Utilisation d'un phosphate de calcium biphasé (BoneCeramic®) lors des protocoles de comblement des sinus maxillaires Biphasic calcium phosphate bone substitute (BoneCeramic®) used for maxillary sinus floor augmentation protocol

Introduction

La greffe osseuse sous-sinusienne est une technique chirurgicale permettant la mise en place d'implants dans les secteurs maxillaires postérieurs atrophiés. Ce protocole chirurgical, décrit dès le début des années 1980 (Boyne et James, 1980 ; Tatum, 1986), bénéficie d'un recul important et a fait l'objet de nombreuses publications scientifiques permettant de confirmer la fiabilité de ce protocole chirurgical ainsi que le taux élevé de survie des implants (Del Fabbro et al., 2004 ; Nkenke et Stelzle, 2009). L'os autogène, initialement utilisé comme matériau de comblement pour ses propriétés ostéoconductrices, ostéo-inductrices et ostéogéniques, a été finalement abandonné car la nécessité d'un deuxième site opératoire pour le prélèvement du greffon constituait une source d'inconvénients d'une part pour le chirurgien, en rendant l'intervention plus délicate, et d'autre part pour le patient, en augmentant les risques hémorragiques, les réactions inflammatoires ainsi que les douleurs postopératoires (Tessier, 1992 ; Clavero et Lundgren, 2003 ; Nkenke et al., 2002 ; Iizuka et al., 2004). Différents matériaux de substitution osseuse, allogéniques, xénogéniques ou alloplastiques (Pjetursson et al., 2008 ; Guerrero et Al-Jandan, 2012 ; Oliveira et al., 2012 ; Testori et al., 2013 ; Kher et al., 2014), sont depuis proposés aux praticiens pour pallier ces inconvénients.

Cet article a pour objectif de décrire le comportement d'un substitut osseux composé de 60 % d'hydroxyapatite (HA) et de 40 % de bêta-phosphate tricalcique (β-TCP) (Straumann BoneCeramic®) lors de son utilisation dans les protocoles de comblement des sinus maxillaires, par l'observation détaillée de coupes histologiques à 6 mois postopératoires.

Protocole chirurgical

Après étude du scanner dentaire préopératoire (^fig. 1) révélant une hauteur de crête osseuse résiduelle sous-sinusienne inférieure à 3 mm, la réalisation d'un protocole de comblement osseux des sinus maxillaires par abord latéral a été décidée. Une anesthésie locale a été effectuée en vestibulaire et palatin du secteur postérieur en regard du sinus maxillaire. Une première incision crestale, légèrement décalée en palatin sur toute la longueur de la zone édentée en maintenant le contact osseux, puis deux incisions verticales de décharge, mésiale et distale, ont été pratiquées à distance du futur volet osseux. Un lambeau de pleine épaisseur a été élevé pour laisser apparaître la paroi osseuse latérale du sinus maxillaire. Un volet osseux a alors été réalisé par ostéotomie sous irrigation abondante au sérum physiologique au piézotome ou à l'aide d'une fraise boule de gros diamètre montée sur une pièce à main (Jensen et al., 1990 ; Wallace et al., 2012). Le volet osseux a été alors délicatement déplacé en rotation vers l'intérieur du sinus et la membrane de Schneider a été élevée avec précaution, depuis la paroi latérale, inférieure et médiane du sinus en maintenant le contact osseux à l'aide de curettes à bout mousse pour éviter de l'endommager (^fig. 2). La membrane sinusienne ainsi repositionnée est alors destinée à représenter la nouvelle limite inférieure du plancher sinusien ainsi que la limite supérieure de la crête osseuse sous-sinusienne reconstituée. Le phosphate de calcium biphasé (PCB), conditionné sous forme de particules, a alors été délicatement condensé à l'intérieur de la cavité nouvellement créée, sans exercer de pression, à partir des zones antérieures et postérieures pour finir par la partie médiane de la zone greffée (^fig. 3). Une membrane résorbable synthétique, constituée de fibres copolymères de glycolide et de carbonate de triméthylène (Gore Resolut Adapt™, Gore), a été alors placée sur la fenêtre osseuse pour protéger le greffon osseux sous-jacent (^fig. 4). Le lambeau muco-périosté a été ensuite repositionné et refermé sans tension à l'aide de sutures au point de matelassier horizontales et de sutures discontinues en O.

Une couverture antibiotique de 1 g d'amoxicilline plus acide clavulanique à prendre 2 fois par jour pendant 8 jours, une prise d'anti-inflammatoire à raison 1 mg/kg de prednisolone 1 fois par jour pendant 5 jours ainsi que du paracétamol ont été prescrits (Valentini et al., 2000) ; un bain de bouche antiseptique par une solution de 0,12 % de digluconate de chlorhexidine à effectuer 2 fois par jour pendant 8 jours à partir du lendemain de l'intervention a été prescrit.

Les sutures ont été retirées à 15 jours postopératoires.

Analyse histologique

Après contrôle du scanner postopératoire (^fig. 5 et ⁶), un lambeau muco-périosté a été décollé à 6 mois postopératoires, au niveau du secteur greffé, lors de la seconde étape chirurgicale destinée à la mise en place des implants, afin de pouvoir comparer de manière objective les résultats présentés avec ceux obtenus dans différentes études qui sont, dans leur grande majorité, réalisées à la même période de cicatrisation osseuse.

Le prélèvement d'un échantillon osseux a été effectué à cette occasion par un carottage à l'aide d'un trépan présentant un diamètre interne de 2,4 mm (^fig. 7). Le fragment osseux a été ensuite fixé dans un liquide de Bouin pour être immergé une vingtaine de minutes dans une solution hydrochlorhydrique à 14 % sans acide nitrique, afin d'obtenir une décalcification légère et rapide sans abîmer les cellules ni le tissu osseux néoformé, ce dernier étant très peu calcifié à ce stade de la cicatrisation. La fixation de la biopsie osseuse a alors été confirmée par une nouvelle immersion dans du liquide de Bouin. Celle-ci a été ensuite déshydratée et enrobée dans de la paraffine afin de permettre la réalisation de coupes au microtome. Une première section, perpendiculaire au grand axe de l'échantillon osseux, a été effectuée afin de séparer l'os néoformé de l'os alvéolaire constituant la crête osseuse résiduelle sous-sinusienne préexistante. Des coupes de 5 μm d'épaisseur, parallèles au grand axe de la biopsie, ont alors été effectuées pour être teintées à l'hématéine-éosine-safran.

L'analyse histologique au grossissement × 40 (^fig. 8) a permis d'obtenir une vue générale de la biopsie mettant ainsi en évidence les plages osseuses néoformées au contact des particules résiduelles de phosphate de calcium biphasé ; ces deux structures minéralisées sont situées au sein de la moelle, qui se présente sous la forme d'un tissu conjonctif fibreux non hématopoïétique, congestif et richement vascularisé.

Le tissu osseux néoformé peut être observé sous la forme de larges plages aux contours bien délimités par une zone sombre : la barrière ostéoïde.

Les particules de phosphate de calcium biphasé résiduelles sont en nombre limité et présentent une répartition homogène sur toute la surface de la biopsie.

L'image obtenue au grossissement × 100 (^fig. 9) permet d'identifier clairement la bordure ostéoïde composée d'ostéoblastes qui contrôlent le processus de minéralisation osseuse et synthétisent la matrice organique extra-cellulaire : la substance ostéoïde. Les cellules pycnotiques, les ostéocytes, sont aussi clairement identifiables au sein des plages de tissu osseux néoformé.

Le phénomène de résorption du phosphate de calcium, qui compose le PCB, se produit par la conjonction d'un processus de dissolution du substitut osseux par les fluides biologiques en particules plus petites, qui vont alors être phagocytées par les ostéoclastes (Daculsi et al., 1997 ; Yamada et al., 1994) ; ce phénomène de dégradation physico-chimique du biomatériau ainsi que la présence en grande quantité de cellules géantes multinucléées autour des particules de phosphate de calcium biphasé sont clairement observables au microscope à ce niveau de grossissement et confirment ainsi l'importance de l'activité de résorption du biomatériau.

L'étude de l'échantillon osseux au grossissement × 400 (^fig. 10) est réalisée sur une zone d'intérêt de l'image précédente située au niveau d'un capillaire sanguin clairement délimité par une paroi vasculaire composée de cellules endothéliales, soulignant ainsi la présence d'une vascularisation capillaire bien différenciée au sein du greffon osseux ; les cellules sanguines, qui apparaissent en rouge dans la lumière du vaisseau, sont clairement identifiables. Cette image met en évidence le processus de prolifération vasculaire nécessaire à l'apport de cellules ostéoprogénitrices au sein de la zone greffée. L'activité ostéoclasique peut être aussi observée par la présence d'un macrophage phagocytant une particule isolée du phosphate de calcium biphasé.

Discussion

Le phosphate de calcium biphasé est composé d'un mélange de deux biomatériaux alloplastiques, l'hydroxyapatite et le bêta-phosphate tricalcique. Ces substituts osseux synthétiques sont tous deux utilisés séparément depuis de nombreuses années ; leur indication dans les traitements de reconstruction osseuse a d'ailleurs fait l'objet de nombreuses études scientifiques (Carranza et al., 1987 ; Yaszemski et al., 1996 ; Cornell et Lane, 1998 ; Merten et al., 2001 ; Trisi et al., 2003) qui ont confirmé leur qualité de biocompatibilité et d'ostéoconduction ainsi que leur capacité à modifier leur structure en molécules non toxiques pouvant être intégrées ou éliminées par le métabolisme.

L'hydroxyapatite ainsi que le β-TCP, tous deux dérivés du phosphate de calcium (PCa), possèdent des propriétés physiques et chimiques qui leur sont propres ; l'utilisation d'un mélange de ces deux biomatériaux dans des proportions adaptées a pour objectif de faciliter le processus de néoformation osseuse (Nery et al., 1992). Le rapport HA/β-TCP du BoneCeramic® est obtenu non pas par le mélange des granules de chaque composant suivant les pourcentages recherchés mais par synthèse chimique, permettant ainsi de réaliser des blocs de biomatériau présentant une proportion constante de 60 % d'hydroxyapatite et de 40 % de β-TCP. Ces deux composants sont par conséquent répartis de manière uniforme et homogène au sein du même cristal qui constitue les blocs synthétiques composites du BoneCeramic®. Ces blocs sont alors réduits en particules de 0,5 à 1 mm, comportant chacune le même rapport HA/β-TCP.

Le β-TCP, composant du substitut osseux synthétique composite, dont l'intérêt est de présenter des propriétés de résorption rapide, a pour fonction de guider le phénomène de colonisation cellulaire en permettant la création d'espaces nécessaires à la néoformation osseuse, contrairement à l'hydroxyapatite qui, en raison de ses propriétés de résorption lentes (Yamada et al., 1994 ; Jensen et al., 2007), permet de maintenir le volume du greffon durant toute la période de néoformation et de remodelage osseux. Le choix de la proportion de 60 % d'hydroxyapatite, par rapport aux 40 % de β-TCP, a été étudié pour permettre le maintien à long terme de la stabilité du volume du greffon osseux néoformé (Jensen et al., 2009).

La porosité du phosphate de calcium biphasé, qui correspond à la somme des microporosités et des macroporosités du biomatériau, est approximativement de 90 %, avec des macropores dont la taille varie de 100 à 500 μm. Les interconnexions ainsi que la taille des macropores et des micropores de la structure cristalline, qui constitue la charpente du substitut osseux, facilitent la pénétration et la prolifération des vaisseaux sanguins qui vont véhiculer, à travers le biomatériau, les cellules ostéoprogénitrices nécessaires à la formation osseuse. Par ailleurs, la présence des micropores au sein des parois des macropores augmente les propriétés d'ostéoconduction du phosphate de calcium biphasé (Cornell et Lane, 1998).

Les propriétés de biocompatibilité et d'ostéoconductivité du biomatériau ont été d'ailleurs confirmées par plusieurs études (Friedmann et al., 2009 ; Kolerman et al., 2012). Les études histomorphométriques, concernant l'utilisation du PCB lors des comblements sinusiens, exposent des moyennes de taux d'os néoformé variant de 20,6 à 28,4% (^tableau 1) ; ces résultats sont équivalents à ceux observés après utilisation d'hydroxy-apatites bovines (Valentini et al., 2000 ; Ohayon, 2011), bien que le PCB offre l'avantage de présenter un pourcentage de particules résiduelles plus faible (Cordaro et al., 2008). Une étude comparative récente a, de plus, permis de constater que les taux de survie des implants, lors des comblements sinusiens, étaient similaires après utilisation de ces deux biomatériaux (Lindgren et al.; 2012). Par ailleurs, une étude comparant l'utilisation du phosphate de calcium biphasé, de l'hydroxyapatite bovine, d'allogreffe et d'os autogène a conclu à une fiabilité équivalente de ces quatre biomatériaux lors des comblements sinusiens (Schmitt et al., 2013).

L'utilisation du BoneCeramic® est toutefois relativement récente et il n'existe par conséquent pas, pour le moment, d'analyse histologique et histomorphométrique à long terme le concernant, contrairement à l'hydroxyapatite bovine (Traini et al., 2007 ; Ohayon, 2014a), ce qui constitue pourtant un élément indispensable à l'évaluation objective de l'intégration des particules de biomatériau résiduelle dans le temps, ainsi que de la pérennité des implants mis en place au sein du greffon osseux.

Conclusion

Le BoneCeramic® est un substitut osseux alloplastique dont la fiabilité dans les protocoles de comblement osseux sinusien a été attestée par de nombreuses publications. L'observation détaillée des coupes histologiques permet de confirmer la biocompatibilité, les propriétés de résorption ainsi que la parfaite intégration à 6 mois postopératoires des particules résiduelles du biomatériau au sein du greffon osseux. La publication d'analyses tomodensitométriques histologiques et histomorphométriques à long terme permettrait, cependant, de mieux évaluer la stabilité des volumes osseux obtenus ainsi que le comportement des particules résiduelles du biomatériau dans le temps.

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