Etude de l'immuno-réactivité épithéliale gingivale en réponse à deux bactéries commensales : implication du TLR2

Laboratoire de Physio-Pathologie et Thérapeutiques Bucco-dentaires, Université Paul Sabatier, Toulouse III-3 chemin des Maraîchers-31062 TOULOUSE

UNIVERSITE TOULOUSE III – PAUL SABATIER

U.F.R ODONTOLOGIE

T H E S E

EN VUE DE L

’

DOCTORAT DE L'UNIVERSITE DE TOULOUSE

délivré par l’Université Toulouse III – Paul Sabatier

Discipline : IMMUNOLOGIE

PRESENTEE ET SOUTENUE PAR

A

P

-L

L

19

D

2007

E

TUDE DE L

’

IMMUNO

-

REACTIVITE EPITHELIALE GINGIVALE

EN REPONSE A DEUX BACTERIES COMMENSALES

:

I

MPLICATION DU

TLR2

_______

Directeur de thèse : P

.

G.

B

Co-Directeur : D

.

H.

D

______

JURY

P

.

J.C.

F

R

P

.

H.

T

R

P

.

D.

D

E

TABLE DES MATIERES

TABLE

DES

MATIERES

RÉSUMÉ DES TRAVAUX ...5

ABREVIATIONS ...6

LISTE DES FIGURES ...7

INTRODUCTION ...9

DONNEES

BIBLIOGRAPHIQUES... 11

L

... 12

I) Définition et classification des maladies parodontales ...13

A) Définition ...13

B) Classification...13

1) Les gingivites ... 13

2) Les parodontites ... 14

a) La parodontite de l’adulte ... 14

b) La parodontite à début précoce ... 14

c) Les parodontites associées (maladies systémiques) ... 15

d) La parodontite ulcéro-nécrotique ... 16 e) La parodontite réfractaire ... 16 II) Epidémiologie ...16 A) Définitions et outils ...16 B) La prévalence ...17 C) Facteurs étiologiques ...18 1) Le biofilm... 18 2) L’hôte ... 19

L

/

... 20

I) L’hôte ; généralités sur la cavité buccale ...21

A) Caractéristiques d’une barrière épithéliale...21

1) La différenciation ... 21

2) Les jonctions intercellulaires... 22

3) La barrière immunitaire ... 23

B) Spécificité de la barrière épithéliale dans la cavité buccale...24

1) Structure générale ... 24

2) Parodonte et épithélium ... 24

a) Épithélium oral gingival... 25

b) Épithélium sulculaire... 26 c) Épithélium jonctionnel ... 26 II) Le biofilm ...28 A) Définition ...28 B) Formation...28 C) Structure ...29

E) Interactions...31

F) Trois exemples de bactéries parodontales...32

III) Homéostasie, Interaction hôte/bactéries ...35

A) L’hôte ...35

B) Les bactéries ...36

L

M

P

(MP

)

’

... 37

I) Rupture de l’homéostasie ...38

A) Anatomopathologie des lésions gingivales et parodontales ...38

1) Gencive saine (lésion initiale) ... 38

2) Gingivite et parodontite (lésions précoce, établie et avancée) ... 38

a) Gingivites débutantes et établies... 38

b) La parodontite ... 39

c) Facteurs communs aux différentes pathologies... 39

B) Pathogenèse des maladies parodontales...40

1) Microbiologie des maladies parodontales ... 40

a) Evolution de la microflore gingivale ... 40

b) Les facteurs de virulence... 41

c) Activité bactérienne directe et indirecte de destruction tissulaire ... 41

2) Rôle des désordres systémiques ... 43

3) Influences génétiques... 43

II) La réponse de l’hôte...44

A) L’inflammation ...45

1) Quelques acteurs moléculaires relargués... 45

a) Les cytokines ... 45

b) Les métabolites de l’acide arachidonique ... 46

c) Les MMPs ... 46

2) Les réponses inflammatoires non contrôlées ... 49

a) Rôle du polymorphisme des molécules relarguées ... 49

b) Rôle du polymorphisme des récepteurs impliqués... 50

B) La réponse immunitaire ...50

1) Les acteurs de l’immunité innée ... 51

a) Les facteurs solubles... 51

b) Les cellules... 52

2) Les acteurs de l’immunité acquise ... 54

a) Les lymphocytes B... 54

b) Les lymphocytes T... 55

L

R

I

I

G

... 56

I) Le kératinocyte : une cellule immunoréactive...57

II) Les « Pattern Recognition Receptors » ou PRRs ...58

A) Les « Toll-like Receptors » ou TLRs ...59

TABLE DES MATIERES

2) TLR2 ... 60

a) Les ligands ... 60

b) Les molécules adaptatrices ... 60

c) L’activation ... 61

d) Expression au niveau gingival ... 61

3) TLR4 ... 61

a) Les ligands ... 61

b) Les molécules adaptatrices ... 62

c) Activation ... 62

d) Expression au niveau gingival ... 62

III) Les Peptides Antimicrobiens...63

A) La cathélicidine LL-37 ...63 1) Généralités... 63 2) Propriétés ... 63 B) ß-défensines ...64 1) HßD2 ...65 a) Généralités ... 65 b) Régulation... 66 c) L’activité antimicrobienne ... 68

d) Lien immunité innée et acquise ... 68

2) HßD3... 69

a) Localisation ... 69

b) Régulation... 70

c) Activité antimicrobienne ... 70

d) Lien immunité innée et acquise ... 71

TRAVAIL

EXPERIMENTAL ... 72

CHAPITRE I : Étude et mise au point de modèles cellulaires et tissulaires... 73

A) Introduction ...74

1) Problématique de l’étude... 74

2) Objectifs de l’étude ... 74

3) Déroulement de l’étude... 75

B) Étude de la modulation de peptides antimicrobiens dans un épithélium gingival reconstruit différencié ...75

1) Contexte de l’étude ... 75

2) Méthodes et résultats ... 76

3) Discussion... 78

C) Choix d’un modèle cellulaire ...80

1) Contexte de l’étude ... 80

2) Matériel et méthodes... 81

3) Résultats ... 82

D) Evaluation d’actifs, Alkyls Poly-Glucosides et stimulation de la

réponse immune innée gingivale ...83

1) Contexte de l’étude ... 83

2) Méthode et résultats... 84

3) Discussion... 85

CHAPITRE II : Étude de la reconnaissance et de la discrimination par le récepteur TLR2 d’extraits membranaires d’une bactérie commensale S. sanguinis et d’une bactérie commensale opportuniste F. nucleatum ..87

A) Problématique ... 88

B) Méthodes et résultats... 88

C) Discussion ... 90

CHAPITRE III : Etude de la réponse immune innée de kératinocytes gingivaux en présence de deux bactéries commensales S. sanguinis et F. nucleatum : Discrimination par le TLR2. ...95

A) Introduction ... 96

B) Matériel et méthodes ... 96

C) Résultats ... 100

D) Discussion ... 105

CONCLUSION

GENERALE

ET

PERSPECTIVES... 110

REFERENCES

BIBLIOGRAPHIQUES ... 117

COMMUNICATIONS

AFFICHEES... 131

RESUMÉ DES TRAVAUX

RÉSUMÉ DES TRAVAUX

É

TUDE DE L

’

IMMUNO

-

REACTIVITE EPITHELIALE

GINGIVALE EN REPONSE A DEUX BACTERIES

COMMENSALES

:

I

MPLICATION DU

TLR2

L’épithélium gingival, exposé à la microflore buccale, protège les tissus sous-jacents en maintenant une homéostasie parodontale. Pour ceci, les kératinocytes possèdent des Pattern Recognition-Receptors (PRRs) capables de reconnaître spécifiquement différents motifs bactériens. Les informations cellulaires transmises induisent la réponse immune innée et notamment la production de peptides antimicrobiens (PAMs) et de médiateurs de l’inflammation. Nos résultats montrent que les kératinocytes gingivaux sont capables de reconnaître et de discriminer des bactéries commensales vraies (S. sanguinis) ou opportunistes (F. nucleatum) par l’intermédiaire d’un PRR, le Toll-like Receptor 2 en modulant l’expression de PAMs, les ß-défensines humaines 2 et 3 et de médiateurs de l’inflammation. Cette activation différentielle des kératinocytes leur permet de fournir une réponse adaptée et de maintenir l’homéostasie parodontale.

ABREVIATIONS

AP-1 : Activating protein–1 APGs : Alkyls Poly-Glucosides

CCR6 : chemokine (C-C motif) receptor 6 CMH : complexe majeur d’histocompatibilité CPA : cellules présentatrices d’antigène CPITN : Community Periodontal Index of Treatment Needs

CSP : Competent Stimulating Peptide EGF : Epidermal Growth Factor EGFR : EGF Receptor

fMLP : récepteur du N-formylpeptide hßD2 : ß-défensine humaine 2 hßD3 : ß-défensine humaine 3

ICAM-1 : Inter-cellular adhesion molecule-1 ieDAP : dipeptide diaminopimelic acid IFNγ : interféron-γ

IL-1α : Interleukine-1α IL-1ß : Interleukine-1ß IL-8 : Interleukine-8

IP-10 : interferon-gamma inducible protein 10

JNK : c-Jun NH2 terminal kinase Kgp : Lys-gingipaine

LB :lymphocytes B

LPS : Lipopolysaccharide LT : lymphocytes T

LTA : Acide LipoTeichoïque

MAP Kinases : Mitogen-activated Protein Kinases

MCP-1 : monocyte chemoattractant protein-1 MDP : muramyl dipeptide

MIP-1α : macrophage inflammatory protein-1α

MMP : métalloprotéinases matricielles MOI : Multiplicity Of Infection

NK : Natural Killer

NOD2 : Nucleotide-binding Oligomerization Domain 2

p44/42 ERK kinase : p44/42 extracellular signal-regulated kinase

PAMPs : Pathogen-Associated Molecular Patterns

PAR2 : Protease-activated receptor 2 PGE2 : Prostaglandine E2

PGN : Peptidoglycane PLC : Phospholipase C

PMN : Polymorphonucléaire neutrophile PRR : Pattern Recognition Receptor

RANTES : Regulated on activation normal T cell expressed and secreted

RgpA et RgpB : Arg-gingipaines A et B SDS : Sodium Dodécyl Sulfate

SIDA : Syndrome d’immunodéficience acquise

STAT1 : Signal Transducer and Activation of Transcription 1

TIMP-I : Tissue Inhibitor of MMP TLR : Toll Like Receptor

LISTE DES FIGURES

LISTE DES FIGURES

Tableau 1 : les maladies gingivales. P 14

Figure 1. Prévalence des maladies parodontales en Europe selon la sévérité de la

maladie et la tranche d’âge. P 18

Figure 2. Indice Community Periodontal Index of Treatment Needs (CPITN) et utilisation. P 17 Figure 3. Profil de la santé parodontale en Allemagne en 2005. P 19

Figure 4. Schéma de la cavité buccale. P 25

Figure 5. Coupe histologique d'une gencive vue en microscopie traditionnelle P 25 Figure 6. Coupe d'une gencive saine (porc) vue en microscopie électronique à

transmission. P 28

Figure 7. Modèle spatiotemporel de la colonisation de la surface de la dent ou de

l'épithélium gingival par les bactéries orales. P 31

Figure 8. Pourcentage des bactéries cultivables prédominantes dans des sulci gingivaux de patients présentant des gencives saines, une gingivite modérée et dans des poches

parodontales (parodontite marginale avancée). P 31

Figure 9. Adhésion des Streptococci à l'hôte. P 33

Figure 10. Microscopie électronique à balayage de F. nucleatum et de P. gingivalis.P 39 Figure 11. Anatomie des différents stades pathologiques de la gencive. P 39

Figure 12. Différentes voies d'activation des MMPs. P 48

Figure 13. Schéma de la structure de MMP-2, MMP-9 et de MMP-8. P 48

Tableau 2. Exemples de substrats de MMP-8. P 48

Figure 14. Fonctions des différentes classes de PRRs. P 59

Figure 15. Schéma simplifié des voies de signalisation des TLRs et des ligands dérivant

des bactéries parodontales. P 60

Figure 16. Organisation génomique, "processing" et fonctions des différentes partie des

cathélicidines. P 64

Figure 17. Structure trimensionnelle des ß-défensines humaines. P 65 Figure 18. Localisation, organisation génomique et "processing" des a- et b- défensines.

P 65 Figure 19. Schéma des différentes voies de régulation d'hßD2 par les bactéries de la

microflore buccale et leurs PAMPs. P 67

Figure 20. Schéma de la régulation par les interleukines Th2 IL-4 et IL-13 de l'expression d'hßD2 et d'hßD3 après stimulation par le TNFα et l'IFNγ. P 68 Figure 21. Mise en culture de kératinocytes gingivaux normaux. P 82 Figure 22. Étude de la modulation de l'expression génique d'hßD2 et d'hßD3 dans les

Figure 23. Lignées KB et Ca9-22 : expression d'hßD2. P 82 Figure 24. Induction d'hßD3 au niveau peptidique par l'APG dans les modèles tissulaires

natifs et reconstruits. P 84

Figure 25. Régulation transcriptionnelle des ß-défensines par l'APG dans le modèle

reconstruit et dans les NGKs. P 84

Figure 26. Réponse inflammatoire et APG. P 85

Figure 27. MOI et survie cellulaire des Ca9-22. P 99

Figure 28. Microscopie confocale montrant l'adhésion de S. sanguinis et de F. nucleatum

aux Ca9-22 après 15 heures de contact. P 100

Figure 29. Modulation de l'expression génique d'hßD2 et d'hßD3 chez les Ca9-22 après 15 heures de contact avec les deux bactéries commensales S. sanguinis et F. nucleatum. P 100 Figure 30. Modulation de l'expression génique d'IL-8 et de sa libération chez les Ca9-22 après 15 heures de contact avec les deux bactéries commensales S. sanguinis et F.

nucleatum. P 101

Figure 31. Modulation de l'expression de MMP9 et de MMP2 chez les 22 et les Ca9-22 TLR2 après 15 heures de contact avec les deux bactéries commensales S. sanguinis

et F. nucleatum. P 101

Figure 32. Modulation de l'expression génique d'hßD2 et d'hßD3 chez les Ca9-22 et les Ca9-22/TLR2 après 15 heures de contact avec les deux bactéries commensales S.

sanguinis et F. nucleatum. P 102

Figure 33. Modulation de l'expression de médiateurs de l'inflammation chez les Ca9-22

et les Ca9-22/TLR2 après 15 heures de contact. P 103

Figure 34. Modulation de l'expression génique d'hßD2 et d'hßD3 chez les Ca9-22 et les Ca9-22/TLR2 après 15 heures de contact avec la bactérie commensale F. nucleatum.

P 103 Figure 35. Modulation de l'expression génique de médiateurs de l'inflammation chez les Ca9-22 et les Ca9-22/TLR2 après 15 heures de contact avec F. nucleatum. P 105

INTRODUCTION

INTRODUCTION

L’épithélium gingival est en contact permanent avec le biofilm, il protège les tissus sous-jacents des agressions extérieures physiques, chimiques ou microbiennes. Cet épithélium, et le biofilm qu’il supporte, forment un écosystème dont l’équilibre est maintenu grâce à la réponse de l’hôte et à la présence de bactéries commensales. La rupture de cette homéostasie gingivale se traduit par le déclenchement de la maladie parodontale. Celle-ci regroupe des maladies inflammatoires d’origine infectieuse localisées au niveau du tissu de soutien de la dent, le parodonte. Les lésions qui en résultent sont la mobilité de la dent et une alvéolyse irréversible pouvant aboutir à la perte de la dent. Les effets de ces maladies et leur prévalence en font un problème de santé publique.

L’homéostasie parodontale est maintenue grâce à l’état de veille instauré par l’hôte. Pour cela, il fait intervenir divers acteurs parmi lesquels se trouvent les Pattern Recognition Receptors (PRRs), les peptides antimicrobiens et les médiateurs de l’inflammation. Les PRRs sont des récepteurs impliqués dans la reconnaissance, la discrimination des microorganismes et dans une activation appropriée des cellules de l’hôte. La réponse de l’hôte mise en place peut être caractérisée par la production de peptides antimicrobiens comme les ß-défensines et de médiateurs de l’inflammation comme l’interleukine 8 (IL-8) et les métalloprotéinases matricielles 2 et 9 (MMP-2 et MMP-9, respectivement). Suite à la rupture de cet équilibre, un autre type de réponse peut être déclenchée en plus de l’immunité innée, à savoir l’immunité adaptative, plus tardive.

L’objectif de ce travail a été d’étudier l’immunité innée mise en place au niveau de l’épithélium gingival pour maintenir cet état d’équilibre ou répondre à une colonisation bactérienne. Plus précisément, le rôle d’un PRR, le Toll-like Receptor 2 (TLR2), dans la reconnaissance et la discrimination de deux bactéries commensales, Streptococcus sanguinis et Fusobacterium nucleatum, a été examiné. S. sanguinis est une bactérie commensale « vraie » à Gram positif qui colonise précocement l’épithélium gingival et la dent. F. nucleatum, elle, est une bactérie commensale « opportuniste » servant de lien entre colonisateurs précoces et tardifs. La modulation de l’expression de peptides antimicrobiens et de médiateurs de l’inflammation, ainsi que l’implication du TLR2 dans cette modulation ont été étudiées. Les peptides antimicrobiens examinés sont les ß-défensines humaines 2 et 3 (hßD2 et hßD3, respectivement) et parmi les médiateurs de l’inflammation, nous avons choisi l’interleukine 8 (IL-8) et les MMP-2 et MMP-9.

Tout d’abord, pour pouvoir évaluer et analyser la réponse de l’hôte au niveau de l’épithélium gingival, nous avons caractérisé et validé différents modèles d’étude tissulaires et cellulaires. Ces modèles ont été sélectionnés afin de se rapprocher le plus possible des conditions physiologiques gingivales, notamment en terme de différenciation tissulaire, tout en maîtrisant les problèmes de variabilité biologique individuelle.

Une fois mis en place, ces modèles ont servi à l’évaluation de principes actifs, en particulier, d’un actif de la famille des Alkyls Poly-Glucosides. L’évaluation de cet actif a été réalisée en terme de capacité à moduler l’expression génique et protéique, des ß-défensines d’une part, hßD2 et hßD3, et de l’IL-8 d’autre part.

Dans la deuxième partie de l’étude, nous avons choisi d’étudier l’implication du récepteur TLR2 dans la reconnaissance et la discrimination d’extraits de paroi membranaire de deux bactéries parodontales décrites comme commensales : S. sanguinis, bactérie commensale vraie à Gram positif et F. nucleatum, bactérie commensale opportuniste à Gram négatif. La première n’est retrouvée que sur des sites parodontaux sains alors que la deuxième est présente sur ces sites mais également sur des sites infectés lors de la pathologie parodontale.

Enfin dans la troisième partie de l’étude, pour nous rapprocher des conditions physiologiques de l’interaction hôte/bactérie, en mettant en contact les kératinocytes avec les bactéries vivantes S. sanguinis ou F. nucleatum. Le rôle du TLR2 dans la reconnaissance et la discrimination de ces deux bactéries commensales vivantes et la réponse cellulaire qui en découle ont été étudiés. Le but de cette étude a été de compléter les résultats obtenus avec les extraits, c’est-à-dire d’étudier la réponse innée cellulaire vis-à-vis des deux bactéries commensales. Ainsi nous avons examiné si, comme avec les extraits, la cellule était capable de reconnaître et de discriminer une bactérie commensale vraie d’une commensale opportuniste et nous nous sommes proposés enfin d’évaluer le niveau d’implication du récepteur TLR2 dans cette reconnaissance, cette discrimination et cette activation de la réponse immune innée gingivale. Nous nous sommes posés la question de la « tolérance épithéliale» induite par S. sanguinis en particulier, visant à prévenir la rupture de l’homéostasie gingivale.

DONNÉESBIBLIOGRAPHIQUES

DONNÉESBIBLIOGRAPHIQUES : LES MALADIES PARODONTALES

I) Définition et classification des maladies parodontales

A) Définition

Le terme de maladie parodontale regroupe les états inflammatoires d’origine infectieuse, localisés au niveau des tissus de soutien de la dent, le parodonte. Les lésions causées par ces états inflammatoires peuvent aboutir à la perte de la dent. La composante inflammatoire résulte d’une agression microbienne modulée par la réponse de l’hôte. La maladie parodontale regroupe donc différentes maladies. Pour définir ces différentes maladies, des classifications ont vu le jour dès les années 1930 (la première en 1928 par Gottlieb).

B) Classification

La classification des maladies parodontales a pour but de définir le niveau d’atteinte parodontale et les formes cliniques qui s’y rattachent. Le diagnostic réalisé à partir des éléments cliniques, radiographiques et biologiques d’une atteinte parodontale, sera basé sur cette classification. De ce diagnostic découlera un plan de traitement et un pronostic adapté à chaque patient. L’établissement du diagnostic est donc une étape très importante dans la prise en charge de la maladie parodontale. Du point de vue de la recherche scientifique, la classification est le seul moyen de réaliser des études épidémiologiques ou cliniques et de rendre les résultats comparables entre eux (169). Une nouvelle classification des maladies parodontales a été proposée en 1999 (Annals of Periodontology, 1999) mais à l’heure actuelle la plus communément utilisée est celle du World Workshop in Clinical Periodontics de 1989. Depuis 1982, quatre classifications ont été réalisées (Page & Schroeder 1982, Académie américaine de parodontologie 1986, Suzuki & Charon 1988, World workshop in clinical periodontics 1989). Toutes semblent se recouper.

Ainsi, les maladies parodontales sont divisées en deux grands groupes. Le premier groupe inclut les maladies limitées aux tissus parodontaux superficiels, c'est-à-dire, les gingivites. Le deuxième groupe inclut les maladies touchant le parodonte profond qui soutien la dent, c’est-à-dire les parodontites.

1) Les gingivites

Les gingivites provoquées par la plaque bactérienne représentent l’atteinte gingivale la plus fréquente. Elle peut survenir à tout âge (enfants et adultes) avec une

prévalence pouvant atteindre 50 à 100% dans la population adulte (54, 169). En dehors des périodes de grossesse, la femme est moins atteinte que l’homme et les lésions sont moins importantes que celles observées chez l’homme (54). Le rôle étiologique de la plaque bactérienne est reconnu puisque chez des patients présentant un parodonte sain, l’arrêt du contrôle de plaque entraîne tout d’abord l’apparition d’une inflammation discrète au niveau de la gencive marginale, puis de plus en plus marquée dans le temps. Cette atteinte gingivale est réversible, le contrôle de la plaque permet un retour à la normale. Elle n’atteint que le parodonte superficiel. La cause des gingivites peut être due à des éléments autres que la plaque bactérienne comme des changements hormonaux et la prise de médicaments (Tableau 1) (54). L’aggravation de la gingivite conduit à la parodontite.

2) Les parodontites

Elles sont classées en quatre groupes. Il s’agit des : - Parodontites de l’adulte

- Parodontites précoces

• Parodontite Pré pubertaire (enfants) - généralisée

- localisée

• Parodontite juvénile - généralisée

- localisée

• Parodontite à progression rapide

- Parodontites associées (maladies systémiques) - Parodontites ulcéro-nécrotiques

- Parodontites réfractaires

a) La parodontite de l’adulte

C’est la forme la plus courante de ces maladies. Elle peut être la continuité des lésions gingivales initiées pendant l’adolescence. Elle survient chez les patients de plus de 35 ans et est caractérisée par des phases d’activité destructrice et des phases de rémission et de réparation spontanée (54). La perte d’attache est très lente, de même que la résorption osseuse qui sera considérée comme débutante, modérée ou sévère selon le degré de perte d’attache (169).

DONNÉESBIBLIOGRAPHIQUES : LES MALADIES PARODONTALES

-Parodontite pré pubertaire

Elle touche les sujets très jeunes à la denture lactéale ou définitive. Son évolution est très rapide. Elle peut être de forme généralisée, associée à une inflammation gingivale importante et à une alvéolyse très rapide menant à la perte des dents. La forme localisée est caractérisée par une inflammation beaucoup plus discrète et une évolution plus lente (169). Ces parodontites sont caractérisées par des déficiences d’adhésion des neutrophiles avec altérations des récepteurs membranaires. Des maladies systémiques interviennent dans leur développement (syndrome de Papillon-Lefèvre, de Chediak-Higashi, neutropénie, leucémie, diabète de type I, syndrome d’immunodéficience acquise (SIDA)) (54).

-Parodontite juvénile

Elle touche des adolescents et de très jeunes adultes (de 12 à 25 ans). Elle est également décrite sous la forme localisée ou généralisée (54, 112). La parodontite juvénile localisée atteint les premières molaires et les incisives au niveau desquelles se forment des poches profondes associées à une alvéolyse angulaire. On note l’absence de relation entre la quantité de plaque et la sévérité de la maladie, une inflammation discrète et un pourcentage élevé de Porphyromonas gingivalis d’Actinobacillus actinomycetemcomitans (54, 170). La parodontite juvénile généralisée atteint des individus plus âgés. Les sites touchés sont les mêmes que pour la précédente et on retrouve des lésions sur d’autres dents. Le dépôt de plaque et l’inflammation sont beaucoup plus marqués.

-parodontite à progression rapide

Elle affecte les sujets jeunes (20-35 ans), la plupart des dents sont touchées et les signes cliniques comme l’inflammation et les dépôts de plaque sont faibles par rapport à l’étendue des destructions parodontales et la vitesse d’évolution de la maladie. Cette discordance entre l’importance des lésions et la faible quantité de plaque est caractéristique (54). L’alvéolyse est importante (54, 169). La plupart des patients présente une réponse ralentie des neutrophiles à l’activité chimiotactique (54).

c) Les parodontites associées (maladies

systémiques)

Il a été démontré que les parodontites pouvaient être une manifestation de certaines maladies systémiques d’ordre hématologique (leucémies, neutropénies acquises) ou génétique (syndrome de Down, neutropénies cycliques et familiales). L’ostéoporose et les déficits hormonaux en œstrogènes pourraient s’ajouter à la liste de ces maladies (48, 54).

d) La parodontite ulcéro-nécrotique

C’est une infection caractérisée par la nécrose des tissus gingivaux, du ligament parodontal et de l’os alvéolaire. Elle est souvent associée à des maladies systémiques comme le SIDA, une sévère malnutrition ou une immunodépression (169).

e) La parodontite réfractaire

Elle est caractérisée par l’absence de stabilisation de la maladie parodontale quels que soient les traitements utilisés (chirurgicaux ou non). La perte d’attache est continue. Cette classe de parodontite semble remise en question à cause du très grand nombre de formes cliniques et l’absence de prévisibilité des sites répondant négativement au traitement (169), elle pourrait être une parodontite mal soignée.

Si ces classifications ont permis de mieux définir les différents types d’atteinte parodontale, elles ne peuvent pas répondre à un certain nombre de questions : quelle est la prévalence de chacune de ces maladies et quels sont les facteurs contribuant à, ou provoquant directement l’apparition des ces maladies ?

Les études épidémiologiques permettent de répondre à ces questions.

II) Epidémiologie

A) Définitions et outils

L’épidémiologie étudie la distribution et la dynamique des maladies dans une collectivité, mais également les facteurs de risques et les déterminants qui jouent un rôle dans le développement de la maladie (12).

La prévalence désigne le nombre d’individus présentant les symptômes d’une maladie dans une population examinée à un moment donné. L’incidence indique le nombre de lésions ou d’états nouveaux qui apparaissent dans une population examinée à un moment donné. Elle permet de visualiser l’évolution de la maladie (12).

L’épidémiologie a besoin d’outils. Dans le domaine dentaire, la présence de plaque, d’état inflammatoire, de saignement au sondage, la profondeur de poche ou le niveau d’attache sont évalués et transformés en indices. Ces indices permettent d’exprimer quantitativement la valeur d’un paramètre clinique (12, 48). L’indice Community Periodontal Index of Treatment Needs (CPITN) décrit dans la Figure 2 est notamment utilisé dans les enquêtes réalisées pour la communauté européenne.

DONNÉESBIBLIOGRAPHIQUES : LES MALADIES PARODONTALES

B) La prévalence

La prévalence de la maladie parodontale dans la population est directement liée à certains déterminants ou facteurs de risque qui augmentent la probabilité de contracter la maladie. Le déterminant ne peut être modifié (age, sexe, ethnie, …) alors que le facteur de risque peut l’être (tabac, hygiène, …) (12).

Comme il a été dit précédemment, les gingivites concernent 50 à 100% de la population adulte, les femmes étant moins touchées que les hommes hors contexte particulier lié à la progestérone (atteinte et gravité des lésions) (54).

Les études montrent que la prévalence et la sévérité de la parodontite augmentent avec l’âge (Figure 1).

Des études ont montré que la prévalence des maladies parodontales au stade précoce chez l’adolescent est généralement inférieure à 1% dans les pays industrialisés. Cette prévalence peut être multipliée par 10 dans certains groupes ethniques (48). En ce qui concerne les stades avancés de ces maladies, la majorité des études montrent une prévalence de 10 à 15% allant jusqu’à 80% dans certaines régions (48).

Aux Etats Unis, la prévalence de la parodontite à un stade modéré (un ou plusieurs sites ayant une perte d’attache ≥3 mm) est de 40% (de 16 à 80% de 16 à 64 ans). Pour la forme avancée (un ou plusieurs sites ayant une perte d’attache ≥5 mm), la prévalence est de 13% (variable selon l’âge du patient) (48).

Pour les parodontites pré pubertaires et juvéniles, les études montrent que le facteur ethnique entre en jeu. Pour les premières, aux Etats Unis, la prévalence est nettement inférieure à 1%, sauf dans la population hispanique du Texas où elle varie de 1 à 4 % (12). De même, pour les parodontites juvéniles, des études montrent une plus forte prévalence chez les enfants d’origine africaine et d’origine asiatique, par rapport aux enfants de type caucasien (2,9%, 0,8% et 0,09%, respectivement) (12). Pour ces deux types de parodontites, le sexe ne semble pas influer sur la prévalence.

En Europe, les études recensées par l’OMS montrent une prévalence de la gingivite de 80%. 10 à 69% de la population ont une poche ≥4 mm. 1,6% ont un CPITN de 4 (France)(48).

En France, une étude de 1997 portant sur 1000 personnes en Rhône-Alpes utilisant l’indice CPITN a montré que 12% de la population était saine, 80,4% avait une gingivite, 26,6% avait des poches de 4 à 5 mm et 1,6% des poches ≥6 mm (48).

La maladie parodontale chez l’adulte a une prévalence de 30 à 50% dans la plupart des pays du monde (188). Les résultats de 80 études faites dans plus de 30 pays (base de données de l’OMS) ayant pour dénominateur commun de mesure le CPITN, ont montré que la prévalence de la parodontite sévère était inférieure ou égale à 10% avec

de fortes variations selon le pays étudié (de 0 à 40% pour l’Europe et de 0 à 75% pour l’Afrique) (12). Un exemple est donné pour la France en Figure 2.

Trois études menées en Allemagne en 2005 sur les tranches d’âge 15 ans, 35-44 ans et 65-74 ans en utilisant le CPITN (Figure 3) ont montré que la prévalence des poches ≥6 mm augmente avec l’âge (1, 21 et 40%, respectivement). La prévalence des poches de 3 à 5 mm est d’environ 50% pour les tranches d’âge 35-44 ans et 65-74 ans (52 et 48%, respectivement), elle est plus faible pour les adolescents (33%). Enfin, la prévalence des scores faibles, c'est-à-dire « pas de maladie » (0) et « saignement au sondage » (1) diminue avec l’âge (53, 13 et 5 %, respectivement).

Ces études montrent que la prévalence des maladies parodontales chez l’adulte est forte. Ces pathologies représentent un enjeu de santé publique puisqu’en effet même en Europe de l’Ouest, la prise en charge de ces maladies n’est pas toujours suffisante. Par exemple en France, 40% de la population nécessite des soins, et seulement 20% des patients pourront être pris en charge.

C) Facteurs étiologiques

Les maladies parodontales sont le résultat des interactions du biofilm avec l'épithélium gingival, et de la réponse de l’hôte.

1) Le biofilm

Des centaines de bactéries différentes colonisent la gencive, le sulcus et les poches parodontales. Parmi elles, on retrouve des bactéries bénéfiques pour l’hôte mais également des bactéries pathogènes (116). Les bactéries du sillon dento-gingival et de la poche parodontale ainsi que les substances qu’elles libèrent, constituent le facteur étiologique primaire dans le développement de la maladie parodontale. De nombreuses recherches ont montré que certains groupes de bactéries, présents au niveau des sites sous gingivaux, sont associés à la maladie parodontale. Les bactéries sont regroupées en complexe selon leur degré de pathogénicité et leur localisation lors de la santé parodontale et de la maladie. Le complexe rouge est constitué par trois bactéries pathogènes, Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia et Treponema denticola. Le complexe orange est composé entre autre des Fusobacterium nucleatum, de Prevotella intermedia, … et le complexe jaune est constitué par des streptococci comme Streptococcus sanguinis (164). Une variété de microorganismes peut contribuer différemment à la genèse dans une population ou chez un individu de cette maladie. Il

DONNÉESBIBLIOGRAPHIQUES : LES MALADIES PARODONTALES

est également clair que ce facteur « bactéries » n’est pas le seul impliqué dans ces maladies, l’hôte et sa réponse le sont aussi (143).

2) L’hôte

En réponse au biofilm, pour faire face à d’éventuelles agressions, l’hôte oppose toute une série de mécanismes de défense innée, non spécifiques. Le maintien de l’homéostasie parodontale est tributaire de ces moyens de contrôle. De leur côté les bactéries pathogènes, pour échapper à ce contrôle, ont élaboré divers moyens de contournement, reposant sur des systèmes de défenses spécifiques à chaque espèce. Lorsque l’hôte ne peut contenir une invasion bactérienne par une réponse immédiate, il met en place d’autres mécanismes de défense (immunité acquise), augmente la réponse inflammatoire et recrute des cellules de l’immunité innée et acquise sur les lieux de l’infection (116).

Pour l’immunité innée, les cellules recrutées sont les polymorphonucléaires neutrophiles (PMNs), les macrophages et les cellules dendritiques. Il a été montré que les premiers synthétisaient et libéraient des substances comme des enzymes lysosomales incluant des protéases impliquées dans la destruction des tissus parodontaux. Les macrophages et les cellules dendritiques sont activés par les motifs bactériens comme les lipopolysaccharides (LPS). Cette activation induit la libération de chimiokines et de cytokines proinflammatoires, capables d’attirer localement d’autres cellules de l’immunité. De plus, ils sécrètent des métalloprotéinases matricielles (MMP) détruisant les composés de la matrice extracellulaire et ces cellules sont ainsi impliquées dans la destruction tissulaire (156).

Dans les lésions précoces, on retrouve des cellules infiltrées comme les macrophages et les lymphocytes T (LT) alors que dans les lésions plus avancées, sont

surtout retrouvés des lymphocytes B (LB) et des plasmocytes (177). Ces cellules libèrent

des médiateurs de l’inflammation et des espèces réactives de l’oxygène qui sont également impliqués dans la destruction tissulaire (156).

Les cellules épithéliales ou kératinocytes participent également à la réponse de l’hôte. Nous verrons plus loin qu’elles sont capables de reconnaître et de discriminer les microorganismes.Elles sont également capables de sécréter des cytokines et des peptides antimicrobiens.

Ces maladies inflammatoires d’origine infectieuse sont dues à la rupture de l’homéostasie entre le biofilm et l’hôte. L’ensemble des moyens de défense de l’hôte permet de maîtriser l’agressivité des microorganismes vis-à-vis du parodonte. Une faiblesse transitoire ou permanente sera à l’origine de manifestations cliniques dont l’importance sera fonction de la gravité du déséquilibre.

DONNÉESBIBLIOGRAPHIQUES:LARELATIONHÔTE/BACTÉRIES

La cavité buccale est un écosystème composé d’une part de bactéries constituant le biofilm et d’autre part de la muqueuse buccale et de dents, de salive et de fluide gingival. l’équilibre du système dépend de tous les acteurs impliqués, bactéries mais également l’hôte. Il peut y avoir passage de l’homéostasie à un état pathogène (gingivite, parodontite), dans ce cas la rupture de l’équilibre correspondra à une modification de la composition du biofilm et de la réponse de l’hôte.

I) L’hôte ; généralités sur la cavité buccale

A) Caractéristiques d’une barrière épithéliale

Selon leur localisation, les épithéliums ont des fonctions différentes, mais ils ont un rôle commun qui consiste en la protection des tissus sous-jacents des influences environnementales comme des dommages physiques, les infections bactériennes, la déshydratation ou le dessèchement. Ils sont impliqués dans le maintien de l’homéostasie et sont nécessaires à la survie. Ces tissus sont donc classifiés selon leur morphologie et leur niveau de différenciation. Il existe trois grandes catégories qui sont les épithéliums squameux stratifiés kératinisés (épiderme, tissu gingival et palatin), les épithéliums stratifiés non-kératinisés (muqueuse buccale et de l’œsophage) et enfin les épithéliums simples (non-stratifiés) du rein et du poumon par exemple (147). Les premiers suivent un programme de différenciation dont le terme est la formation de cellules mortes remplies de kératines sans noyau ou avec un noyau en dégénérescence. Autour de ces cellules, se trouve une couche cornée constituée de protéines et de lipides imbriqués. Elle remplace la membrane plasmique et est fortement impliquée dans la barrière épithéliale. Les épithéliums stratifiés non-kératinisés ne devant pas supporter les mêmes contraintes physiques que les précédents n’ont pas de couche cornée. Enfin les épithéliums simples ont plutôt des fonctions spécialisées d’absorption ou de sécrétions (148).

Le maintien de l’homéostasie est la conséquence d’une barrière fonctionnelle. Celle-ci se met en place grâce à différents processus biologiques parmi lesquels on retrouve l’état de différenciation, les interactions intercellulaires et l’immunité innée.

1) La différenciation

C’est le passage des cellules d’un stade « généraliste » à un stade hautement spécialisé. Elle met en jeu différents acteurs protéiques, lipidiques et enzymatiques.

Parmi les acteurs protéiques, on retrouve les kératines, protéines de structure prédominantes du cytosquelette. Présentes dans tous les épithéliums, elles forment les filaments intermédiaires et sont impliquées dans le maintien de l’intégrité cellulaire. Pour les épithéliums possédant une couche cornée, les protéines constituant l’enveloppe cornée forment une structure résistante enrobant les kératinocytes. Parmi ces acteurs protéiques, on retrouve également la filaggrine et l’involucrine (148). Cette couche kératinisée est constituée d’un entrelacement de protéines et de lipides assemblés lors de l’étape terminale de la différenciation. La toute dernière étape mène à la desquamation, donc au détachement des cornéocytes (159).

Dans cette trame, le processus de différenciation met donc en place une réorganisation des lipides qui mène à l’accumulation de sphingolipides, d’acides gras et de cholestérol. Ce réarrangement met en jeu des transporteurs lipidiques et des enzymes de maturation (90).

Tous ces constituants sont souvent sous forme inactive dans les couches inférieures de l’épithélium. Des enzymes provoquent leur maturation et contribuent à la formation de cette couche cornée. Pour les acteurs protéiques, les transglutaminases constituent une de ces familles enzymatiques. D’autres enzymes interviennent notamment des enzymes de maturation des lipides.

2) Les jonctions intercellulaires

Les jonctions intercellulaires spécialisées participent aussi au maintien de l’intégrité de la barrière épithéliale. Ces jonctions sont de trois types : les jonctions serrées étanches, les jonctions adhérentes, les jonctions communicantes (34, 105, 145).

Les zonula occludens s'établissent entre les cellules épithéliales où elles déterminent une barrière physiologique entre les compartiments extérieur et intérieur de l'organisme.

Les zonula adhaerens sont des jonctions d'ancrage qui constituent des ceintures d'adhérence. Elles réunissent entre elles des cellules épithéliales adjacentes dont elles font tout le tour. Les desmosomes (macula adhaerens) sont également des jonctions d'ancrage. Ils sont reliés aux filaments intermédiaires du cytosquelette intra-cytoplasmique.

Les jonctions communicantes existent dans la plupart des tissus de l'organisme. Elles permettent une communication directe entre les cytoplasmes des cellules adjacentes.

DONNÉESBIBLIOGRAPHIQUES:LARELATIONHÔTE/BACTÉRIES

3) La barrière immunitaire

Les tissus épithéliaux sont constamment exposés à une multitude de microorganismes. Pour maintenir un état d’équilibre face à ces agressions, un autre type de barrière est mis en place : c’est l’immunité. Elle peut être innée ou adaptative.

L’immunité innée est immédiate. Elle est mise en place par les cellules présentes dans l’épithélium gingival comme les kératinocytes, les cellules dendritiques, et les polymorphonucléaires neutrophiles (PMNs). Pour établir la santé parodontale, des molécules et des récepteurs de la réponse innée sont exprimés de manière constitutive ou inductible par ces différents types cellulaires (41). Les kératinocytes sont majoritaires, les cellules de Langerhans qui font partie des cellules dendritiques sont parsemées dans les couches suprabasales de l’épithélium (9) et les PMNs sont très parsemés et présents uniquement dans l’épithélium jonctionnel. En migrant vers la surface de l’épithélium, ils peuvent former un mur le protégeant des bactéries (41).

Les kératinocytes constituent une barrière physique mais ils sont également capables de synthétiser et de libérer des cytokines (TNFα, IL-1ß par exemple) et des chimiokines (Interleukine 8 (IL-8)) (116).

Les cellules dendritiques sont des cellules présentatrices d’antigènes, elles activent les lymphocytes T (LT) (154), elles font donc le lien entre l’immunité innée et l’immunité

adaptative. Ces cellules sont capables de synthétiser des cytokines et des chimiokines attirant ainsi les cellules de l’immunité à proximité des microorganismes (88).

Les PMNs sont impliqués dans la phagocytose et peuvent activer les cellules dendritiques immatures (154). Ils sont attirés vers le sulcus gingival suivant un gradient de produits issus des bactéries (lipopolysaccharide (LPS) par exemple) mais également de l’hôte (IL-8). Ces cellules sont également capables de libérer des cytokines comme le TNFα et l’IL1 et des chimiokines comme l’IL-8 (156).

Toutes ces cellules sont capables d’exprimer les Pattern-Recognition Receptors (PRRs), spécialisés dans la reconnaissance, la discrimination des microorganismes et l’activation des cellules (41). Il existe des PRRs de signalisation qui peuvent être membranaires ou solubles, des PRRs d’endocytose membranaires et des PRRs solubles d’opsonification (40).

L’activation des cellules conduit à la libération de cytokines et de chimiokines comme il a été dit précédemment mais également de peptides antimicrobiens. Les peptides en plus d’être antimicrobiens sont également impliqués dans le recrutement de cellules de l’immunité innée et adaptative (43, 122, 194).

L’immunité adaptative est le fruit uniquement de cellules spécialisées comme les lymphocytes B (LB), les LT. Elle est mise en place quelques jours après le contact avec la

substance étrangère. Elle dépend de la reconnaissance spécifique de cette substance étrangère. L’organisme gardera le souvenir de la rencontre.

B) Spécificité de la barrière épithéliale dans la cavité

buccale

1) Structure générale

La bouche est la cavité de la face, située en dessous des fosses nasales et constituant la partie initiale du tube digestif. Elle est composée de deux zones distinctes séparées par les arcades dentaires supérieure et inférieure (Figure 4) :

-le vestibule, en avant, limité sur les côtés par les joues et devant par les lèvres, -la cavité buccale, plus en arrière, entre les dents, en avant, et les piliers du voile du palais, en arrière.

La muqueuse qui tapisse cette cavité buccale est composée d’une couche externe correspondant à un épithélium de revêtement et d’une couche interne correspondant à un tissu conjonctif dense, la lamina propria ou chorion.

L’épithélium et le tissu conjonctif sont différents selon la région et les fonctions du tissu dans la cavité orale.

Trois structures sont ainsi histologiquement reconnaissables :

-les muqueuses gingivales et palatines ont des fonctions masticatoires,

-les lèvres, la joue, le vestibule, la muqueuse alvéolaire, le voile du palais, le plancher de la bouche et la face interne de la langue ont des fonctions de revêtement,

-la muqueuse de la face dorsale de la langue a des fonctions spécialisées mélangeant les types de structures masticatoires et de revêtement (191).

L’épithélium de surface de la muqueuse orale est stratifié et squameux et il peut être kératinisé (masticatoire) ou non (revêtement). Cet épithélium fournit une protection contre les dommages physiques, chimiques et microbiens.

2) Parodonte et épithélium

Le parodonte regroupe les tissus de soutien de la dent, il est constitué de quatre tissus qui sont le cément, le desmodonte, l’os parodontal et alvéolaire, et la gencive (Figure 5).

Cette gencive a un rôle de maintien de la dent et un rôle protecteur. Elle peut être libre, attachée ou inter-dentaire (159) et est constituée de différents épithéliums (17) :

-l’épithélium gingival oral ou buccal, -l’épithélium sulculaire,

DONNÉESBIBLIOGRAPHIQUES:LARELATIONHÔTE/BACTÉRIES

-l’épithélium jonctionnel et d’un tissu conjonctif qui sous-tend l’épithélium.

a) Épithélium oral gingival

Il s’étend de l’épithélium alvéolaire à l’épithélium sulculaire (Figure 5A). Il a une épaisseur de 0,5 à 0,6 mm (158). Il est stratifié squameux kératinisé. Le tissu conjonctif forme de longues et fines papilles qui s’imbriquent jusqu’au tiers supérieur de l’épithélium (Figure 5B). Cet épithélium est formé de cinq couches, le stratum basale, le stratum suprabasale, le stratum spinosum, le stratum granulosum et le stratum corneum (54, 112, 191).

Les cellules des couches basales sont de forme ronde ou ovale et sont les plus petites. Elles sont constituées de cellules germinales à grand potentiel prolifératif et de cellules d’amplification qui ont un potentiel de divisions restreint avant d’entrer dans la différenciation (54). On retrouve de nombreux ribosomes et polyribosomes distribués dans tout le cytoplasme. Elles synthétisent les composants de la membrane basale sur laquelle elles s’ancrent grâce à de nombreux hémidesmosomes (54). Ces cellules produisent plus particulièrement les cytokératines 5, 6 et 14 (182). On retrouve également le marqueur de prolifération Ki67 exprimé dans quelques cellules seulement (141).

La couche suprabasale est formée de 4 à 8 couches cellulaires exprimant les cytokératines K1/K10. A la surface des cellules, l’épicanne, un protéoglycanne intercellulaire est retrouvé. Les cellules en position distale de la couche supra-basale sont en contact avec les larges cellules de la couche épineuse inférieure (54).

Dans la couche épineuse, le noyau des cellules est allongé, leur volume augmente et elles prennent des formes polyédriques. Ces kératinocytes forment entre eux un réseau tridimensionnel de desmosomes (54). Les cellules en position plus superficielle deviennent plates, mais elles ont les mêmes caractéristiques que les cellules des couches inférieures (organelles para-nucléaires…) (104). Elles sont parallèles à la surface de l’épithélium. Ces cellules expriment les cytokératines 1 et 10, 6 et 16 (63) et également la cytokératine 13 mais sous forme d’îlots (111) et l’involucrine (54). Dans la partie supérieure de cette couche, apparaissent des granules recouvrant les membranes cellulaires appelés « membrane-coating granules » ou corps d’Odland ou kératinosomes (54, 104, 191). Ils sont impliqués dans la synthèse de lipides et la sécrétion de céramides dans les espaces intercellulaires des couches granulaires et de la strate cornée (54). Ces granules seraient dus à des phénomènes de pinocytose ou de pinocytose inverse.

La couche granuleuse est appelée ainsi à cause de la présence de grains de kératohyaline, de filaggrine (163, 191). Elle est constituée de cellules aplaties dont le

noyau réduit. Le nombre de granules augmente, ce qui contribue à la formation d’une barrière imperméable dans les couches supérieures de cette granuleuse. À la transition entre la couche granuleuse et la couche kératinisée, les granules déjà présents dans les couches supérieures de l’épineuse, fusionnent avec les membranes cellulaires et déversent leur contenu dans les espaces interstitiels.

Les cellules de la couche kératinisée ont une fine membrane plasmique, peu de desmosomes et pas d’organites. Enfin les cellules à la surface de cette strate se détachent. Si ces cellules perdent leur noyau, l’épithélium est dit ortho-kératinisé, si les noyaux sont présents mais sous forme pycnotique, altérée, l’épithélium est dit para-kératinisé. La deuxième forme de kératinisation est courante dans l’épithélium gingival (158, 191).

Les kératinocytes de cet épithélium produisent également un certain nombre de molécules impliquées dans l’adhésion cellules-cellules comme l’acide hyaluronique, cellules-matrice comme les intégrines (191). Ils sécrètent des collagénases (150), des cytokines (Tumor Necrosis Factorα (TNFα), Interleukine-1α (IL-1α), IL-1ß) et des chimiokines comme l’IL-8. L’épithélium gingival oral exprime et libère des peptides antimicrobiens comme les ß-défensines. La ß-défensine 2 humaine (hßD2) est exprimée dans cet épithélium a un niveau basal (34).

Des cellules de Langerhans, des cellules sensorielles de Merkel, des mélanocytes s’intercalent entre les cellules (54).

b) Épithélium sulculaire

Il se trouve au niveau du sillon gingival, entre l’épithélium gingival oral et l’épithélium de jonction. (Figure 5). C’est un épithélium de revêtement non-kératinisé mais kératinisable. Cette absence de kératinisation serait due à l’absence de contrainte mécanique comme le brossage. Sa position face interne de la gencive libre le rend difficilement accessible.Cet épithélium exprime les cytokératines 4, 5, 13, 14, 16 et 19 (147).

Les kératinocytes de cet épithélium sécrètent de nombreuses cytokines (178)

c) Épithélium jonctionnel

Il s’étend de l’épithélium sulculaire (gencive marginale libre) à la jonction amelo-cémentaire correspondant à la jonction entre la gencive et la dent (Figure 5). Il forme un collet périphérique autour de la région cervicale de la dent. Cette position le rend difficile à observer. Au niveau de la zone inter-proximale, les épithéliums jonctionnels de deux dents voisines fusionnent pour former l’épithélium de revêtement de la papille inter-dentaire (17).

DONNÉESBIBLIOGRAPHIQUES:LARELATIONHÔTE/BACTÉRIES

Son épaisseur de 2 à 3 couches cellulaires au niveau de la jonction amelo-cémentaire, augmente progressivement et peut atteindre 15 à 30 couches au niveau de l’épithélium sulculaire (158) (Figure 6). C’est un épithélium stratifié squameux non-kératinisé et non kératinisable qui est constitué de deux couches, la couche basale ou stratum basale et d’une couche suprabasale ou stratum suprabasale. Les cellules du stratum basale et les cellules des deux premières couches du stratum suprabasale sont cuboïdes, légèrement fusiformes. Les cellules sont plates et parallèles à la surface de la dent. Les cellules les plus en profondeur directement attachées à la dent forment et maintiennent la lamina basale interne qui recouvre la dent. Les constituants matriciels de la lame basale sont les collagènes IV et VII, la laminine, l’héparane sulfate, la fibronectine et le perlecanne (17).

Les cellules de cet épithélium contiennent beaucoup de lysosomes dont les enzymes sont impliquées dans la destruction des microorganismes. Elles expriment les cytokératines 5, 8, 13, 14, 16, 18 et 19 et occasionnellement les 8, 16 et 18 (17, 147).

En ce qui concerne les jonctions entre les cellules, il y a peu de desmosomes et occasionnellement, on retrouve des jonctions occludens. Les espaces intercellulaires sont plus larges que dans l’épithélium gingival oral ou sulculaire ce qui signifie que cet épithélium est plus perméable (158). Cette largeur est due à la faible densité en jonctions intercellulaires. Ces larges espaces permettent le passage de fluides et la migration de cellules de l’immunité pour pouvoir ainsi lutter contre la pression microbienne (17). Dans la région centrale et à proximité de la dent, ces larges espaces interstitiels accueillent des granulocytes neutrophiles qui traversent l’épithélium mais également des macrophages et des lymphocytes infiltrés (159). Les lymphocytes et les macrophages se trouvent à proximité dans la couche basale. Des cellules dendritiques sont également présentes.

L’épithélium jonctionnel a un rôle de régénération et de protection, l’attachement des cellules à la dent est dynamique puisqu’il y a un rapide « turn-over » cellulaire (54). Une autre preuve de ce renouvellement cellulaire rapide est la réparation complète du tissu en moins de 5 jours après destruction partielle (158). L’exfoliation rapide des cellules est due au faible nombre de desmosomes et de jonctions occludens (159).

Les kératinocytes de cet épithélium produisent un certain nombre de molécules impliquées dans l’adhésion cellules-cellules, cellules-matrice comme les intégrines, les cadhérines. Ils sécrètent également des molécules impliquées dans l’inflammation et le chimiotactisme (Inter-cellular adhesion molecule-1 (ICAM-1), IL-8, IL-1, TNFα), des facteurs de croissance (Epidermal Growth Factor (EGF), EGF Receptor (EGFR)), des protéases (métalloprotéinases matricielles (MMP)), mais également des peptides antimicrobiens comme la cathélicidine LL-37. Ces peptides sont également sécrétés par

les polymorphonucléaires neutrophiles (PMN) présents dans cet épithélium. On note également la présence d’α-défensines sécrétées par les PMNs (17).

Face à l’hôte et ses barrières épithéliales, se trouvent les bactéries commensales et pathogènes constituant le biofilm.

II) Le biofilm

A) Définition

C’est une communauté microbienne très organisée associée à une surface. On estime que 95% des bactéries existant dans la nature vivent en biofilm. Cette vie en communauté présente certains avantages comme une augmentation de la diversité métabolique, une protection accrue vis-à-vis de l’hôte, des conditions écologiques et des antimicrobiens, et une augmentation du pouvoir pathogénique notamment par transfert de gènes. La capacité à s’attacher à une surface et à être retenu par celle-ci est une stratégie de survie fondamentale développée par la plupart des microorganismes (121). La plaque dentaire est le biofilm de la cavité buccale.

B) Formation

La plaque dentaire se forme par adhérence des microorganismes sur les surfaces naturelles ou artificielles de la bouche, là où des protéines salivaires ont été adsorbées. Quand elles se trouvent à l'état colloïdal, ces protéines métastables précipitent lentement mais spontanément dans la salive. Ce phénomène dépend du pH : plus celui-ci est neutre ou alcalin, plus la précipitation est lente; plus le pH est acide, plus elle est rapide. L'adsorption des protéines salivaires aux surfaces de la cavité buccale est donc favorisée par l'acidité du pH. Des polysaccharides d'origine bactérienne pourraient également faciliter la production de plaque (107).

La formation de cette plaque dentaire peut être décomposée en quatre étapes : -l’adhésion de bactéries planctoniques. Le contact, peut se produire par le jeu des mouvements browniens, la sédimentation des bactéries, le flux des liquides ou le transport passif par les cellules desquamées.

-L’adsorption initiale, réversible, correspondant à la mise en jeu des forces attractives de Van der Waals et de répulsion électrostatique. Le pH et la force ionique du milieu de suspension influent sur ces forces, qui sont déterminées par les caractères macroscopiques et physico-chimiques des interfaces (charge de surface, énergie de

DONNÉESBIBLIOGRAPHIQUES:LARELATIONHÔTE/BACTÉRIES

surface ou hydrophobie de la surface couverte de pellicule acquise ou des bactéries adhérentes) (71).

-L’attachement devient stable grâce à des récepteurs et des interactions intercellulaires (un ligand répondant à une adhésine) (71).

-La colonisation et la formation du biofilm se fait donc grâce à ces bactéries pionnières. Elles créent une nouvelle surface plus propice à l’attachement d’autres bactéries. Il y a ensuite formation de microcolonies dans une structure tridimensionnelle. La production d’exopolymères permet de stabiliser cette architecture. Une cohésion des microcolonies se crée (86, 99, 121). La "communauté" bactérienne, le maintien de la diversité bactérienne se fait grâce au développement d'une chaîne alimentaire entre espèces et d'une mise en commun des moyens d'inhiber les défenses de l'hôte. La symbiose des différentes espèces favorise la nutrition des différentes souches présentes (164).

La formation de la plaque dentaire suit donc un schéma précis, chaque bactérie a une place spécifique. Ceci montre que ce biofilm est bien structuré.

C) Structure

Ce biofilm est constitué de bactéries et de matrice interbactérienne (112). La composition et la structure de cette dernière déterminent la faculté d’adhésion du biofilm en modifiant la nature de la surface colonisée. Elle permet de préserver les microorganismes, du dessèchement et des agents agressifs. Cette matrice sert de tampon, elle retient les enzymes extracellulaires et les rend plus disponibles aux bactéries présentes. Elle permet également de capter des éléments nutritionnels. En résumé, cette matrice crée un environnement favorable pour l’installation de bactéries spécifiques (121).

La microscopie confocale a permis de montrer que le biofilm de la plaque supra-gingivale avait une architecture structurée contrairement à ce que pouvait suggérer la microscopie électronique. Ainsi, l’utilisation de marqueurs vitaux a montré que la viabilité des bactéries variait dans l’espace (milieu de la plaque, proximité de canaux…) (121).

La structure de la plaque sous-gingivale n’a pu être observée en microscopie confocale. La microscopie classique suggère une grande complexité structurale avec un biofilm qui varie selon qu’il est en contact direct avec la dent ou bien avec la gencive. De plus, la population bactérienne comprise entre les deux éléments serait moins dense (121).

À l’intérieur de la plaque, il a été montré que le pH pouvait varier considérablement sur de très courtes distances. Ceci permettrait à des bactéries très fragiles de survivre dans la plaque et à des microorganismes de coexister alors qu’ils ne le pourraient pas dans d’autres conditions. Ceci explique pourquoi des bactéries ayant des métabolismes et des conditions de croissance opposés peuvent coexister dans un même site de la plaque (121).

La composition bactérienne varie donc à l’intérieur de la plaque dentaire et selon la nature de la plaque (supra ou sous gingivale).

D) Composition bactérienne de la plaque dentaire

De nouvelles techniques comme l’analyse de la séquence nucléotidique du gène de la sous-unité 16S des ARN ribosomaux ont permis d’identifier de nouvelles bactéries incapables de survivre avec les moyens de culture actuels. Ces bactéries représenteraient environ 50% de la totalité de la population bactérienne (86). Ces techniques ont permis de montrer que la flore sous-gingivale était très diversifiée, que la composition des plaques supra-gingivale et sous-gingivale était différente (121). De même, la composition de la plaque dentaire varie en fonction la pathologie (164).

Kolenbrander et ses collaborateurs ont schématisé l’agencement spatiotemporel du biofilm (Figure 7) (99). La plaque dentaire est constituée de colonisateurs précoces représentés à 60% par des Streptococci. Le reste est constitué par des Actinomyces, des Veillonella et des Neisseria (86). Cette première adhésion implique la liaison entre des composants de la salive adsorbés à la surface de la cavité buccale et les bactéries. Ces composants qui varient selon la composition de la surface (dent ou gencive) déterminent la composition du biofilm. La bactérie pionnière dépend donc de la nature des composants qui sont adsorbés à la surface de la muqueuse ou de la dent (164). Or, la structure de la plaque est elle-même dépendante de la bactérie pionnière car les associations entre les premières colonisatrices et les autres sont spécifiques. Ainsi, les bactéries du « complexe rouge » comme Porphyromonas gingivalis ou T. denticola, indicateurs cliniques des maladies parodontales sont rarement détectées en absence de bactéries d’autres complexes comme le complexe orange (Fusobacterium, Prevotella) (121).

La composition de la plaque dentaire évolue avec l’état pathologique de la gencive (164). La figure 8 montre qu’avec la progression de la maladie, on observe une diminution du pourcentage des bactéries à Gram positif tels Streptococci et Actinomycètes au profit de bactéries à Gram négatif et plus particulièrement de bâtonnets à Gram négatif (112).

DONNÉESBIBLIOGRAPHIQUES:LARELATIONHÔTE/BACTÉRIES

E) Interactions

La plaque dentaire n’est pas un ensemble figé. Environ 750 espèces bactériennes la constituent. La distribution des espèces n’est pas un hasard. Elle est représentative des besoins de chaque espèce. La cohabitation d’espèces différentes est possible (86, 98).

Les bactéries de la plaque dentaire sont capables de communiquer entre elles grâce à des molécules sécrétées diffusibles. Celles-ci régulent plusieurs propriétés physiologiques et de virulence importantes du biofilm.

Cette communication peut être synergique ou antagoniste (99). En ce qui concerne la synergie, l’interaction peut être métabolique, elle prendra la forme d’une coopération nutritionnelle ou/et d’une modification environnementale (détoxification de l’oxygène pour des anaérobies strictes). Le « Quorum sensing » est une autre forme de communication qui se fait par l’intermédiaire de petites molécules. C’est une communication intercellulaire qui contrôle l’expression génique des bactéries en réponse à la densité bactérienne. Ce système permet la coordination de la formation du biofilm et l’activation de facteurs de virulence (172). Les bactéries à Gram négatif utilisent des molécules homosérine lactone, celles à Gram positif, des peptides sécrétés comme le Competent Stimulating Peptide (CSP) (121). Il existe une molécule commune aux deux types bactériens, il s’agit de l’AutoInducer 2 (AI2) (99). Il peut y avoir des interactions antagonistes. Certaines bactéries sont capables de sécréter des bactériocines qui sont des peptides antimicrobiens générés par des bactéries contre d’autres bactéries qui y sont sensibles (32). Des bactéries peuvent entrer en concurrence vis-à-vis des besoins nutritionnels, d’autres génèrent du peroxyde d’hydrogène ou de l’acide lactique (180). Certaines bactéries sont donc en concurrence. Par exemple, Streptococcus cristatus inhibe la synthèse des ARNm de FimA codant pour une adhésine de P. gingivalis (86). Un autre exemple est celui de S. sanguinis et de A. actinomycetemcomitans. La première, colonisatrice précoce, gêne le développement de la deuxième, le moyen utilisé restant encore à déterminer (180). Ces observations montrent que ce n’est pas l’adhésion elle-même qui détermine la manière de se développer mais plutôt le contact inter-bactéries.

Différents types d’interactions peuvent exister entre les bactéries commensales et pathogènes. Une bactérie potentiellement pathogène peut être exclue d’une communauté si les récepteurs d’adhésion de cette dernière et les bactéries collaboratrices (coopération métabolique) sont absents de l’environnement. Si dans le cas contraire, la bactérie pathogène peut adhérer et s’appuyer sur des bactéries collaboratrices, alors l’infection ou la co-infection de l’hôte sera possible.

Il a été démontré en introduisant des souches de P. gingivalis dans la bouche de volontaires, qu’elles se fixaient préférentiellement au niveau de la plaque riche en