Le rôle des bactéries dans le développement des maladies péri-implantaires

Introduction

L'étiologie de la péri-implantite est multifactorielle. En outre, certains individus semblent être plus enclins au développement de péri-implantites que d'autres. Les facteurs de risque possibles en plus d'une infection bactérienne évidente sont les suivants : hygiène bucco-dentaire insuffisante, antécédents de parodontite, tabagisme, maladie systémique, techniques d'implantation liées soit au matériau utilisé, soit aux conditions anatomiques et surcharge occlusale.

L'objectif de cette revue est de synthétiser les concepts actuels en mettant l'accent sur l'étiologie infectieuse et les facteurs susceptibles d'accroître le risque d'infection aboutissant à une mucosite ou à une péri-implantite.

Étiologie infectieuse – Colonisation précoce des implants

Il existe une flore bactérienne prédominante de la cavité buccale saine qui est très diversifiée et qui est à la fois spécifique du site et du sujet (Aas et al., 2005). La flore bactérienne buccale est non seulement diversifiée, mais comprend une population dense de micro-organismes, y compris des espèces bactériennes aérobies et anaérobies obligatoires et facultatives. La flore bactérienne buccale s'adapte à la présence ou à l'absence de dents, aux matériaux de restauration et aux prothèses dentaires, aux implants, aux fluctuations et aux variations du pH de la salive et de ses capacités de tampon, ainsi qu'au fluide créviculaire et aux conditions nutritionnelles. Dès qu'un implant est exposé dans la cavité buccale, les micro-organismes commencent à coloniser sa surface (Quirynen et al., 2006 ; Fürst et al., 2007). Cela se produit déjà dans la première heure après la mise en place et l'exposition d'un implant dans la cavité buccale. Dans une étude de suivi de la microflore d'échantillons prélevés dans le fluide créviculaire péri-implantaire (PICF) 1 an après la mise en place de l'implant, les résultats ont montré que les agents pathogènes qui faisaient partie de la colonisation initiale 30 minutes après la mise en place de l'implant étaient encore présents (Salvi et al., 2008). Cela suggère que la colonisation précoce et la formation de biofilm sont un moment critique dans le développement de la microflore sur le site implanté. Le modèle de colonisation bactérienne et le développement d'une structure de biofilm diffèrent entre les dents voisines et les implants. Les bactéries qui font partie de la colonisation précoce importantes pour la co-agrégation, telles que les espèces de Actinomyces, sont des composantes fondamentales de la microflore endogène, des colonisateurs initiaux dans les biofilms poly-microbiens (Sarkonen et al., 2005). Certaines des espèces de Actinomyces sont également des bactéries clés pour l'étiologie infectieuse de la péri-implantite dans un biofilm bactérien qui incorpore des agents pathogènes sur la surface de l'implant exposée.

Caractéristiques de la surface de l'implant – Biofilm et différences potentielles dans le recrutement des bactéries

La surface du titane de l'implant étant différente d'une surface dentaire, le biofilm qui se forme est probablement différent sur l'implant et sur les surfaces dentaires.

Des charges bactériennes plus élevées ont été rapportées dans les sites dentaires pour de nombreuses espèces bactériennes associées à une inflammation gingivale et à une parodontite (Fürst et al., 2007). Lors d'un examen récent de la littérature, les auteurs ont suggéré que la présence de bactéries parodontopathogènes était un indicateur de risque de mucosite péri-implantaire (Renvert et al., 2015). Plusieurs études ont identifié des bactéries associées à la parodontite dans le PICF, y compris Aggregatibacter actinomycetemcomitans, Porphyromonas gingivalis, Treponema denticola et Tannerella forsythia autour d'implants présentant une péri-implantite (Shibli et al., 2008 ; Casado et al., 2011). Les bactéries habituellement non associées à la parodontite ont également été trouvées dans le PICF sur des implants avec péri-implantite formant un groupe d'agents pathogènes avec Treponema socranskii, Staphylococcus aureus, Staphylococcus anaerobius, Streptococcus intermedius et Streptococcus mitis comprenant 30 % de la microflore totale (Persson et al., 2014).

La présence de S. aureus et d'enterobactéries à Gram négatif dans les cas de péri-implantite a également été suggérée dans d'autres rapports. Des études in vitro ont montré que les surfaces de titane de Ti-6Al-7Nb augmentaient spécifiquement la colonisation de l'adhésion de S. aureus, ce qui pourrait conduire à des taux d'infection plus élevés in vivo (Harris et al., 2007). Il est maintenant bien établi dans la littérature médicale que S. aureus a une grande affinité pour les surfaces en titane (Gristina, 1994 ; Khoo et al., 2009). S. aureus a été identifié à des niveaux élevés sur des implants (Fürst et al., 2007 ; Botero et al., 2005). Des études in vitro ont également montré que S. aureus et Staphylococcus epidermidis peuvent coloniser les surfaces de l'implant, mais aussi que S. aureus a un effet inhibiteur sur S. epidermidis (Thurnheer et al., 2016). Dans le domaine médical, les infections bactériennes liées aux implants orthopédiques ont été associées à une morbidité élevée qui peut conduire à une amputation des membres, avec S. aureus comme principale cause de telles infections (Lauderdale et al., 2010). Des études in vitro ont montré que le curetage d'une surface d'implant ne permettait pas d'éliminer ou de prélever S. aureus d'un biofilm et que les méthodes de culture standard était donc négatives pour S. aureus (Bjerkan et al., 2009).

Des études in vitro ont montré que Pseudomonas aeruginosa en présence de sérum humain avait une forte affinité à s'attacher aux surfaces de titane (Wagner et al., 2011). Des taux élevés de A. actinomycetemcomitans, Fusobacterium spp., P. gingivalis, P. aeruginosa et T. forsythia ont été trouvés dans une étude rétrospective des implants directs Nobel après 2 ans de mise en fonction et avec une péri-implantite (Van de Velde et al., 2009).

Si Staphylococcus aureus fait partie des premières bactéries colonisant des implants, S. aureus est également présent 1 an plus tard (Salvi et al., 2008).

Formes d'implants – Potentiel de colonisation bactérienne – Débridement impossible

La conception des implants dentaires et la chimie de surface peuvent avoir un impact sur la colonisation de micro-organismes bucco-dentaires à l'interface pilier/implant (Cosyn et al., 2011). Les caractéristiques de la surface trans-muqueuse des implants définissent en partie le schéma de colonisation bactérienne sur les implants et peuvent expliquer en partie les différences dans le biofilm entre l'implant et les dents (Teughels et al., 2006). Des études expérimentales ont suggéré qu'une surface hydrophile modifiée chimiquement pouvait avoir un effet « préventif » soit en ralentissant la formation de biofilm, soit en raison d'une meilleure adhésion des tissus mous (Schwarz et al., 2013).

Un micro-espace a été décrit au niveau de la connexion implant/pilier pour certains systèmes d'implants. Ce micro-espace peut être colonisée par des bactéries (Scarano et al., 2005).

De toute évidence, il serait impossible d'éliminer systématiquement cette structure de biofilm qui peut servir de réservoir de bactéries pour la recolonisation sur des surfaces implantaires voisines. Le degré de rugosité de surface des restaurations et des piliers et le sur-contour des restaurations implantaires ont contribué à l'accumulation de plaque permettant la colonisation bactérienne (O'Mahony et al., 2000).

Si le pilier est scellé, ce type de joint offre un meilleur environnement empêchant la colonisation bactérienne. Les données ont montré une faible perméabilité aux bactéries avec une connexion conique implant/pilier et une forte prévalence de la pénétration bactérienne lorsque le pilier est vissé (Piattelli et al., 2001 ; Assenza et al., 2012). Dans une revue récente de la littérature, les auteurs ont suggéré que la chimie de surface et la conception du pilier sont importantes pour définir la formation du biofilm autour des implants (Subramani et al., 2009).

Rôle des bactéries

Bactéries et implants sains

Il existe peu d'études qui ont porté sur la distribution des bactéries dans le sulcus sain des implants. Il semble toutefois que le profil bactérien des implants sains soit significativement plus diversifié que celui des péri-implantites. Les données suggèrent que des niveaux plus élevés de Prevotella, Treponema, Leptotrichia, Streptococcus mutans, Butyrivibrio, Catonella, Propionibacter et Lactococcus mais des niveaux moins élevés de Arthrobacter, Synergistes, Corynebacterium, Neisseria, Veillonella, Dialister, Granulicatella, Actinomyces, Fusobacterium et Streptococcus étaient observés autour d'implants sains par rapport aux dents (Kumar et al., 2012). L'analyse des profils bactériens en fonction de l'état de l'implant (santé, mucosite, péri-implantite) sur des échantillons de 213 individus a montré que F. nucleatum était largement prévalent, indépendamment du statut de l'implant. La prévalence de A. actinomycetemcomitans, P. gingivalis, T. forsythia, T. denticola, considérés comme des agents pathogènes clés dans la parodontite, était faible et ne différait pas selon le statut de l'implant (Renvert et al., 2007). Dans une étude de suivi de plus de 20 ans, les patients porteurs d'implants sains avaient des niveaux bas de charge bactérienne et de pathogènes putatifs (Dierens et al., 2013).

Bactéries et mucosites

En conclusion, les auteurs ont constaté que la plaque bactérienne était un indicateur de risque pour la mucosite péri-implantaire (Renvert et al., 2015). Les résultats microbiologiques d'une analyse par sujet ont démontré qu'il n'existait pas de différences microbiologiques entre les échantillons PICF d'individus atteints de mucosite et les individus sains (Renvert et al., 2008).

Bactéries et péri-implantite

La présence de Staphylococcus aureus, de Enterobacteriaceae, de Candida albicans et de Pseudomonas aeruginosa a été rapportée dans des échantillons prélevés sur des péri-implantites (Charalampakis et al., 2012). Ces dernières années, la flore bactérienne associée à des maladies péri-implantaires a été décrite comme une poly-infection anaérobie (Persson et al., 2014 ; Charalampakis et al., 2012 ; Mombelli et al., 2011 ; Koyanagi et al., 2010 ; Al-Radha et al., 2012 ; Dabdoub et al., 2013). Ainsi, le biofilm dans la péri-implantite peut être plus complexe que dans la parodontite. Des taux plus élevés de A. actinomycetemcomitans, P. intermedia, Porphyromonas gingivalis, Treponema denticola et Tannerella forsythia ont été rapportés dans des sites de péri-implantites par rapport à des sites de parodontite (Shibli et al., 2008 ; Casado et al., 2011).

Différentes espèces du genre Staphylococcus ont été identifiées sur des implants atteints de péri-implantite avec une prévalence significativement plus élevée que celle trouvée pour la parodontite, avec T. forsythia et P. gingivalis (Persson et al., 2011). Dans une étude, portant sur 166 patients atteints de péri-implantite et sur 47 individus présentant des conditions de santé implantaire, des taux élevés de bactéries ont été révélés pour 19 des 78 espèces présentes sur les péri-implantites et comprenant les espèces Actinomyces, Campylobacter, Helicobacter, Prevotella, Staphylococci, Treponema et Porphyromonas (Persson et al., 2014 ). 

Une autre grande étude rétrospective a montré que la péri-implantite est une infection anaérobie poly-microbienne avec un nombre accru d'AGNB (bacilles Gram-négatif aérobies), qui ne correspond pas entièrement à la gravité de la maladie en termes de pathogénicité des espèces retrouvées (Charalampakis et al., 2012).

Réactions immunitaires aux implants et aux bactéries

L'apparition d'échecs implantaires a été associée à de faibles taux d'anticorps sériques et à de faibles niveaux d'affinité à S. aureus (Kronström et al., 2000). Ainsi, dans une étude, l'affinité des anticorps à T. forsythia et les anticorps à S. aureus étaient les facteurs les plus importants associés aux échecs implantaires précoces avec une prévisibilité significative (Kronström et al., 2001). Ces résultats sont confirmés par d'autres études suggérant que S. aureus dans le biofilm provoque des réponses inflammatoires de Th1, associées à la formation de biofilm, au lieu de réponses Th2 protectrices (Prabhakara et al., 2011). Dans un essai de vaccination animale utilisant des protéases cystéines de P. gingivalis et un vaccin ADN développé dans un modèle expérimental pour le développement de péri-implantite, les résultats ont révélé que l'immunisation fournissait une protection contre la perte osseuse alvéolaire autour des implants (Guo et al., 2014). Le saignement et/ou la suppuration dans la péri-implantite non traitée peuvent être associés à des concentrations plus élevées d'interleukine-1β, d'IL-8, de facteur de nécrose tumorale α (TNFα) et de facteur de croissance vasculaire endothélial (VEGF) dans le fluide créviculaire péri-implantaire (Renvert et al., 2015).

Des études sur les animaux ont montré que la présence d'ions titane (Ti) libérés dans les tissus gingivaux peut être en partie responsable de l'infiltration des monocytes et de la différenciation des ostéoclastes, ce qui augmente la sensibilité des cellules épithéliales gingivales aux micro-organismes (Wachi et al., 2015). Par conséquent, il est possible que les ions Ti puissent, dans une certaine mesure, être impliqués dans le développement de la mucosite péri-implantaire et de la péri-implantite. Les données récentes confirment également les réponses inflammatoires spécifiques par l'expression de biomarqueurs sélectionnés à la fois autour des dents et des implants, suggérant des modèles de réponse inflammatoire spécifiques au patient (Cionca et al., 2016).

Au contraire, les expressions différentielles des biomarqueurs d'IL-8 et IL-17A dans le fluide créviculaire gingival (GCF) des dents par rapport aux concentrations de ces cytokines dans le PICF autour des implants suggèrent des réponses inflammatoires locales spécifiques aux implants (Recker et al., 2015). Les données ont également montré que, malgré la santé des tissus gingivaux et l'accumulation rare de la plaque, le profil des cytokines inflammatoires dans le liquide créviculaire de l'implant représente une réponse immunitaire spécifique (Nowzari et al., 2012).

Traitement des infections autour des implants

Dans une étude cas-témoins d'une durée de 3 mois, portant sur des mucosites, le traitement mécanique de routine, sans ou avec rinçage complémentaire de chlorhexidine et irrigation, a entraîné une réduction des comptages bactériens à l'exception de E. corrodens. Les deux traitements ont permis d'améliorer efficacement les profondeurs de sondage clinique et les niveaux d'attache. Les résultats suggèrent que le traitement mécanique pourrait être suffisant pour traiter et réduire la mucosite péri-implantaire à 1 et 3 mois après le traitement (Porras et al., 2002). 

Les données d'une autre étude ont montré que, 3 mois après le traitement non chirurgical de la mucosite ou de la péri-implantite, les niveaux de Treponema denticola, Tannerella forsythia, Parvimonas micra et Fusobacterium nucleatum ss. nucleatum étaient réduits (Máximo et al., 2009). 

Le débridement local avec des curettes en titane ou avec un appareil ultra-sonique conçu pour la thérapie implantaire dans les cas de péri-implantite a révélé qu'il n'y avait pas de différences microbiologiques entre la situation de départ et 6 mois plus tard pour aucune des 79 espèces étudiées, quelle que soit la thérapeutique (Persson et al., 2011).

Dans un essai clinique contrôlé randomisé comprenant le débridement de la mucosite péri-implantaire avec ou sans utilisation adjuvante de probiotiques, le débridement mécanique de routine et le renforcement de l'hygiène buccale ont entraîné une amélioration clinique de la mucosite péri-implantaire et une réduction des taux de cytokines. Aucune modification majeure de la microflore sous-gingivale n'a été rapportée (Hallström et al., 2016).

Les études ont également montré que le débridement mécanique local avec désinfection de la bouche complète entraînait des réductions temporaires des comptages bactériens de 6 espèces bactériennes étudiées 24 heures après le traitement, mais cette réduction n'était pas significative après 8 mois. En outre, aucune corrélation n'a été trouvée entre les paramètres microbiologiques et cliniques (Thöne-Mühling et al., 2010). 

Dans un essai clinique randomisé de plus de 6 mois sur la péri-implantite, un traitement a été effectué avec un laser Er:YAG ou avec un dispositif abrasif à l'air. L'évaluation de 74 espèces bactériennes, à partir du site le plus profond autour de chaque implant, a montré à 1 mois des niveaux inférieurs de P. aeruginosa, S. aureus et S. anaerobius dans le groupe abrasif à l'air, alors que le niveau de Fusobacterium spp. était réduit dans le groupe laser. Les données à 6 mois ont montré que les deux méthodes n'avaient pas permis de réduire le nombre de bactéries et que les améliorations cliniques étaient limitées (Persson et al., 2011). Dans un autre essai clinique randomisé sur une période de 12 mois, l'application de microsphères de minocycline comme adjuvant au traitement mécanique d'infections péri-implantaires naissantes a été comparée à un traitement adjuvant utilisant l'application de gel de chlorhexidine à 1 %. Il n'y a eu aucune différence significative dans les niveaux d'espèces bactériennes ou dans les groupes de micro-organismes à un moment quelconque entre les deux agents antimicrobiens testés. Des améliorations de profondeurs de sondage ont été obtenues dans le groupe recevant l'antibiotique local adjuvant (Renvert et al., 2006).

Un traitement par débridement local des implants présentant une péri-implantite précoce a été combiné à une thérapie photodynamique ou une administration locale de microsphères de chlorhydrate de minocycline (Arestin®) avec retraitement au besoin tous les 3 mois pendant 12 mois. Ce traitement a entraîné une réduction de P. gingivalis, T. forsythia, T. denticola, C. recto, F. nucleatum et E. corrodens sur les implants traités avec l'adjonction d'antibiotiques locaux, alors que seul F. nucleatum a été trouvé à des taux réduits dans le groupe traité avec une thérapie photodynamique adjuvante. Aucune corrélation n'a été trouvée entre la présence d'espèces bactériennes sous-muqueuses sélectionnées et la BOP (Bassetti et al., 2014).

Les effets de l'administration systémique d'antibiotiques (Zithromax®), sur 48 sujets qui recevaient un débridement non chirurgical avec ou sans antibiotiques pendant 4 jours, ont été observés pendant 6 mois. Aucun effet de l'utilisation d'antibiotiques systémiques dans le traitement de la mucosite péri-implantaire n'a été montré (Hallström et al., 2012).

Récemment, un essai clinique sur 12 mois, sur 100 patients atteints de péri-implantite avec 4 sous-groupes ayant un débridement chirurgical avec/sans antibiotiques systémiques (amoxicilline 2 × 750 mg/10 jours) et avec ou sans décontamination des surfaces implantaires avec chlorhexidine ou solution saline, a été publié. Le profil général des changements dans le comptage bactérien par sonde ADN était similaire pour toutes les modalités de traitement avec des réductions significatives après une thérapie chirurgicale (Carcuac et al., 2016). Dans une autre étude utilisant la chlorhexidine pour la décontamination des implants en association avec une chirurgie, des réductions significatives du nombre de bactéries anaérobies sur les surfaces de l'implant ont été rapportées (de Waal et al., 2014).

Discussion

Depuis la fin des années 1960, le traitement des patients partiellement ou totalement édentés a changé en raison de l'introduction d'implants dentaires en titane. Dans la phase initiale de la thérapeutique implantaire, la plupart des systèmes d'implants utilisaient du titane usiné, la sélection de cas était fondée sur l'intérêt d'inclure des patients présentant un faible risque de complications infectieuses ou autres. Ce processus a exclu la majorité des patients ayant des antécédents de parodontite, et la plupart des cliniciens étaient des chirurgiens buccaux. Les définitions de la mucosite ou de la péri-implantite n'étaient pas bien claires. La préoccupation était l'ostéo-intégration et les méthodes utilisées en parodontie pour évaluer les profondeurs de sondage des poches n'étaient pas préconisées.

Actuellement, plusieurs conférences internationales ont établi des définitions de la mucosite et de la péri-implantite. La prévalence de la mucosite et de la péri-implantite est maintenant considérée comme acquise.

La connaissance du biofilm et de la flore parodontale pendant les années 1960-1970 se limitait principalement aux micro-organismes Gram-positif et aérobies. Grâce au développement de méthodes de culture anaérobies et à l'utilisation des sondes ADN pour identifier des espèces bactériennes avec une grande précision, l'étiologie infectieuse s'est développée dans les années 2000.

L'étiologie infectieuse de la mucosite et de la péri-implantite a ainsi été prouvée. En plus de ces développements techniques, un nouveau concept de formation de biofilm par le Dr Costerton (Ehrlich et al., 2012) sur différents types de surfaces a largement contribué à la compréhension de la colonisation bactérienne sur des surfaces étrangères à l'hôte, comme les surfaces de titane des implants. En 1978, le Dr Costerton a montré que les infections chroniques chez les patients porteurs de dispositifs médicaux internes étaient causées par une prolifération de bactéries dans le glycocalyx bien développé à l'intérieur du biofilm. Les bactéries dans ces biofilms résistaient aux thérapies antibiotiques et aux défenses immunitaires (McCowan et al., 1978 ; Donlan et al., 2002). Bien que de nombreux chercheurs et cliniciens aient proposé d'excellentes similitudes entre les étiologies de la parodontite et celles de la péri-implantite, le simple fait qu'un implant dentaire en titane soit un dispositif étranger peut être le motif des différences constatées. Il est hautement improbable qu'un tel dispositif induise un modèle de colonisation bactérienne sur les implants en titane de la même manière que sur les racines des dents naturelles. Il est bien connu de la recherche clinique et médicale que les espèces Staphylococci et P. aeruginosa sont fréquemment associées à des implants médicaux (Arciola et al., 2005). En outre, il a été rapporté que T. forsythia, P. gingivalis, T. socranskii, Staphylococcus aureus, Staphylococcus anaerobius, Streptococcus intermedius et Streptococcus mitis constituent 30 % de la microflore totale dans les sites de péri-implantite (Persson et al., 2014). La présence de tels agents pathogènes sur les implants peut en partie expliquer la suppuration autour des implants présentant une péri-implantite à la différence des dents avec une parodontite. La suppuration est une caractéristique habituelle de la péri-implantite dans plus de 30 % des cas (Renvert et al., 2011). En outre, et 6 mois après le débridement non chirurgical, environ 50 % de ces implants présentaient une suppuration persistante et un saignement lors du sondage. De tels résultats indiquent qu'il est difficile d'éradiquer les agents pathogènes et d'éliminer les réponses inflammatoires qui sont des risques d'échec implantaire. Une mauvaise hygiène bucco-dentaire est également une caractéristique commune pour les implants rebelles à la thérapie.

Même si l'étiologie infectieuse de la péri-implantite est bien établie, les données sur la composition bactérienne de l'infection autour des implants indiquent que cette infection peut être plus complexe que ce qui a été signalé dans les cas de parodontite. La raison pour laquelle les réponses inflammatoires diffèrent de l'inflammation au cours de la parodontite s'explique par une combinaison de lipopolysaccharides bactériens sur les macrophages qui sont également régulés par les ions Ti (Pettersson et al., 2017). La cascade d'événements qui aboutit à une péri-implantite est très probablement la création d'un biofilm qui contient une grande diversité de bactéries, y compris plusieurs pathogènes clés qui stimulent l'élaboration excessive de cytokines pro-inflammatoires (c'est-à-dire IL-1, VEGF, MMP-8, TIMP-2, TNFα, ostéoprotégrine (Renvert et al., 2015 ; Faot et al., 2015 ; Wang et al., 2016 ; Ramseier et al., 2016).

Conclusion

– Immédiatement après la mise en place de l'implant, un biofilm se forme sur les surfaces implantées exposées.

– Une microflore diversifiée similaire à celle de la parodontite est incluse dans le biofilm comprenant un groupe de bactéries, à savoir T. forsythia, P. gingivalis, T. socranskii, S. intermedius et S. mitis.

– La surface de l'implant en titane favorise également l'incorporation dans le biofilm d'autres agents pathogènes tels que Staphylococci, Enterococci et P. aeruginosa.

– Il est impossible, en utilisant les protocoles de traitement existant, d'éliminer des agents pathogènes du biofilm de surfaces implantaires rugueuses en forme de vis.

– Après le traitement, la charge bactérienne peut être réduite malgré la récurrence et l'établissement d'un biofilm similaire aux conditions de pré-traitement.

– La réponse inflammatoire locale est déclenchée par plusieurs facteurs issus des pathogènes établis, résultant en une destruction des tissus et éventuellement la perte de l'implant.

– Une hygiène bucco-dentaire insuffisante contribue à l'établissement d'une flore pathogène sur les implants dentaires.

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