Le rôle de la vascularisation dans le développement de la péri-implantite

Introduction

L'ostéo-intégration des implants dépend de plusieurs facteurs qui peuvent améliorer ou compromettre cette procédure délicate. Un traumatisme chirurgical excessif, une cicatrisation altérée ou une mise en charge prématurée sont probablement les causes les plus fréquentes d'échec précoce (Esposito et al., 1998). Il existe également d'autres facteurs tels que l'apport sanguin local et la qualité osseuse locale qui pourraient affecter l'ostéo-intégration des implants.

Après la mise en place de l'implant, un nouveau réseau vasculaire est formé pour fournir suffisamment de nutriments au site chirurgical. L'angiogenèse, également appelée néovascularisation, est la formation de nouveaux vaisseaux sanguins provenant d'un réseau vasculaire préexistant, avec une expansion continue d'un arbre vasculaire en réponse à une augmentation de la masse tissulaire (Carmeliet, 2005). Au cours du processus angiogénique, les cellules endothéliales prolifèrent, migrent et forment de nouveaux tubes pour créer un nouveau réseau de vaisseaux sanguins. Ce processus doit être coordonné avec précision dans le temps et dans l'espace, ce qui implique l'action de plusieurs molécules généralement connues sous le nom de facteurs angiogéniques. Le facteur principal est le facteur de croissance endothélial vasculaire (VEGF) qui contrôle la migration endothéliale, la prolifération et la formation des tubes. Il exerce également des actions sur les cellules osseuses, y compris les ostéoblastes et les ostéoclastes (Urist et al., 1983). D'autres facteurs de croissance exprimés lors du développement des vaisseaux sanguins – comme le facteur de croissance des fibroblastes (FGF), le facteur de croissance transformant (TGFβ), les protéines morphogénétiques osseuses (BMP), le facteur de croissance analogue à l'insuline (IGF), le facteur de croissance dérivé des plaquettes (PDGF), etc. (Folkman et Klagsbrun, 1987 ; Bai et al., 2013) – jouent un rôle important dans le processus de formation de remodelage osseux. Les deux processus doivent se produire simultanément après la mise en place de l'implant. Cependant, il reste indéfini si le contrôle primaire de l'angiogenèse osseuse est inhérent aux ostéoblastes, aux ostéoclastes ou aux cellules endothéliales et si ce n'est que par des facteurs libérés par ces cellules (Clarkin et Gerstenfeld, 2013).

La cicatrisation osseuse autour des implants a été étudiée sur l'animal et sur l'homme (Berglundh et al., 2003 ; Abrahamsson et al., 2004). Une analyse de puce à ADN a montré des gènes régulés à la suite d'une inflammation au jour 4 et une angiogenèse 7 jours après la mise en charge de l'implant. De plus, il a été démontré que les cellules osseuses adultes ne survivent pas à plus de 200 μm d'un vaisseau sanguin (Terheyden et al., 2012). Étant donné que l'apport sanguin semble être essentiel pour le métabolisme osseux, le manque de vascularisation peut entraîner une non-intégration partielle de l'implant et/ou une perte osseuse péri-implantaire.

Cependant, malgré l'importance d'une vascularisation adéquate, on ne sait pas si le contrôle primaire de l'angiogenèse osseuse dépend des ostéoblastes, des ostéoclastes ou des cellules endothéliales. Bien que la vascularisation précède temporairement la formation osseuse, il est possible que l'angiogenèse osseuse soit simplement conduite dans la première étape par les facteurs libérés par les ostéoblastes ou les ostéoclastes.

L'objectif de cette revue est de décrire l'importance de la vascularisation dans la formation osseuse et la manière dont elle peut influencer l'ostéo-intégration des implants.

Matériel et méthodes

Stratégie de recherche

Une recherche électronique a été réalisée à la Bibliothèque nationale de médecine, Washington, DC (Medline-PubMed), en combinant les mots clés suivants : « apport sanguin », « vascularisation », « angiogenèse », « formation osseuse », « implants dentaires », « os péri-implantaire », « péri-implantite », « perte osseuse » et « ostéotomie ».

Aucune restriction de langue ou de temps n'a été appliquée dans la recherche. Cependant, seules les études en anglais ont été incluses pour la sélection. La recherche a été enrichie par les recherches à la main, le dépistage des citations et les recommandations d'experts. Toutes les listes de références des documents sélectionnés ainsi que les examens connexes ont été analysés pour d'éventuelles études supplémentaires.

Sélection des études

La sélection des articles inclus a été effectuée selon les critères d'inclusion et d'exclusion indiqués dans le ^tableau 1.

Résultats

La recherche électronique et manuelle a rapporté un total de 2 187 articles, après que les doublons (n = 469) ont été supprimés. De ces 2 187 articles, 33 ont été inclus pour l'examen du texte intégral. Vingt-trois articles ont été exclus après le dépistage du texte intégral. Dix articles ont rempli les critères d'inclusion et ont été inclus pour analyse (^tableaux 2 et ³, ^fig. 1).

Les articles inclus ont été divisés en deux groupes :

– angiogenèse et formation osseuse (péri-implantaire) (Mair et al., 2007 ; Yamada et al., 2008 ; Meirelles et al., 2015) ;

– vascularisation de la zone péri-implantaire (Matsuo et al., 1999 ; Cornelini et al., 2001 ; Degidi et al., 2009 ; Mierzwinska-Nastalska et al., 2010 ; Traini et al., 2010 ; Canullo et al., 2011 ; Scarano et al., 2014).

Angiogenèse et formation osseuse (péri-implantaire)

Yamada et al. ont observé que la génération d'os néoformé à l'intérieur d'une capsule de titane placée dans un calvarium de lapin dépendait de l'apport sanguin (Yamada et al., 2008). Ils ont conclu que la formation d'os minéralisé dans la partie interne des capsules dépendait de l'angiogenèse précédant la formation osseuse. En revanche, un apport sanguin déficient a entraîné une défaillance de la formation ou du remodelage osseux. Mair et al. ont utilisé une substance anti-angiogénique (TNP-470) dans une étude sur les animaux pour observer l'influence de l'angiogenèse sur la formation de l'os péri-implantaire (Mair et al., 2007). Le contact os/implant (BIC) 1 mm apical à l'épaulement de l'implant était de 29,3 þ 6,7 % pour le groupe TNP-470 positif contre 44,2 þ 13,1 % pour le groupe TNP-470 négatif. Le BIC dans la zone péri-implantaire la plus apicale était de 4,3 þ 3,2 % pour TNP-470 positif contre 10,5 þ 5,2 % pour TNP négatif. La diminution de la formation osseuse péri-implantaire dans le groupe sous traitement anti-angiogénique était significative, ce qui suggère une association entre l'apport sanguin et la formation osseuse. En outre, Meirelles et al. ont observé des unités vasculaires dans les spires de l'implant après 4 semaines de mise en place de l'implant (Meirelles et al., 2015).

Vascularisation de la zone péri-implantaire

Muqueuse péri-implantaire

La muqueuse péri-implantaire subit divers changements vasculaires lors du passage de la santé à la maladie. Une muqueuse péri-implantaire saine présente un infiltrat inflammatoire limité avec des vaisseaux sanguins homogénéisés dans le tissu conjonctif alors que, dans les sites de péri-implantite, la vascularisation est plus marquée et l'infiltrat inflammatoire plus dense (Canullo et al., 2011). Cornelini et al. ont signalé une densité plus importante de micro-vaisseaux dans la muqueuse péri-implantaire atteinte de péri-implantite par rapport à un site sain (Cornelini et al., 2001). De plus, une expression plus prononcée du VEGF dans le fluide créviculaire sur les sites de péri-implantite a été observée par rapport aux sites sains (Mierzwinska-Nastalska et al., 2010). Cela pourrait être associé au processus d'angiogenèse et à l'expansion du réseau vasculaire qui soutiennent la progression de l'inflammation autour des tissus péri-implantaires, fournissant des nutriments et de l'oxygène aux tissus enflammés (Canullo et al., 2011).

Os péri-implantaire

Après la mise en place de l'implant, des changements micro-vasculaires ont également eu lieu dans l'os péri-implantaire. Seuls quelques vaisseaux sanguins peuvent être observés dans l'os cortical mais, dans l'os trabéculaire, des vaisseaux sanguins se sont formés le long des spires de l'implant (Matsuo et al., 1999).

Peu après la mise en place de l'implant, les procédures d'angiogenèse commencent mais la quantité de vaisseaux sanguins autour de l'implant n'est pas homogène. On observe plus de vaisseaux sanguins dans les concavités de l'implant que dans les convexités. La formation des vaisseaux sanguins semble être stimulée par la présence des concavités. Ces zones ouvertes peuvent fournir un environnement plus approprié dans lequel les forces mécaniques, les concentrations et les gradients des molécules chimiotactiques ainsi que la rétention du caillot sanguin peuvent entraîner une migration vasculaire et des cellules osseuses (Degidi et al., 2009 ; Scarano et al., 2014).

Un autre facteur important était la distance entre les implants. Traini et et al. ont évalué l'influence de la distance inter-implantaire de 2 ou 3 mm dans l'organisation des vaisseaux sanguins (Traini et al., 2010). La densité des vaisseaux sanguins était significativement plus élevée dans le groupe avec une distance inter-implantaire de 3 mm par rapport au groupe 2 mm. En outre, l'échange de vaisseaux sanguins entre l'os de la crête et le tissu conjonctif de recouvrement était plus important dans le groupe 3 mm (^fig. 2 et ³).

Discussion

L'angiogenèse est intrinsèquement associée à la formation et à la cicatrisation de l'os, qui dépendent de plusieurs facteurs systémiques et locaux, mais l'apport sanguin est une exigence essentielle (Matsumoto et al., 2008). Un environnement hypoxique et la génération ultérieure de facteurs angiogéniques se sont révélés être essentiels au développement du squelette et à la réussite de la régénération osseuse et de la guérison des fractures (Portal-Nunez et al., 2012). Les pré-ostéoblastes et les pré-ostéoclastes produisent le facteur de croissance endothélial vasculaire (VEGF), principal facteur angiogénique, qui favorise également la différenciation respectivement en ostéoblastes (certains d'entre eux deviennent des ostéocytes) et en ostéoclastes (Ferrara et Gerber, 2001 ; Ferrara, 1999). D'autres auteurs ont rapporté qu'une inhibition systémique du VEGF entraîne une diminution de l'angiogenèse ainsi qu'une diminution des taux d'ostéoblastes (Gerber et al., 2000 ; Gerber et Ferrara, 2000). Ces cellules jouent un rôle essentiel dans la maintenance et la réparation osseuses (Tombran-Tink et Barnstable, 2004). Les cellules endothéliales ont également une fonction importante dans l'angiogenèse. Lors de l'ostéo-intégration des implants, une cascade réussie de processus angiogéniques doit se produire pour favoriser la formation osseuse. En outre, un caillot de sang se forme entre l'os et l'implant, qui sert d'ancrage pour l'implant sur le site chirurgical endo-osseux (Shiu et al., 2014).

L'apport en minéraux par le réseau vasculaire dépendra de la qualité osseuse de la zone. Lors de la préparation de l'ostéotomie pendant la mise en place de l'implant, une zone nécrotique est créée autour du site de l'implant en raison de la température élevée pendant les étapes de forage. Yamaba et al. ont observé que la température osseuse était corrélée positivement avec la vitesse de forage indépendamment de la densité osseuse (Yamaba et al., 2015). Dans l'os de faible densité, une surchauffe de 60 ^oC pendant 1 minute avant l'insertion de l'implant n'a pas entraîné un échec précoce de l'implant mais elle a induit une perte osseuse significative de la crête pendant la cicatrisation et un pourcentage de contact os/implant plus faible (Trisi et al., 2015). Cette zone nécrotique peut s'étendre jusqu'à 1 mm autour de la préparation et elle est principalement remplacée par de l'os néoformé par les ostéoclastes/ostéoblastes. La nouvelle formation osseuse commence à partir des surfaces périostées et endostées qui n'étaient pas directement en contact avec la préparation du site (Meirelles et al., 2015).

La moelle osseuse de l'os trabéculaire contient des cellules progénitrices mésenchymateuses qui peuvent se différencier en ostéoblastes mais aussi en cellules endothéliales, qui fournissent un réseau vasculaire riche. L'os trabéculaire représente un tissu biologiquement meilleur comparé aux schémas de remodelage osseux lent de l'os cortical (Davies, 2003). L'os trabéculaire et l'os cortical soutiennent également les forces de mastication d'une manière différente. On a constaté que deux zones osseuses péri-implantaires avaient le stress maximal pendant la fonction masticatoire : autour de l'apex de l'implant dans l'os trabéculaire, dans la zone de contact avec l'implant dans l'os cortical (Demenko et al., 2014). Étant donné que l'os cortical n'est pas bien irrigué et subit le stress le plus élevé, il est compréhensible que cette zone soit la plus sensible pour la péri-implantite.

La présence d'un plus grand nombre de vaisseaux sanguins pourrait être plus favorable à la formation et au remodelage d'os néoformé (Davies, 2003). Cependant, l'emplacement de l'implant est également déterminant pour le succès ou l'échec de l'implant, non seulement en raison de la qualité osseuse différente au maxillaire ou la mandibule mais aussi en fonction du réseau vasculaire diversifié qui fournit l'apport sanguin de chaque région. Lorsque l'apport sanguin principal est compromis, principalement chez les patients âgés et édentés, la vascularisation dépend d'un réseau vasculaire complémentaire. Principalement dans les zones mandibulaires postérieures, le risque d'ischémie est élevé car la vascularisation dépend alors des petites artères musculo-périostées. Le processus d'ostéo-intégration des implants placés à la mandibule postérieure dans ces circonstances peut être gravement affecté (Tolstunov, 2007).

Une technique chirurgicale minimalement traumatique a été rapportée initialement pour induire une régénération des tissus durs et mous autour d'implants placés chez le chien. Une forte pression appliquée pendant le forage combinée à une irrigation réduite a été considérée comme une technique traumatisante conduisant à la mobilité de l'implant alors entouré de tissu conjonctif riche en collagène associé à une hyperplasie des tissus mous.

Les techniques chirurgicales traumatiques qui augmentent la température peuvent induire une lésion permanente des tissus osseux. Une température supérieure à celle du seuil de 47 ^oC appliquée pendant 5 minutes ou de 50 ^oC appliquée pendant 1 minute provoquera un changement significatif dans le processus de cicatrisation, ce qui ne se produirait pas si la température et le temps d'exposition étaient contrôlés.

Conclusion

La vascularisation et la qualité osseuse sont deux facteurs à prendre en considération lorsqu'un implant est placé. Un apport sanguin important du site chirurgical semble être crucial pour la formation d'un nouvel os péri-implantaire. En fonction de la qualité/densité osseuse, cet os péri-implantaire sera plus ou moins vascularisé puisque l'os cortical et l'os trabéculaire ont une densité différente de vaisseaux sanguins. Le protocole chirurgical doit être adapté pour minimiser l'agression osseuse et pour permettre aux vaisseaux sanguins d'irriguer la zone de l'implant (par exemple, avec une perforation de l'os cortical).

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