine dose-dépendante de l'expression des chaînes alpha-2 des intégrines sur des cultures de fibroblastes gingivaux ^{(Leonardi et al., 1999)}. L'adhésion et la prolifération de fibroblastes desmodontaux en culture sont diminuées par la supplémentation dans le milieu de la nicotine ou de son métabolite principal, la cotinine. A des passages cellulaires compris entre 3 et 5, la nicotine à une concentration supérieure ou égale à 1 mg/ml inhibe la prolifération cellulaire et l'adhésion des fibroblastes sur une boîte de culture. Pour des passages cellulaires plus élevés (de 11 à 13), une concentration de 0,5 mg/ml permet d'obtenir les mêmes effets. La cotinine possède des activités identiques à celle de la nicotine mais à une concentration beaucoup plus faible, de 10 µg/ml ^{(James et al., 1999)}. L'ensemble de ces constatations montre l'importance du fibroblaste et de son intégrité dans la progression des parodontites et les capacités de réparation locale ^{(Tipton et Dabbous, 1995)}.

Le tabac modifie aussi les composants du milieu buccal, notamment le débit salivaire ainsi que la composition de la salive. Une hypersialie est observée chez le fumeur modéré par stimulation des récepteurs nicotiniques du système neurovégétatif à l'opposé du grand fumeur qui présente une hyposialie ^{(Lueza, 1977)}. La concentration de nicotine salivaire varie de 70 à 1500 µg/ml chez le fumeur alors qu'elle est de 1,3 µg/ml chez le non-fumeur ^{(Godeau et al., 1996)}. Le pH salivaire des fumeurs est plus alcalin (7,1) que celui des non-fumeurs (6,8) ^{(Kenney et al., 1975)}. En effet, le nombre de bactéries dans la salive des fumeurs est diminué de 40 % par rapport à la normale. L'aldéhyde formique serait responsable de cette diminution, qui touche particulièrement les bactéries acidophiles. Ainsi, le tabac pourrait avoir une action anticariogène ^{(Lueza, 1977)}. En contrepartie, il existe une association entre le tabac et l'accumulation de tartre supragingival. La prévalence de tartre chez le fumeur est augmentée en moyenne de 20 % et ceci de façon indépendante de l'âge, de la plaque et de l'inflammation gingivale ^{(Bergström, 1999)}. Les composants organiques salivaires antibactériens sont altérés. La quantité d'IgA chute chez le grand fumeur ^{(Little, 1982)}. La lactoferrine, qui s'associe aux thicoyanates et à l'eau oxygénée pour s'attaquer aux Gram positif, aux Gram négatif et aux levures, voit sa concentration diminuer ^{(Gregory et al., 1991)}. A l'inverse des composants organiques, les composés inorganiques semblent augmenter dans la salive du fumeur. Ainsi, les sulfocyanates antibactériens augmentent de 2 à 4,5 fois ^{(Bowers et al., 1987)}. Le potassium comme le calcium présentent un taux élevé après la consommation d'une cigarette alors que la calcémie salivaire basale chez le fumeur serait diminuée. Le calcium et le phosphore sont en concentration plus importante lors de la formation précoce de la plaque ^{(Mac Gregor et al., 1986)}. L'ensemble de ces variations anioniques pourrait jouer un rôle dans la formation du tartre, plus importante chez le fumeur que chez le non-fumeur ^{(Kowalski, 1971)}. Autre fluide buccal, le fluide gingival est altéré par le tabagisme. Chez des patients en cours de traitement parodontal, la concentration en nicotine est de 5 à 6 fois plus élevée que dans la salive ^{(Holmes, 1990)}. Le volume produit du fluide gingival augmente de 90 % chez des patients au parodonte présumé sain lors de la stimulation par le tabagisme. Cette augmentation passagère du flux refléterait les variations du flux sanguin ^{(Mac Laughlin et al., 1995)}. La nicotine, rapidement absorbée lors de la consommation de tabac, provoque la libération d'adrénaline par les glandes surrénales et de noradrénaline au niveau des parois artérielles. La libération de ces catécholamines aboutit à une vasoconstriction périphérique et, donc, à une diminution du flux sanguin gingival. Ainsi, cette diminution de la circulation sanguine expliquerait que la fréquence du saignement au sondage chez le fumeur soit moins importante que chez le non-fumeur ^{(Bergström et Preber, 1986)}.

La maladie parodontale apparaît donc d'une grande complexité étiologique. Le tabac, par tous ses effets sur l'équilibre biologique du milieu buccal, est un facteur d'aggravation de la pathologie parodontale aussi bien dans son apparition que dans sa progression et son traitement. Le tabagisme, qui concerne 58 % de la population française (7 % des enfants de 12 ans…), reste un facteur de risque majeur pour beaucoup de maladies et la principale cause de décès prématurés dans les pays industrialisés (selon la Conférence de consensus sur l'arrêt de la consommation de tabac qui s'est tenue à l'hôpital de La Pitié-Salpêtrière en octobre 1998). La maladie parodontale ne fait que s'ajouter à la longue liste des pathologies liées au tabac.

BIBLIOGRAPHIE

• ALPAR B, LEYHAUSEN G, SAPOTNICK A, GÜNAY H, GEURTSEN W. Nicotine induced alterations in human primary periodontal ligament and gingiva fibroblast cultures. Clin Oral Invest 1998;2:40-46.
• BERGSTRÖM J. Oral hygiene compliance and gingivitis expression in cigarette smokers. Scand J Dent Res 1990;98:497-503.
• BERGSTRÖM J. Tobacco smoking and supragingival dental calculus. J Clin Periodontol 1999;26:541-547.
• BERGSTRÖM J, ELIASSON S, DOCK J. Exposure to tobacco smoking and periodontal health. J Clin Periodontol 2000;27:61-68.
• BERGSTRÖM J, PREBER H. The influence of cigarette smoking on the development of experimental gingivitis. J Periodontol Res 1986;21:668-676.
• BOWERS DJ, WINETT RA, FREDERIKSEN LW. Nicotine fading behavior contracting and extended treatment : effects on smoking cessation. Addict Behav 1987;12:181-184.
• CATTANEO V, CETTAG, ROTA C, VEZZONI F, ROTA MT, GALLANTI A et al. Volatile components of cigarette smoke : effect of acrolein and acetaldehyde on human gingival fibroblasts in vitro. J Periodontol 2000;71(3):425-432.
• CHOY W, BECKER G, SISKIND GW, FRANCUS T. Effects of tobacco glycoprotein (TGP) on the immune system. J Immunol 1985;134:3193-3198.
• COSTABEL U, BROSS KJ, REUTER C, RÜHLE KH, MATTHYS H. Alterations in immunoregulatory T-cell subsets in cigarette smokers. A phenotypic analysis of bronchoalveolar and blood lymphocytes. Chest 1986;90:39-44.
• DANIELSEN B, MANJI F, NAGELKERKE N, FEJERSKOV O, BAELUM V. Effect of cigarette smoking on the transition dynamics in experimental gingivitis. J Clin Periodontol 1990;17:159-164.
• GODEAU P, HERSON S, PIETTE JC. Traité de médecine. Paris : Flammarion Médecine-Sciences, 1996.
• GREGORY RL, KINDLE JC, HOBBS LC, MALMSTROM HS. Effect of smokeless tobacco use in humans on mucosal immune factors. Arch Oral Biol 1991;36:25-31.
• GROSSI SG, GENCO RJ, MACHTEI EE, HO AW, KOCH G, DUNFORD RG et al. Assessment of risk for periodontal disease. II. Risk indicators for alveolar bone loss. J Periodontol 1995;66:23-29.
• GROSSI SG, ZAMBON JJ, HO AW, KOCH G, DUNFORD RG, MACHTEI EE, NORDERYD OO et al. Assessment of risk for periodontal disease. I. Risk indicators for attachement loss. J Periodontol 1994;65:260-267.
• HANES PJ, SCHUSTER GS, LUBAS S. Binding, uptake and release of nicotine by human gingival fibroblasts. J Periodontol 1991;62:147-152.
• HERSEY P, PRENDERGAST D, EDWARDS A. Effects of cigarette smoking on the immune system. Med J Australia 1983;2:425-429.
• HOLMES LG. Effects of smoking and/or vitamin C on crevicular fluid flow in clinically healthy gingiva. Med J Australia 1990;21:191-195.
• JAMES JA, SAYERS NM, DRUCKER DB, HULL PS. Effects of tabacco products on the attachement and growth of periodontal ligament fibroblasts. J Periodontol 1999;70(5):518-525.
• JOHANSSON SL, HIRSCH JM, JOHNSON DR. Effect of repeated oral administration of tobacco snuff on natural killer-cell activity in the rat. Arch Oral Biol 1991;36:473-476.
• KENNEY EB, KRAAL JH, SAXE SR, JONES J. The effect of cigarette smoke on human oral polymorphonuclear leucocytes. J Periodont Res 1977;12:227-234.
• KENNEY EB, SAXE SR, BOWLES RD. The effect of cigarette smoking on anaerobiosis in the oral cavity. J Periodontol 1975;46:82-85.
• KOUNDEROUS E, ODELL E, COWARD P, WILSON R, PALMER RM. Soluble adhesion molecules in serum of smokers and non-smokers, with and without periodontitis. J Periodont Res1996;31:596-599.
• KOWALSKI CJ. Relationship between smoking and calculus deposition. J Dent Res 1971;50:101.
• KRALL EA, GARVEY AJ, GARCIA RI. Alveolar bone loss and tooth loss in male cigar and pipe smokers. J Am Dent Assoc 1999;130(1):57-64.
• LAGRUE G. Tabagisme. Le défi actuel. Recherche et Santé 1997;72:25-27.
• LEONARDI R, LANTERI E, STIVALA F, CALTABIANO M, FANGA C, TRAVALI S. Alteration in alpha-2 integrin in immunocytochemical expression on cultured human gingival fibroblasts following nicotine exposure. Minerva Stomatol 1999;48(11):495-499.
• LITTLE JW. Salivary immunoglobulin A levels in normal subjects tobacco smokers and patients with minor aphtous ulcerations. Oral Surg Oral Med Oral Pathol 1982;53:461-465.
• LUEZA M. Influence du tabac sur le milieu buccal. Concours Med 1977;43:80-89.
• MAC FARLANE G, HERZBERG M, WOLFF L, HARDIE N. Refractory periodontitis associated with anormal polymorphonuclear leukocyte phagocytosis and cigarette smoking. J Periodontol 1992;63:908-913.
• MAC GREGOR IDM. Effects of smoking on oral ecology. Clin Prev Dent 1989;11:3-7.
• MAC GREGOR IDM, EDGAR WM. Calcium and phosphate concentrations and precipitate formation in whole saliva from smokers and no smokers. J Periodontol Res 1986;21:429-433.
• MAC LAUGHLIN WS, LOVAT FM, MAC GREGOR IDM, KELLY PJ. The immediate effects of smoking on gingival fluid flow. J Clin Periodontol 1995;22:743-749.
• PAINE JB, JOHNSON JK, REINHARDT RA, DYER JK, MAZE CA, DUNNING DJ. Nicotine effect on PGE2 and IL1-beta release by LPS treated human monocytes. J Periodont Res 1996;31:99-104.
• PREBER H, BERGSTRÖM J. Cigarette smoking in patients referred for periodontal treatment. Scand J Dent Res 1986;94:102-108.
• PRETET S. Les composants du tabac. Impact Prat 1986;109:7-10.
• TIPTON DA, DABBOUS MK. Effects of nicotine on proliferation and extracellular matrix production of human gingival fibroblasts in vitro. J Periodontol 1995;66:1056-1064.
• TOMAR SL, ASMA S. Smoking-attribuatable periodontitis in the United States. J Periodontol 2000;71(5):743-751.
• WANG SL, FENG J, CORREA A, BRIGHAM M, WU-WANG CY. Effects of in vitro treatments of nicotine and benzo (a) pyrene on the epidermal growth factor receptor in hamster buccal pouch. Toxicology 1996;107:31-38.
• ZAMBON JJ, GROSSI SG, MACHTEI EE, HO AW, DUNFORD RG, GENCO RJ. Cigarette smoking increases the risk for subgingival infection with periodontal pathogens. J Periodontol 1996;67:1050-1054.