Évolution du design implantaire : de la fixture de Brånemark à l'implant autoperforant

Introduction

Le design implantaire a beaucoup évolué depuis l'implant cylindrique proposé à l'origine par le professeur Brånemark en 1965. Il a testé un grand nombre de formes d'implant avant faire le choix de l'implant cylindrique en forme de vis après de nombreuses études sur l'animal (^fig. 1).

Au début des années 1990, la première évolution du design des implants a été la mise sur le marché de l'implant autotaraudant. Dans l'évolution des types d'implants, il a été choisi ici de séparer la période initiale de l'implant cylindrique à surface usinée du changement des protocoles de traitement en fonction des différents designs. Le but de cet article est, à partir de ces différents designs, de proposer au praticien un choix des implants afin de trouver les plus adaptés face à chaque situation clinique. La compréhension des capacités mécaniques de l'os conditionne également le choix des formes d'implants et l'adaptation des protocoles de forage et d'insertion des implants. Ce choix est conditionné qualitativement et quantitativement par l'anatomie.

La connaissance préchirurgicale de ces paramètres est indissociable des outils d'imagerie. Ainsi, le praticien peut anticiper et simuler son acte chirurgical dans sa globalité, du choix de l'implant jusqu'aux protocoles chirurgicaux et prothétiques.

Historique

Période initiale de l'implant originel de Brånemark

Au départ, avant la période moderne déclenchée par le professeur Brånemark, les premiers implants étaient impactés dans l'os, mais cela ne permettait pas de parvenir à un niveau de succès satisfaisant au bout de quelques semaines ou mois. Cette technique a alors été remplacée par un forage osseux de manière « douce » suivi de l'insertion de l'implant, en forme de vis, avec ou sans taraudage préalable (Cannas et al., 2012).

La recherche du meilleur design implantaire a été conduite pendant plus d'une décennie à partir de 1954 (Brånemark et al., 1969), à la suite de la découverte par hasard de la biocompatibilité du titane, appelée « ostéo-intégration » par Brånemark (Brånemark et al., 1985). Les fixtures, de forme cylindrique au départ (^fig. 2), ont évolué vers un design conique puis cylindro-conique et, enfin, autoperforant (^fig. 3 et ⁴) afin d'assurer un ancrage osseux optimal.

À l'origine, le protocole de mise en place d'un implant comportait une période de cicatrisation de l'os et des tissus mous après extraction (de 3 à 6 mois), puis une période d'ostéo-intégration une fois la fixture mise en place (de 4 à 6 mois) (Brånemark et al., 1977).

Après la phase de cicatrisation alvéolaire suivant l'extraction de la dent, les fixtures étaient placées historiquement en deux temps. Une première étape consistait en la mise en nourrice de l'implant durant la période de cicatrisation osseuse : un lambeau était levé, l'ostéotomie était réalisée, puis le lambeau était repositionné sur la fixture. Après une période d'ostéo-intégration variable, une seconde chirurgie était effectuée, mettant à jour la fixture pour permettre de passer aux étapes prothétiques suivantes.

Période dite post-Brånemark : vers la mise en charge immédiate des implants

Les études ont montré que cette technique traditionnelle en deux temps n'était pas indispensable, les fixtures pouvant être placées en un temps chirurgical avec ou sans mise en fonction avec des taux de succès élevés, semblables à ceux obtenus pour une mise en charge différée. Cette procédure, dite de mise en esthétique ou en fonction immédiate, peut être réalisée sans compromettre les résultats de l'ostéo-intégration si la stabilité primaire de l'implant est suffisante (Del Fabbro et al., 2006 ; Davarpanah et al., 2007). Dès cette période (début des années 2000), l'incidence du design commence à être prise en compte, notamment par Friberg pour obtenir une meilleure stabilité primaire des implants (Friberg, 2002).

Fréquemment alors, lorsqu'une dent devait être extraite, il fallait attendre la cicatrisation complète (jusqu'à 1 an) de l'alvéole avant de pouvoir y poser un implant, Or, la littérature scientifique nous montre que la cicatrisation alvéolaire s'accompagne d'une perte du niveau osseux allant de 11 à 22 % en hauteur et jusqu'à 50 % en épaisseur (Schropp et al., 2003).

Ainsi, pour une dent antérieure avec une paroi alvéolaire vestibulaire souvent extrêmement fine, il y a un risque, lorsque l'on attend la cicatrisation complète du site, de perdre cet os (bundle bone) et d'être dans une configuration osseuse peu favorable à la pose d'un implant compatible avec la prothèse (Araújo et al., 2005, 2015).

Le placement de l'implant lors de l'extraction (concept d'extraction-implantation immédiate) a été évoqué pour la première fois en 1976 (Schulte et Heimke, 1976), et ce traitement a été réalisé chez l'homme pour la première fois en 1989 (Lazzara, 1989).

L'extraction-implantation présente de nombreux avantages. Tout d'abord sur le plan biologique, en limitant significativement la résorption osseuse, ce qui présente un intérêt notamment au niveau de la paroi vestibulaire, généralement très fine, puis sur le plan socio-économique avec un temps de traitement global réduit : l'extraction, l'augmentation osseuse si nécessaire et le placement de l'implant sont réalisés en une seule intervention (Chrcanovic et al., 2015). Cependant, certaines situations cliniques sont à risque lorsque ce type de protocole est employé : la présence d'une pathologie périradiculaire d'origine endodontique ou parodontale au niveau ou à proximité du site implanté ainsi que les antécédents de maladie parodontale chronique constituent des facteurs de risque d'échec du traitement implantaire du fait du risque de surinfection du site. Leur existence pourrait conduire à terme à la perte de l'implant (Werbitt et al., 1992 ; Barzilay, 1993 ; Polizzi et al., 2000). À ce sujet, la revue de la littérature de Chrcanovic et al. précise qu'un implant peut s'ostéo-intégrer avec succès lors d'une extraction-implantation immédiate, y compris dans les situations à risque d'infection évoquées précédemment, si un protocole approprié est respecté (Chrcanovic et al., 2015). Celui-ci comprend une désinfection du site et un débridement méticuleux de l'alvéole. Rappelons néanmoins que de tels résultats sont opérateur dépendants et que seul le respect d'un protocole rigoureux permet d'aboutir à un succès de l'ostéo-intégration obtenue notamment grâce à la stabilité primaire de l'implant. Le but de l'évolution des formes des implants est d'optimiser la stabilité primaire dans toutes les situations et d'étendre les indications des mises en fonction ou esthétique immédiates.

Le taux de survie pour l'ostéo-intégration des fixtures endo-osseuses en implantation immédiate dépend de plusieurs variables qui sont :

– la forme, ou macrostructure, de l'implant qui peut être cylindrique, conique, avec ou sans capacité d'autotaraudage, cylindro-conique ou autoperforante ;

– le protocole chirurgical ;

– l'état de surface, ou microstructure, de la fixture.

Comme cela a été précisé dans l'introduction, dès l'origine des traitements implantaires par l'école suédoise et pendant de nombreuses années, la plupart des implants posés étaient de forme cylindrique. Ce design unique nécessitait la préparation du site par une séquence de forage qui pouvait être adaptée à la densité osseuse rencontrée. La maîtrise de cette séquence de forets était le seul moyen d'assurer l'indispensable stabilité primaire de l'implant lors de sa pose.

Les taux de succès implantaire dans un os de type IV de faible densité (selon la classification de Lekholm et Zarb de 1985) étaient moins bons à court ou moyen terme (Lekholm et Zarb, 1985). Il n'était alors pas envisageable de poser des implants dans des alvéoles immédiatement après une extraction.

L'évolution des connaissances en matière de cicatrisation osseuse ainsi que la modification des micro-designs et des macro-designs implantaires ont permis de faire évoluer ces protocoles avec beaucoup de sécurité et sans réduire les taux de succès, notamment, avec l'implant de dernière génération dit autoperforant NobelActive® (Nobel Biocare) qui a la particularité d'avoir un filetage variable, une capacité à autoperforer l'os et à le condenser de manière à la fois axiale et latérale. Le design de sa connectique interne (connexion conique) permet une stabilisation des tissus mous adjacents et un maintien du niveau osseux. Ainsi, l'ostéotomie est limitée avec un sous-forage, voire une absence de forage dans certains cas.

Du point de vue de la microstructure, les implants NobelActive® ont des microporosités non seulement sur le corps mais aussi sur le col. Les études montrent que l'os se fixe préférentiellement à ce niveau, augmentant ainsi la surface de contact dent-implant (Babbush et Brokloff, 2012 ; Romanos, 2004).

La forme de cet implant, grâce à cette capacité autoperforante, permet d'améliorer sa stabilité primaire même dans des os de faible densité. En termes de taux de succès, l'analyse de la littérature scientifique montre des résultats similaires entre un implant autoperforant et un implant conique standard (de 96,2 à 100 %) (Raghoebar et al., 2009 ; Kielbasa et al., 2009).

Aujourd'hui, on peut résumer à trois types les designs implantaires qui répondent à la majorité des situations cliniques : cylindriques, coniques et cylindro-coniques (Cannas et al., 2012).

Implant cylindrique

Le premier design implantaire mis au point a été celui de l'implant cylindrique, utilisé à l'origine par Brånemark (^fig. 2). Il permet une homothétie de forage et limite les contraintes exercées sur l'os. Le taraudage est systématique pour un os type I ou II selon la classification de Lekholm et Zarb (Lekholm et Zarb, 1985). Il a permis d'élaborer la thérapeutique implantaire standard.

Implant conique

L'implant conique permet une homothétie de forage. La compression de l'os est répartie équitablement sur l'ensemble du site et le taraudage n'est pas nécessaire. Comme pour l'implant cylindrique, l'action mécanique de ce type de design limite son utilisation aux sites cicatrisés et de densité homogène.

Certains implants coniques présentent une caractéristique spécifique : ce sont les implants dits autoperforants (^fig. 3). Il s'agit du type d'implant de dernière génération mis au point par Fromovitch et son équipe dans le laboratoire de technologie dentaire du département de parodontologie de l'école de médecine dentaire de Hadassh (Jérusalem). Son design lui donne une grande capacité de condensation et de section permettant son ancrage osseux dans les situations les plus difficiles. Cette capacité de condensation de l'os lors de son insertion donne la possibilité, à l'opérateur, de corriger l'axe au cours du forage, notamment dans les cas extrêmes (Irinakis et Wiebe, 2009a, 2009b). Il convient de noter la similitude entre la forme de la racine naturelle et celle de cet implant qui trouve tout son intérêt dans le protocole d'extraction-implantation immédiate. Sa forme générale est conique avec un apex plat et la puissance de coupe est donnée par le design des spires. Il présente deux caractéristiques favorables à ce protocole d'extraction-implantation immédiate (Cannas et al., 2012) :

– un apex autoperforant plat (forme en « tire-bouchon ») qui permet le blocage de l'implant au fond d'une alvéole dans un os défavorable en densité et en volume ;

– un renflement au tiers supérieur de son corps, à quelques millimètres sous le collet, qui lui donne une forme globalement ogivale ou « en tonneau » (^fig. 4). Cette forme particulière permet un blocage le long des parois osseuses de l'alvéole.

Ce design permet d'obtenir un torque de serrage bien plus élevé que celui d'un implant traditionnel cylindrique, diminuant en outre la nécessité de réintervention quand des valeurs de torque suffisantes ne sont pas atteintes (Bell et Bell, 2014). Le calage de l'implant assure sa stabilité primaire, évite tout micromouvement et permet son ostéo-intégration au cours du comblement naturel de l'alvéole avec de l'os néoformé.

Toujours dans le but d'une meilleure stabilité immédiate dans l'os et afin de réduire les temps d'ostéo-intégration, le micro-design implantaire a été modifié, avec en particulier la réalisation de sillons ou de rainures au niveau des spires de l'implant. Par ailleurs, l'espace entre les spires ainsi que les doubles spires sont des éléments à prendre en considération pour obtenir un meilleur ancrage dans l'os et une meilleure fixation des cellules ostéoblastiques au niveau de la surface implantaire et, ainsi, accélérer l'ostéo-intégration (Abrahamsson et Berglundh, 2009 ; Abuhussein et al., 2010).

L'utilisation de l'implant autoperforant est toutefois très spécifique et nécessite une formation préalable (Cannas et al., 2012).

Implant cylindro-conique

Le design de l'implant cylindro-conique (^fig. 3), apparu dans les années 2000, crée des contraintes plus élevées sur l'os lors de sa mise en place. Il n'est pas conseillé sur les os de type I ou II (classification de Lekholm et Zarb) car il y a un risque de blocage de l'implant avant son insertion complète dans l'os. Le forage doit être sous-dimensionné (sous-forage) par rapport au diamètre implantaire. L'implant cylindro-conique est donc plus adapté aux os de faible densité, notamment au maxillaire. Sa capacité d'ancrage a été un élément clé dans l'élaboration de la mise en fonction immédiate avec ou sans extraction (^fig. 4) (Gillot et al., 2011, 2012).

Impact biomécanique du design implantaire

Le macro-design des implants dans leur partie endo-osseuse est en relation avec la propriété biomécanique de l'os dans lequel ils sont insérés.

Propriété de l'os : viscoélasticité

L'os est un matériau composite vivant, hétérogène, anisotrope (qui possède des propriétés différentes selon la direction) et viscoélastique (ses propriétés mécaniques varient avec la vitesse d'application de la charge). Il est donc extrêmement complexe (Meyrueis et al., 2004). La viscoélasticité lui permet de mieux résister aux efforts rapides qu'aux efforts lents et de s'adapter aux contraintes.

La mise en place d'un implant dans l'os illustre bien cette propriété : après avoir serré un implant à fond, il est toujours possible de donner un quart de tour ou un demi-tour après quelques minutes d'attente.

Deux propriétés de l'os sont à noter :

– il s'adapte aux contraintes en changeant ses propriétés mécaniques locales. Si les contraintes deviennent excessives, il se nécrose ou se fracture ;

– il a la possibilité remarquable de se réparer lui-même.

Ces propriétés sont le résultat de l'action combinée de processus biologiques et mécaniques complexes (Meyrueis, 1979).

Incidence de la mise en place des implants sur l'os : stress et vissage

Le vissage d'un implant dans l'os crée des contraintes mécaniques en fonction du type d'implant. Afin d'éviter des fractures et des nécroses osseuses, il faut contrôler les torques d'insertion qui ne doivent pas dépasser le maximum de 50 Ncm, la contrainte la plus forte semblant être obtenue avec les implants autoperforants. Ainsi, afin de limiter le stress et la compression lors de l'insertion de l'implant, il est conseillé de faire des dévissages alternatifs afin de contrôler les contraintes mécaniques sur l'os au cours du vissage (Meyrueis et al., 1979).

Ces propriétés mécaniques de l'os qui conditionnent à la fois le protocole de forage et d'insertion de l'implant demanderaient des études biomécaniques complémentaires spécifiques aux secteurs maxillaires et mandibulaires en fonction des différents designs d'implants dans les différentes situations cliniques.

Illustrations cliniques

Il s'agit de deux indications d'extraction-implantation immédiate avec et sans forage préalable d'un implant autoperforant.
La capacité de fixation d'un tel implant permet en effet son placement avec ou sans forage. Un examen scanner à rayons X ou cone beam computed tomography (CBCT) préalable est nécessaire pour valider la faisabilité du traitement et vérifier (Gaudy et al., 2010) :

– l'absence de pathologie aiguë du type granulome (Chrcanovic et al., 2015) ;

– la relation 3D de l'apex des racines avec les obstacles anatomiques (foramen mentonnier, sinus maxillaire) ;

– la situation éventuelle du pédicule mandibulaire ;

– les parois osseuses disponibles une fois l'alvéole déshabitée ;

– la densité osseuse du site ;

– les mesures des futurs implants en longueur comme en diamètre.

L'imagerie est évidemment indispensable afin de mesurer l'alvéole dans tous les sens de l'espace et d'adapter le diamètre de l'implant à son volume pour en obtenir la stabilité primaire. Après cette analyse tridimensionnelle préopératoire soigneuse, tout risque de lésion vasculo-nerveuse est éliminé par le choix des bonnes dimensions de l'implant.

Patient 1

Il s'agit d'une prémolaire mandibulaire avec une racine courte. L'imagerie sectionnelle montre la proximité du foramen mentonnier et permet d'anticiper le geste chirurgical sur la coupe 2D. La capacité autoperforante de l'implant trouve ici tout son potentiel d'ancrage. Un sous-forage à la longueur permet de réaliser une mise en esthétique immédiate. La segmentation des dents (extraction virtuelle) est un outil complémentaire très utile des logiciels de planification – SIMPLANT® (Dentsply) ou NobelClinician (Nobel Biocare®) – afin d'évaluer le volume alvéolaire et la relation avec la forme de l'implant (^fig. 5 à ⁷) (Cannas et al., 2011).

Patient 2

Ce patient présente un bridge maxillaire du secteur 14-15-16-17 dont les piliers ne peuvent pas être conservés. Après réalisation du CBCT, le volume alvéolaire peut être visualisé de manière plus réaliste grâce à la segmentation des dents (Cannas et al., 2011). En fonction de ces informations, la planification des implants (taille et design) est réalisée ainsi que la préparation du protocole d'extraction-implantation immédiate. On peut observer que la vision 2D sur les coupes vestibulo-palatines n'est pas suffisante pour évaluer la capacité de fixation de l'implant. L'analyse des différentes coupes est indispensable. La vision 3D prend ici toute sa mesure pour le choix du design de l'implant en fonction du volume alvéolaire résiduel à la suite de l'extraction atraumatique. L'extraction-implantation immédiate permet de conserver le volume osseux périradiculaire. Une mise en esthétique immédiate est réalisée puis, 6 mois plus tard, la prothèse d'usage est placée (^fig. 8 à ¹⁰).

Conclusion

L'évolution du design des implants a été constante depuis les années 1960. Elle a permis d'étendre les indications de traitement vers la mise en fonction des implants avec ou sans extraction-implantation immédiate grâce à l'obtention d'une stabilité primaire optimale. La mise à profit des nouveaux designs implantaires permet aussi de simplifier les protocoles de traitement dans certaines situations cliniques et, ainsi, de raccourcir la durée des traitements. En complément, les nouveaux outils d'imagerie 3D donnent une idée précise de la morphologie des alvéoles et des racines par la réalisation d'extractions virtuelles par segmentation avant l'intervention et permettent d'anticiper le geste chirurgical.

Le forage, qui reste nécessaire dans la quasi-totalité des sites, peut être évité dans certaines situations pour obtenir la stabilité primaire indispensable à l'ostéo-intégration. Les implants autoperforants sont, en effet, parfaitement adaptés à un placement immédiat au sein d'une alvéole d'extraction. Il est possible, grâce à ces nouveaux procédés, d'étendre les indications de traitement et, surtout, de réduire les durées de traitement. En plus du temps gagné pour le patient comme pour le praticien et à taux de réussite égale, ce protocole permet d'éviter le risque de perte des volumes osseux qui fait suite à toute extraction. Le comblement osseux naturel entre les parois alvéolaires et la surface implantaire, protégé par une suture hermétique des tissus mous sur le pilier en titane, prouve qu'une fois fixé, un implant s'intègre parfaitement.

Face au succès des implants autotaraudants, il ne faut pas oublier les implants cylindriques et cylindro-coniques qui trouvent toute leur place en fonction des indications, notamment au niveau mandibulaire où l'os est plus dense et plus corticalisé qu'ailleurs. Tous ces implants sont complémentaires. Chaque situation est différente et doit être validée par l'imagerie sectionnelle. On peut constater chez un même patient des qualités osseuses et des volumes différents dans des sites proches. L'imagerie sectionnelle est une aide indispensable dans l'application de ces protocoles de traitement.

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