Étude in vitro de l'étanchéité des colles et ciments en prothèse fixeIn vitro study of the sealing ability of adhesives and cements in fixed prosthodontics

Introduction

L'étanchéité est définie par la pénétration de fluides, molécules, ions et bactéries entre la restauration et la dent. Elle joue un rôle important dans la durée de vie d'une restauration ^[1,2].

Les tests de micropercolation des matériaux dentaires sont communément admis pour évaluer l'étanchéité. De nombreuses études in vitro ont été réalisées en rapport avec celle-ci. Pour chacune d'entre elles, différents protocoles utilisant des méthodes standardisées de préparation dentaire (cavitaire, périphérique ou canalaire) et de thermocyclage ont été appliqués. Le but principal du thermocyclage est de vieillir les obturations et le moyen d'assemblage entre la dent et la restauration. Le vieillissement du joint par collage ou scellement peut alors être quantifié et évalué.

La percolation de fluides provoque l'infiltration bactérienne, nuisible pour la santé pulpaire. Surviennent alors hypersensibilités, reprises de caries ou atteinte de l'endodonte pouvant aboutir au remplacement de la restauration ^[3–8].

Entre 1992 et 1998, plus de 300 études ont été publiées sur la percolation et une revue de littérature de Raskin et al. ^[9] a montré qu'en majorité, ces études ont été réalisées sur des cavités de classe V et moins de 5 % portaient sur des couronnes fixées. Notre recherche bibliographique a abouti sur très peu d'études de ces 10 dernières années portant sur l'étanchéité de joints prothétiques.

L'objectif de ce travail a donc été de comparer l'étanchéité des différents matériaux d'assemblage sur des couronnes périphériques en zircone.

Matériels et méthodes (fig. 1)

Cent molaires définitives extraites, non cariées, ont été sélectionnées et conservées dans du sérum physiologique à température ambiante (23 °C) ^[10] . Pour faciliter la taille, elles ont été placées, via leurs racines, dans du plâtre.

Les dents ont été taillées sous irrigation avec une turbine en utilisant une fraise du type chanfrein cylindrique diamantée bague verte 0,12 mm (n° 6881-314-012, Gebr. Brasseler GmbH & Co, Lemgo, Allemagne) ^[11]. La préparation a été réalisée par un seul opérateur, respectant pour chaque dent les mêmes caractéristiques, à savoir une profondeur de préparation de 0,8 mm pour les faces proximales, de 1,2 mm pour les faces vestibulaires et linguales et de 1,2 mm pour la face occlusale ^[12]. En vestibulaire, il a été décidé de réaliser un congé à 2 mm au-dessus de la jonction émail/cément en créant un chanfrein dans l'émail. Dans les zones linguales et proximales, le congé a été réalisé dans la dentine. Un paralléliseur a permis de vérifier et de conserver une convergence identique de 6° environ pour chaque préparation ^[12]. Les dents ont été réparties de manière aléatoire en 10 groupes contenant 10 échantillons chacun pour les matériaux d'assemblage suivants :

– groupe 1, Fuji One® ;

– groupe 2, Fuji Plus® ;

– groupe 3, Variolink II® ;

– groupe 4, RelyX™ Ultimate ;

– groupe 5, Multilink® ;

– groupe 6, Panavia F2.0® ;

– groupe 7, Bifix QM® ;

– groupe 8, RelyX™ Unicem 2 ;

– groupe 9, Maxcem Elite® ;

– groupe 10, Bifix SE®.

Des porte-empreintes en matière plastique ajustés avec de la cire rose de basse fusion ont été utilisés pour la réalisation d'une empreinte de chaque modèle par la technique du double mélange : Flexitime light vert et Flexitime heavy mauve (Heraeus, Hanau, Allemagne).

Les empreintes ont été envoyées au laboratoire Dental Labor pour la réalisation de 20 chapes en zircone selon les techniques au standard de fabrication CFAO (AmannGirrbach, Koblach, Autriche). L'intérieur des éléments prothétiques a été sablé avec de l'alumine (250 μm).

Les différents matériaux d'assemblage ont été utilisés selon le protocole suivant (^tableau I) :

– groupe 1, un ciment verre ionomère (CVI) (Fuji One®) ;

– groupe 2, un ciment verre ionomère modifié par adjonction de résine (CVIMAR) (Fuji Plus®) ;

– groupes 3 et 4, deux matériaux d'assemblage à base résine etch and rinse duale (Variolink II®, RelyX™ Ultimate) ;

– groupes 5, 6 et 7, trois matériaux d'assemblage à base résine self etch duale (Multilink®, Panavia F2.0®, Bifix QM®) ;

– groupes 8, 9 et 10, trois matériaux d'assemblage automordançants self adhesive dual (RelyX™ Unicem 2, Maxcem Elite®, Bifix SE®).

Tous ces matériaux d'assemblage ont été utilisés à température ambiante (23 °C) selon les instructions des fabricants (^tableau II). Les CVI Fuji One® et Fuji Plus® se présentent sous forme de capsules prédosées qui, après activation, ont été mélangées dans un mélangeur automatique (± 4 000 tr/min). Le Panavia F2.0® et le Variolink II® ont été mélangés manuellement sur un bloc mélangeur selon un rapport base/catalyseur de 1/1. Quant aux autres matériaux (RelyX™ Ultimate, Multilink®, Bifix QM®, RelyX™ Unicem 2, Maxcem Elite®, Bifix SE®), leur conditionnement sous forme de seringue « automix » a permis leur utilisation sans manipulation supplémentaire. La photopolymérisation, lorsqu'elle était recommandée, a été réalisée avec une diode électroluminescente (Bluephase® High Power 950 mW/cm², Ivoclar Vivadent, Schann, Liechtenstein).

Chaque dent a été polie avec une cupule en caoutchouc verte et un disque à polir de couleur orange Soflex (3 M, Seefeld, Allemagne) ^[13]. Les modèles ont été conservés dans du sérum physiologique.

Dix vernis (L'Oréal, Paris, France) de couleurs différentes correspondant à chaque matériau d'assemblage ont été déposés sur les apex, le long des racines des dents jusqu'à 1 mm au-dessus de la limite des couronnes pour éviter une percolation via les racines ^[13]. Les dents ont été conservées 24 heures dans du sérum physiologique ^[14]. Les modèles ont subi 5 000 thermocyclages de 5 à 55 °C puis ont été plongés dans un bain de bleu de méthylène à 2 % pendant 24 heures ^[12].

Des seringues de 20 ml découpées horizontalement ont servi de gabarit. Chaque molaire a été fixée, face proximale vers le haut, grâce à de la cire collante sur un écrou borgne zingué. De la résine polyméthacrylate de méthyle chémopolymérisable transparente (Orthocryl, Dentaurum, Ispringen, Allemagne) a été coulée dans chaque cylindre. Le tout a été placé dans une casserole à pression (2 bars) remplie d'eau chaude (45 °C) pendant 15 minutes.

Chaque bloc a été coupé, à l'aide d'un microtome (modèle 1600, Leitz, Solms, Allemagne) sous eau avec une lame d'une épaisseur de 300 μm, en tranches de 300 μm qui ont été collées sur des lames transparentes de microscope (^fig. 2). Cinq coupes ont été réalisées selon l'axe de la dent dans le sens vestibulo-lingual portant le nombre d'échantillons à 20 pour chaque préparation (10 en vestibulaire et 10 en lingual) ^[12].

Les lames ont été analysées par photographie au microscope optique au grossissement × 10 (modèle BX51, Olympus, Tokyo, Japon). La ^figure 3 représente, à petit grossissement, une coupe transversale. Le pourcentage de pénétration a été calculé en prenant comme unité la profondeur du chanfrein (100 %) (^fig. 4) ^[15]. Les ^{figures 5 à 10} illustrent la technique précédemment décrite.

Résultats statistiques

Les données de percolation ont été analysées statistiquement par le test de Wilcoxon pour les valeurs vestibulaires et linguales de chaque produit (^tableau III). Ensuite, une analyse de variance (test ANOVA : analysis of variance) et une comparaison multiple de Dunn ont été utilisées (^tableau IV). La valeur seuil pour laquelle on peut conclure à un résultat significatif a été fixée à α = 0,05.

L'existence d'une percolation sur chaque coupe, quel que soit l'agent d'assemblage étudié, a été observée. Fuji One®, Maxcem Elite®, Bifix SE® et Multilink® présenteraient un manque d'étanchéité élevé. Bifix QM®, Panavia F2.0®, Variolink II® et Fuji Plus® offraient des valeurs intermédiaires, tandis que RelyX™ Unicem 2 et RelyX™ Ultimate montraient un pourcentage de percolation faible (^fig. 11).

Les résultats ont montré une absence de différences entre l'assemblage sur l'émail et la dentine dans la percolation, en fonction des différents matériaux utilisés.

Discussion

De nombreux auteurs estiment que l'interface entre la dent et l'agent d'assemblage présente toujours un certain degré de percolation et que ce manque d'étanchéité provoque à moyen et long termes des reprises de carie ou un descellement en fonction des cas. Une des explications possibles est la rupture des liaisons avec la dent qui se produit lors des modifications dimensionnelles des produits de scellement lors de la polymérisation ^[4,11, 16].

Il est très compliqué de réunir une cohorte de patients pour permettre une excellente comparaison entre les dents dans les études.

Dans celle qui est présentée ici, il a été décidé, comme il est habituel de le faire dans la majorité des études traitant de ce sujet, de travailler in vitro avec des dents humaines. Il est malheureusement très difficile d'établir un protocole qui réunirait l'ensemble de l'environnement buccal car celui-ci est trop complexe à simuler expérimentalement. Beaucoup d'auteurs estiment par ailleurs qu'il existe une difficulté à comparer des études entre elles, notamment en raison des manipulations opérateurs dépendantes ^[10,13, 17] et des modèles utilisés qui doivent être le plus adaptés aux contraintes présentes dans la cavité buccale (par exemple choix de l'agent d'infiltration) ^[12,18].

Le thermocyclage est un protocole utilisé dans toutes les études in vitro. Il est défini comme un processus expérimental des températures extrêmes que l'on peut retrouver dans la cavité buccale, son but principal étant de vieillir les obturations et les joints prothétiques. Ce stress thermique induit par le changement de température associé au coefficient de dilatation thermique de la restauration influence la percolation des fluides entre les tissus dentaires et les reconstructions prothétiques. En effet, des microfractures peuvent apparaître à l'interface entre l'agent de scellement et la couronne ^[10]. Lors des nombreuses études qui ont été faites sur le thermocyclage, les principaux facteurs mis en évidence ont été le nombre de cycles auquel devaient être soumises les restaurations ainsi que l'intervalle de température à utiliser. Nous savons que la cavité buccale est soumise à des écarts de température par l'alimentation (glaces par exemple) et les boissons (café ou thé par exemple). Il est très rare de voir des températures en dessous de 0 °C et dépassant 60 °C ^[19], d'où le consensus exprimé par The International Organization for Standardisation (ISO) de rester dans des températures comprises entre 5 et 55 °C ^[14]. De plus, des auteurs ont relevé des microfractures amélaires identiques sur des dents in vivo ayant subi des années d'activité physiologique et des dents extraites soumises à un minimum de 2 000 cycles de thermocyclage ^[20]. Dans cette étude et conformément à d'autres expériences similaires, 5 000 cycles ont été effectués.

Pour mesurer l'étanchéité des agents de scellement et de collage, un marqueur chimique tel que le bleu de méthylène à 2 % a été utilisé. Cette technique permet une lecture directe de la percolation au niveau de la limite marginale des préparations. Ce type de marqueur est composé de particules dont le diamètre est inférieur à celui des molécules biologiques qui peuvent percoler. De plus, la pression osmotique exercée par la pulpe dans les tubuli dentinaires ainsi que l'accumulation de diverses molécules au niveau de la limite prothétique peuvent diminuer la percolation de fluides à travers les agents de scellement. Il a été conclu, d'après ce qui a été observé précédemment, que le degré d'étanchéité relevé in vitro sera plus important in vivo. Donc, si un agent résiste à la percolation expérimentalement, il sera encore plus étanche dans la cavité buccale ^[21].

Notre étude ne montre pas de différence d'infiltration des différents matériaux sur la limite vestibulaire par rapport à la limite linguale. En revanche, il existe une différence de pourcentage de percolation entre les différents matériaux d'assemblage.

Une différence significative existe entre RelyX™ Unicem 2 et les CVI (Fuji One®) et les CVIMAR (Fuji Plus®) en limite vestibulaire et en limite linguale. Cela peut être attribué au phénomène de rétraction de prise lors de la polymérisation du RelyX™ Unicem 2 associé à son coefficient d'expansion thermique. Contrairement aux colles, les CVI conventionnels comme le Fuji One® présentent une certaine stabilité dimensionnelle au moment de leur polymérisation. Les CVIMAR tels que le Fuji Plus® ont des propriétés hydrophiles leur permettant de compenser la rétraction de prise par une absorption d'eau. Ces deux phénomènes peuvent expliquer les différences relevées entre le RelyX™ Unicem 2 et les CVI et entre le Fuji One® et le Fuji Plus® ^[22–24].

La différence entre le RelyX™ Ultimate et le Maxcem® ou le Bifix SE® montre un résultat très hautement significatif. Cela peut s'expliquer par la nécessité préalable de mordancer la surface dentaire avant l'utilisation du RelyX™ Ultimate, créant ainsi une meilleure adhésion qu'avec les deux matériaux automordançants. La différence entre le Multilink® et le RelyX™ Unicem 2 est très hautement significative. De la même manière, le RelyX® Unicem 2® présente un pourcentage de percolation moindre que le Maxcem Elite® et le Bifix SE®. Il est à noter que le Maxcem Elite® et le Bifix SE® présentent les plus importants taux de percolation. Ces matériaux d'assemblage, qui ne nécessitent pas de mordançage préalable, contiennent un acide de mordançage moins agressif que l'acide phosphorique à 37 %, laissant en place la boue dentinaire. Cela interfère donc avec l'assemblage sur le substrat dentaire. Par comparaison, le RelyX™ Unicem 2, qui est aussi un matériau d'assemblage automordançant, semble présenter une interaction chimique intense avec le calcium des molécules d'hydroxyapatite ^[25]. Cela peut le rendre responsable d'un meilleur collage que le Maxcem Elite® et le Bifix SE®. Un traitement préalable à l'acide polyacrylique augmenterait les forces d'adhésion ^[26].

Le Variolink II® montre une plus grande étanchéité que le Fuji Plus® et le Fuji One®. La présence de radicaux libres lors du processus de polymérisation permet de conserver un meilleur joint de scellement et de diminuer la percolation pouvant entraîner des reprises de caries ou une atteinte pulpaire par suite de la mise en place de la couronne ^[27].

De meilleurs résultats ont été observés pour les CVI par rapport à d'autres matériaux comme le Maxcem Elite® ou le Multilink®, par exemple. Cela est en accord avec d'autres auteurs ^[28], notamment Albert et El-Mowafy qui ont conclu que les CVI et les CVIMAR pouvaient être considérés comme une alternative aux matériaux d'assemblage à base résine grâce à leur scellement adhésif par adhésion chimique à la dentine ^[17].

Les RelyX™ Ultimate et RelyX™ Unicem 2 se révèlent avoir les plus faibles pourcentages de percolation par rapport aux autres agents inclus dans l'étude. Une étude a montré que leur formule contenait notamment un groupement acide phosphorique dans le monomère permettant une meilleure interaction avec la surface de la dent de différentes façons, en particulier en raison de la présence de liaisons hydrogène et dipôle-dipôle ^[29,30]. Cela augmente son adhésion à la dent et son étanchéité.

De plus, il n'a pas été trouvé de différence significative entre l'intégrité marginale relevée au niveau de la limite amélaire par rapport à la limite dentinaire sur les échantillons du groupe 8. Cependant, d'autres études ont montré une meilleure adhésion de RelyX™ Unicem 2 sur la dentine. Pour cette raison, De Munck et al. ^[18] ont conseillé l'utilisation d'un mordançage préalable de l'émail avant son utilisation. Il est à noter que le mordançage préalable à l'acide phosphorique sur la dentine diminue les forces d'adhésion, augmentant ainsi le risque de percolation ^[31]. Le nombre d'échantillons ainsi que l'absence de la reproductibilité de l'environnement buccal peuvent expliquer cette absence de différence entre les assemblages sur l'émail et sur la dentine.

Conclusion

Dans les limites de cette étude, il ressort qu'aucun agent qu'elle comporte n'a présenté d'absence de percolation. Aucune différence d'étanchéité n'a été observée quelle qu'ait été la localisation du chanfrein dans l'émail ou dans la dentine.

Les matériaux d'assemblage à base de résine self etch (Panavia F2.0® et Bifix QM®), ceux à base résine etch and rinse (Variolink II®) – à l'exception du RelyX™ Ultimate – et les CVIMAR (Fuji Plus®) présentent des valeurs d'étanchéité intermédiaires. On remarque de forts taux de percolation des matériaux d'assemblage automordançants self adhesive (Maxcem Elite® et Bifix SE®) à l'exception du RelyX™ Unicem 2. Ce dernier et le RelyX™ Ultimate montrent des pourcentages d'étanchéité élevés.

Concrètement, lors de l'assemblage d'une couronne, il est préférable, pour optimiser celui-ci, de préparer une taille se limitant à l'émail. Le traitement de surface avec de l'acide phosphorique à 37 % permet d'obtenir de meilleurs résultats d'étanchéité amélaire lorsqu'il se fait en parallèle avec l'utilisation du RelyX™ Ultimate ou du RelyX™ Unicem 2. L'étanchéité dans les zones vestibulaires et linguales est meilleure en présence de ces deux matériaux. Seules, les interactions entre le matériau et la surface dentaire ne suffisent pas. Le matériau utilisé doit présenter des interactions avec le type de couronne utilisée : une couronne en zirconium est à assembler de préférence avec un matériau CVIMAR.

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