Propriétés antibactériennes envers Enteroco
ccus
faecalis et innocuité de quatre composés naturels et
de la nisine
: une étude in vitro
Mémoire
Eve Marcoux
Maîtrise en sciences dentaires - endodontie - avec mémoire
Maître ès sciences (M. Sc.)
Propriétés antibactériennes envers
Enterococcus faecalis et innocuité de 4 composés
naturels et de la nisine : une étude in vitro
Mémoire
Eve Marcoux
Sous la direction de :
Daniel Grenier, directeur de recherche
Philippe Gauthier, codirecteur de recherche
Résumé
À ce jour, aucun produit de désinfection endodontique possédant toutes les caractéristiques idéales n’a été développé. Ainsi, malgré les différentes stratégies de décontamination utilisées en clinique, certaines bactéries organisées sous forme de biofilm peuvent survivre et contribuer à la persistance de l'infection. De plus, certaines solutions actuellement disponibles démontrent un potentiel cytotoxique considérable si elles entrent en contact avec les tissus périapicaux. Le but de ce projet était d'étudier de nouvelles substances, dont la nisine, l'huile essentielle de cannelle et trois polyphénols dérivés de la réglisse (licochalcone A, licoricidine et glabridine) pour leurs propriétés antimicrobiennes envers
Enterococcus faecalis ainsi que leur biocompatibilité avec les cellules humaines. Des essais
de dilutions en microplaque ont été réalisés pour déterminer les propriétés antibactériennes des composés et leurs effets sur la formation de biofilm. L'interaction synergique entre les composés a été évaluée en utilisant la technique en damier. La viabilité du biofilm a été mesurée par un test de bioluminescence alors que la biocompatibilité et la prolifération cellulaire ont été déterminées avec un test colorimétrique mesurant la respiration cellulaire. L'huile de cannelle s'est avérée être la substance démontrant les meilleures propriétés antibactériennes envers E. faecalis. Tous les composés à l’étude ont entraîné une diminution de la formation de biofilm proportionnellement à la réduction de la croissance bactérienne. Des effets antibactériens synergiques entre la nisine et les autres produits ont également été observés contre E. faecalis. Enfin, aux concentrations efficaces contre E. faecalis, les produits ont démontré peu ou pas de cytotoxicité vis-à-vis trois lignées cellulaires d’origine buccale, à l’exception de l’huile essentielle de cannelle. Cette étude a permis d’apporter des évidences que la nisine, l'huile de cannelle et certains polyphénols dérivés de la réglisse, plus spécifiquement lorsqu'ils sont utilisés en association, peuvent représenter des molécules prometteuses pour la désinfection des canaux radiculaires.
Abstract
To date, no endodontic irrigating solution possessing all ideal characteristics has been developed. Thus, despite different existing decontamination strategies, some bacterial cells organized as biofilm can survive and contribute to the persistence of the infection. In addition, some currently available solutions demonstrate a considerable cytotoxic potential if forced into periapical tissues. The purpose of this study was to investigate new molecules, including nisin, cinnamon oil and polyphenols derived from licorice (licochalcone A, licoricidin and glabridin) for their antimicrobial properties against Enterococcus faecalis and their biocompatibility with human cells. Microplate dilution assays were performed to determine the antibacterial properties of the compounds and their effects on biofilm formation. The synergistic interaction between the compounds was evaluated using the checkerboard technique. The biofilm viability was measured by a bioluminescence assay while biocompatibility and cell proliferation were determined with a colorimetric test measuring cellular respiration. Cinnamon oil has been shown to be the most effective antimicrobial agent against E. faecalis. All compounds tested in the study caused a decrease of biofilm formation proportional to the reduction in bacterial growth. Synergistic antibacterial effects between nisin and other products have also been observed against E.
faecalis. Tested products demonstrated weak or no cytotoxicity towards three oral cell lines.
This study provides evidence that nisin, cinnamon oil and licorice-derived polyphenols, more specifically when used in association, may represent promising molecules for root canal disinfection.
Table
des matières
Résumé ... iii
Abstract ... iv
Liste des tableaux ... vii
Liste des figures ... viii
Liste des abréviations, sigles et symboles ... ix
Dédicace ... xi
Remerciements ... xii
Introduction ... 1
1 Chapitre 1 - Condition endodontique ... 3
1.1 Résistance intrinsèque à l’infection ... 3
1.2 Voies de pénétration et mécanismes d’agression ... 4
1.3 Déterminants écologiques ... 5
1.4 Mode de colonisation ... 6
2 Chapitre 2 - Pathogénèse de la parodontite apicale ... 7
2.1 Généralités ... 7
2.2 Facteurs de virulence ... 8
3 Chapitre 3 - Microbiologie de l’infection endodontique ... 9
3.1 Infection primaire ... 10
3.2 Infection secondaire et infection persistante ... 10
3.3 Infection extra-radiculaire ... 11
4 Chapitre 4 - Traitement des infections endodontiques ... 12
4.1 Instrumentation ... 12 4.2 Irrigation ... 13 4.2.1 Désinfection intra-canalaire ... 13 4.2.2 Rinçage final ... 15 4.3 Obturation ... 16 4.4 Médication intra-canalaire ... 17
5 Chapitre 5 - Facteurs contribuant à l’échec de la thérapie endodontique ... 17
5.1 Mécanismes de résistance des microorganismes ... 18
5.2 Limitation des stratégies thérapeutiques ... 19
5.3 Rôle d’Enterococcus faecalis ... 20
6 Chapitre 6 - Voies thérapeutiques alternatives ... 22
6.1 Polyphénols et huiles essentielles ... 22
6.1.1 Généralités ... 22
6.1.1.1 Polyphénols ... 22
6.1.2 Huiles essentielles ... 24
6.1.3 Effets connus en endodontie ... 27
6.2 Peptides antimicrobiens ... 28
6.2.1 Généralités ... 28
6.2.2 Nisine ... 29
7 Chapitre 7 - Problématique ... 32
7.1 Objectifs de recherche ... 32
7.2 Hypothèses de recherche ... 33
7.3 Pertinence ... 33
8 Chapitre 8 - Matériel et méthodes ... 34
8.1 Préparation des produits ... 34
8.1.1 Polyphénols ... 34
8.1.2 Huile essentielle ... 34
8.1.3 Nisine ... 34
8.1.4 Chlorhexidine ... 34
8.2 Conditions de croissance bactérienne ... 35
8.3 Détermination de la concentration minimale inhibitrice (CMI) et de la concentration minimale bactéricide (CMB) ... 35
8.4 Activité synergique ... 36
8.5 Formation du biofilm ... 38
8.6 Mortalité et désorption du biofilm ... 38
8.7 Conditions de culture cellulaire ... 39
8.7.1 Cellules souches de la papille apicale ... 39
8.7.1.1 Provenance ... 39
8.7.1.2 Préparation ... 39
8.7.2 Cellules épithéliales et fibroblastes ... 40
8.7.2.1 Provenance ... 40
8.7.2.2 Préparation ... 40
8.8 Biocompatibilité ... 40
8.8.1 Cellules souches de la papille apicale ... 40
8.8.2 Cellules épithéliales et fibroblastes ... 41
8.9 Prolifération des cellules souches de la papille apicale ... 42
8.10 Analyse statistique ... 43
9 Chapitre 9 - Résultats ... 44
9.1 Effets antimicrobiens ... 44
9.2 Activité synergique ... 44
9.2.1 Combinaisons des composés naturels ... 45
9.2.2 Combinaisons composés naturels avec la nisine ou la chlorhexidine ... 45
9.3 Effets sur la formation du biofilm ... 46
9.4 Effet sur la mortalité et la désorption du biofilm ... 49
9.5 Biocompatibilité cellulaire ... 50
9.6 Effet sur la prolifération cellulaire ... 52
10 Chapitre 10 - Discussion ... 54 Conclusion ... 61 Bibliographie / Médiagraphie ... 63 Annexe I ... 83 Annexe II ... 84 Annexe III ... 86 Annexe IV ... 93
Liste des tableaux
Tableau I. Espèces bactériennes les plus prévalentes dans les infections endodontiques ... 9 Tableau II. Rôles et caractéristiques de la solution d’irrigation optimale pour la désinfection
endodontique ... 15 Tableau III. Classification des huiles essentielles selon leurs principes actifs ... 26 Tableau IV. Classification et concentrations initiale et finale des composés à l’étude. ... 36 Tableau V. Concentration des molécules utilisées en combinaison pour les tests de viabilité
cellulaire (SCAP, B11 et HGF-1) et du biofilm (mortalité, désorption) d’E. faecalis. ... 39 Tableau VI. Concentration des composés utilisés seuls pour les tests de viabilité cellulaire (SCAP). ... 41 Tableau VII. Concentration des composés utilisés seuls pour les tests de prolifération cellulaire des SCAP. ... 42 Tableau VIII. Concentration des composés utilisés en combinaison pour les tests de prolifération cellulaire des SCAP ... 43 Tableau IX. Concentration minimale inhibitrice (CMI) et concentration minimale bactéricide (CMB) des divers composés envers E. faecalis. ... 44 Tableau X. Interactions entre les différents composés. Les données des différents essais individuels sont exprimées selon l’index FICI.. ... 45 Tableau XI. Effet des composés à l’étude sur la mortalité d’un biofilm pré-formé d’E. faecalis suivant un traitement de 30 min. ... 50 Tableau XII. Effet d’une combinaison des composés à l’étude sur la mortalité d’un biofilm pré-formé d’E. faecalis suivant un traitement de 30 min. ... 50 Tableau XIII. Concentrations maximales des composés seuls n’affectant pas la viabilité des SCAP ... 51 Tableau XIV. Concentrations maximales des combinaisons de composés n’affectant pas la viabilité des SCAP, des B11 et des HGF-1. ... 52 Tableau XV. Concentrations minimales des composés seuls entraînant une prolifération cellulaire des SCAP ... 53 Tableau XVI. Concentrations minimales des combinaisons de composés entraînant une prolifération cellulaire des SCAP lors d’une exposition de 72 h. ... 53
Liste des figures
Figure 1. Classification des polyphénols selon leur structure chimique. ... 23
Figure 2. Mécanismes d’action des huiles essentielles sur les bactéries ... 25
Figure 3. Mécanisme d’action de la nisine sur la membrane cellulaire bactérienne ... 30
Figure 4. Représentation schématisée des dilutions en microplaque à 96 puits. ... 35
Figure 5. Représentation schématisée des microplaques à 96 puits pour l’analyse des synergies selon la méthode en damier. ... 37
Figure 6. Formation du biofilm d’E. faecalis en présence des différentes concentrations des composés à l’étude. ... 46
Figure 7. Croissance relative et formation du biofilm d’E. faecalis en présence des différentes concentrations des combinaisons à l’étude.. ... 48
Liste des abréviations, sigles et symboles
A550 Absorbance à une longueur d’onde de 550 nanomètres
ANOVA Analyse de la variance
ATCC American Type Culture Collection
ATP Adénosine triphosphate
BHI Brain-heart infusion
Ca(OH)2 Hydroxyde de calcium
CHX Chlorhexidine
CMB Concentration minimale bactéricide
CMI Concentration minimale inhibitrice
Coll. Collaborateurs
DMEM Dulbecco’s modified Eagles’s medium
DO660 Densité optique à une longueur d’onde de 660 nanomètres
EDTA Acide éthylènediamine tétra-acétique
EGCG Épigallocatéchine-3-gallate
ELISA Enzyme-linked immunosorbent assay
FBS Sérum bovin fœtal
FDA U.S. Food and Drug Administration
G Gauge
GRAS Generally regarded as safe
h Heure(s)
HCl Acide hydrochlorique
HE Huile essentielle
K-SFM Keratinocyte serum-free medium
LPS Lipopolysaccharide
MEM Milieu essentiel minimal
min Minute
mL Millilitre
mM Milli-molaire
Moy. Moyenne
MTAD BioPure MTAD™ (Dentsply Sirona)
MTT ((3-(4,5-diméethylthiazol-2-yl)-2,5-diphéenyltétrazolium-bromide)
N Normale
NaOCl Hypochlorite de sodium
nm Nanomètres
PBS Tampon phosphate salin
pH Potentiel hydrogène
SCAP Cellules souches de la papille apicale
v/v Volume/volume
µg Microgramme
µL Microlitre
Dédicace
À ma famille et amis, pour leur support, leur patience et leur compréhension. Toutes les heures passées loin de vous auront su porter fruit…
Remerciements
La réalisation de ce projet de recherche n’aurait pu être possible sans la présence de personnes clés, qui ont su m’encadrer et me guider de façon consciencieuse.
Je tiens tout d’abord à remercier mon directeur de recherche, Dr Daniel Grenier, qui m’a accueilli chaleureusement au sein de son équipe de chercheurs au GREB (Groupe de Recherche en Écologie Buccale). Vous avez créé un environnement favorable à mon apprentissage, tout en guidant à merveille chacune des étapes de réalisation. Vos conseils, votre patience et votre rigueur ont permis une évolution graduelle et aisée de ce projet. Le support est un très grand moteur de motivation, élément que vous m’avez démontré dès le départ et tout au long de mon cheminement. Merci pour vos idées, votre écoute et pour nos discussions toujours très pertinentes.
Je veux également remercier toutes les personnes qui m’ont enseigné à travailler en laboratoire. Une mention spéciale à Geneviève LeBel qui m’a prise sous son aile afin de me guider au travers des nombreuses manipulations, la gestion des logiciels informatiques et des analyses statistiques. Merci à Katy Vaillancourt, Genevière LeBel, Marie-Pierre Morin et Amel Ben Lagha pour leur contribution significative aux résultats de cette étude. Katy a fourni des données importantes pour la formation de biofilm, Geneviève pour l’étude des activités synergiques, alors que Marie-Pierre et Amel ont fourni des résultats en culture cellulaire. Sans toutes ces personnes, le projet n’aurait pas pu être réalisé aussi rapidement et être aussi riche en contenu. Je remercie également tous les autres membres de l’équipe de Dr Grenier qui, de près ou de loin, m’ont conseillé et aidé : Jabrane Azelmat, Marie-Pier Veilleux, Bruno Haas et Philippe Bercier.
Je remercie également mes professeurs, Dr Philippe Gauthier et Dre Juliana Nascimento Santos, pour leurs conseils dans l’évaluation initiale de ce projet et pour avoir siégé parmi les membres du comité d’encadrement. Merci pour votre rigueur et votre engagement à la réalisation.
Je dois également remercier les organismes qui m’ont encouragé via un support financier. Merci à la Canadian Academy of Endodontics (CAE) pour le Canadian Academy
Laval pour le prix Gaston-Castilloux et les fonds couvrant les frais reliés à la participation aux congrès scientifiques. Merci également au Laboratoire de Contrôle Microbiologique (LCM) de l’Université Laval et au Laboratoire de Dr Daniel Grenier situé au GREB en tant que ressources financières principales pour la réalisation du projet de recherche. Je remercie finalement la CAE et l’American Association of Endodontists (AAE) pour m’avoir accordé un temps de tribune pour la présentation de mes résultats de recherche, lors des congrès scientifiques de Saint Andrews (Nouveau-Brunswick, 2017) et de Denver (Colorado, 2018), respectivement.
Introduction
La procédure d'irrigation effectuée au cours du traitement endodontique est considérée comme une étape clé, en particulier en ce qui concerne l'éradication des agents pathogènes endodontiques. Actuellement, il n'existe pas de solution d'irrigation possédant toutes les caractéristiques nécessaires à l’obtention d’une activité antimicrobienne optimale, tout en étant non agressive pour les tissus de l'hôte. Par conséquent, certaines espèces bactériennes peuvent potentiellement survivre et entretenir l’infection du système canalaire. Entre autres, l’espèce Enterococcus faecalis a été souvent isolée chez des cas de traitements
endodontiques échoués (1–3). Des études sur les facteurs de virulence d'E. faecalis ont
montré que ce cocci à Gram positif possède une résistance significative aux agents de désinfection canalaire et qu'il est capable de s'adapter à des conditions environnementales
hostiles (4–6).
Les polyphénols et les huiles essentielles existent dans une grande variété et sont des produits du métabolisme secondaire des plantes. L'un de leurs principaux rôles consiste
à assurer une protection contre les agents pathogènes envahissants (7). Leur utilisation en
dentisterie est un domaine d’intérêt majeur, principalement en raison de leurs propriétés
antimicrobiennes, anti-oxydantes et anti-inflammatoires (8). La nisine est une bactériocine à
large spectre d’activité produite par Lactococcus lactis avec diverses applications, telles que celle d’agent de conservation alimentaire et de molécule thérapeutique contre diverses
infections humaines (9–11). La molécule s'avère particulièrement efficace dans la destruction
de nombreuses bactéries à Gram positif (12).
Peu d’études ont évalué l'action antibactérienne de composés naturels contre
E. faecalis, quoique des résultats prometteurs ont souvent été obtenus (13,14). En raison de
leur faible toxicité et de leur biocompatibilité, les composés naturellement produits gagnent en popularité dans tous les domaines de la médecine et leur utilisation pourrait être favorisée
en endodontie (15).
Ainsi, dans notre étude, il a été décidé d’évaluer l’applicabilité éventuelle de composés naturels et de la nisine dans le schéma de la désinfection en regard de leur potentiel antimicrobien et, éventuellement, de pallier aux inconvénients des solutions d’irrigation
actuelles. La première partie de l’introduction traitera en profondeur du modèle de l’infection endodontique afin de souligner sa complexité et les mécanismes exacts qui la régulent. Les moyens actuels de traitement seront décrits pour exposer les défis rencontrés, ainsi que les forces et faiblesses de chacun. De plus, les facteurs contribuant à l’échec de la thérapie seront abordés. Ces éléments permettront de mieux comprendre les aspects qui nécessitent plus de recherche. Finalement, une revue des polyphénols, des huiles essentielles et de la nisine quant à leur origine, leur mécanisme d’action, et leur effets connus dans le domaine de l’endodontie permettra d’introduire certaines des connaissances actuelles disponibles jusqu’à présent et de justifier leur utilisation dans notre étude.
1 Chapitre 1 - Condition endodontique
La cavité buccale est l’environnement où l’on retrouve la flore microbienne la plus complexe du corps humain (16). Pourtant, dans des conditions normales, les différents tissus qui la composent existent à l’état sain. Ceci s’explique par le fait qu’un équilibre s’établit entre les facteurs bactériens agressants et les mécanismes de protection intrinsèques et extrinsèques de l’hôte. Ainsi, le développement d’une pathologie buccale, quelle qu’elle soit, résulte d’un déséquilibre de l’homéostasie. L’infection de l’endodonte en est un exemple et relève de la pénétration des microorganismes au sein du système canalaire via des portes d’entrées d’origine diverses (carie, fissure, tubulis dentinaires, restauration défectueuse, etc.). L’inflammation pulpaire est l’un des premiers signes du dérangement de cet équilibre et la présence des bactéries en relation avec son développement a été observée au microscope il y a plus d’un siècle par le dentiste américain W.D. Miller (17). Kakehashi et collab. (18) ont par la suite mis en évidence que la mort ou la nécrose complète des cellules pulpaires ne pouvait pas se produire et conduire à la destruction subséquente des tissus périapicaux environnant en l’absence de microorganismes pathogènes. Ces premiers constats ont servi de point de départ à de nombreuses recherches ultérieures pour tenter d’expliquer les divers mécanismes menant au développement des infections endodontiques.
1.1 Résistance intrinsèque à l’infection
L’infection du système canalaire diffère des autres maladies infectieuses pouvant survenir dans la cavité buccale car elle se développe dans un espace fermé et initialement isolé des tissus environnants (19). En situation normale, la constitution du complexe pulpo-dentinaire offre plusieurs éléments de protection contre le microbiote de l’environnement externe. Principalement, l’émail et le cément servent de barrière physique initiale à la pénétration des microorganismes. Lorsqu’une brèche à leur intégrité survient, la couche de dentine sous-jacente devient exposée à une agression bactérienne. La dentine est un composite hétérogène poreux et semi-perméable compte tenu de la présence de tubulis dentinaires, des canaux coniques microscopiques traversant toute son épaisseur et contenant les prolongements cellulaires odontoblastiques baignés dans un fluide. La configuration de la dent influence le degré d’entassement des tubulis; ce qui explique une variation
décroissante de leur densité à partir de la pulpe (65 000 par mm2) vers la surface externe (15 000 par mm2). Leur diamètre moyen initial à partir de la paroi pulpaire (~ 2.5 µm) diminue également graduellement en direction de la jonction énamo-dentinaire (~ 0.9 µm) (20,21).
Même si la dimension de la plupart des cellules bactériennes est inférieure au diamètre externe des tubulis, soit entre 0,2 à 0,7 µm (22), l’invasion des microorganismes via la dentine exposée ne se fait pas instantanément. La pulpe vitale constitue un second mécanisme de protection majeur; elle influence la perméabilité dentinaire en créant un mouvement de fluides de l’intérieur des tubulis vers l’extérieur et qui est associé à une extravasation de protéines plasmatiques (albumine, fibrinogène) en réponse à des stimuli nocicepteurs (23). Également, elle constitue une source importante de composantes du système immunitaire (immunoglobulines, système du complément et autres) (24,25). Ces éléments peuvent retarder considérablement la pénétration intra-tubulaire des microorganismes. La variation de l’épaisseur et du degré de minéralisation de la dentine selon l’âge et les facteurs agressants externes vont également influencer le degré de perméabilité de la dentine (21). Ainsi, l’exposition des tubulis dentinaires ne constitue pas une voie majeure pour l’infection pulpaire, tant et aussi longtemps que l’épaisseur ou la perméabilité de la dentine n’est pas significativement affectée et/ou que la dent demeure vitale.
1.2 Voies de pénétration et mécanismes d’agression
Si les microorganismes ne sont normalement pas en mesure d’envahir facilement le système canalaire via les tubulis dentinaires, d’autres voies de pénétration doivent nécessairement exister pour induire l’infection des tissus endodontiques. Plusieurs portes d’entrée menant à une exposition directe ou indirecte de la pulpe sont reconnues; les lésions carieuses, les fêlures et fractures traumatiques, les procédures opératoires ou l’exposition de canaux latéraux par le développement de poches parodontales profondes (26,27). La conséquence de ces événements est le développement d’une inflammation pulpaire (pulpite) (28). Dans les situations de lésions carieuses n’exposant pas la pulpe directement, on retrouvre la présence de bactéries non-motiles dans les tubulis dentinaires. Leur progression dans ces tubulis est dépendante d’une division cellulaire répétée et/ou de la pression hydrostatique induite par la mastication (29). Plus la lésion carieuse est profonde, plus
l’épaisseur de la dentine et ses fonctions protectrices sont réduites. La diffusion des toxines et sous-produits bactériens est alors facilitée et peut initier une réponse inflammatoire au niveau de la pulpe (30).
L’évolution ultérieure de l’état pulpaire, peu importe le mode d’agression, va être conséquente de l’intensité et de la durée de l’agression. Laissée non traitée, l’inflammation va conduire à la formation locale de zones nécrotiques qui vont éventuellement s’étendre, jusqu’à impliquer la totalité du tissu pulpaire (26).
Toutefois, la nécrose pulpaire peut être aseptique et être la conséquence du dépassement des limites de tolérance tissulaire. Cette situation peut suivre un traumatisme important laissant la couronne d’une dent intacte (luxation, avulsion et autre). Elle peut également être induite par des agressions iatrogènes mécaniques, thermiques, hydrauliques et/ou chimique (26). Néanmoins, ces espaces nécrotiques deviendront inévitablement infectés via les tubulis dentinaires dépourvus des systèmes de défense procurés par la pulpe vitale, peu importe l’épaisseur de la dentine résiduelle (27).
1.3 Déterminants écologiques
Même si tous les microorganismes de la cavité buccale partagent la même opportunité à pénétrer et à infecter l’endodonte (31–34), seulement certaines espèces en sont réellement capables étant donné l’environnement particulier du système canalaire (35). Autrement dit, chaque infection endodontique est unique et varie selon les voies de pénétration et les modèles d’agression. Les bactéries sont les agents pathogènes les plus souvent isolés des infections endodontiques, même si quelques champignons, archébactéries et virus ont pu être mis en évidence (36–38).
Plusieurs déterminants vont donc influencer la composition de la flore bactérienne endodontique. Les microorganismes colonisateurs peuvent avoir été impliqués dans les premières étapes de l’inflammation et de la nécrose ou peuvent avoir pénétrés secondairement à ces événements (39,40). Les bactéries de première ligne, dites pionnières, ont survécu à l’attaque de la défense de l’hôte et ont acquis les nutriments pour demeurer viables. Avec le temps et le changement d’environnement, une population de bactéries opportunistes prendra avantage de la perte de vitalité pulpaire et, conséquemment des
mécanismes de protection. Plus l’infection progresse, plus le microbiote devient structuré et sa composition va souvent différer des stades précoces (27). Par ailleurs, il est attendu que certaines bactéries pionnières ne participent plus au consortium de la maladie avancée (39). De façon générale, plusieurs facteurs vont faire en sorte que certaines espèces vont survivre ou non dans l’endodonte. Ces derniers sont, entre autres, le caractère de l’invasion (aigu ou chronique), les différents phénomènes d’adhésion, de co-aggrégation, de compétition ou de coopération entre les espèces, les ressources nutritives disponibles, les facteurs physico-chimiques environnantaux (pH, humidité, température, disponibilité de l’oxygène), l’emplacement des microorganismes dans le canal ainsi que la capacité de défense de l’hôte (19,40,41).
1.4 Mode de colonisation
Une caractéristique importante de l’envahissement bactérien au niveau du système canalaire est la formation d’un biofilm (42). Malgré le fait que certaines bactéries planctoniques en suspension dans une phase fluide puissent être observées dans le canal, la majorité vont plutôt s’attacher solidement aux parois dentinaires (39). Cette stratégie, développée par les bactéries pour survivre à l’environnement hostile de l’endodonte, offre un milieu protecteur qui permet un certain niveau d’homéostasie et de stabilité (36,43). Le biofilm est constitué à 85 % (v/v) d’une matrice extracellulaire de polysaccharides, d’ADN et de protéines, et à 15 % (v/v) de micro-colonies bactériennes qui en font la synthèse (44,45). Leur arrangement spatial spécifique permet un échange avec le milieu via des canaux aqueux (water channels), par la circulation et l’aquisition de nutriments, de molécules signal, et de produits génétiques ou microbiens (46,47).
Une adhésion initiale des bactéries à la surface des parois du système canalaire est essentielle à la formation du biofilm. Cette adhésion est spécifique et dépend de certains récepteurs cellulaires retrouvés chez les bactéries pionnières. Des liens s’établissent avec les protéines de l’hôte mais également avec d’autres bactéries (phénomène de co-agrégation) (48). Le biofilm devient alors une structure complexe comprenant plusieurs populations bactériennes stratégiquement positionnées pour exercer des interactions métaboliques maximales (49,50). Les bactéries vont être en mesure d’agir collectivement en groupe via un système sophistiqué de communication intercellulaire, appelé le quorum
sensing. Il implique la production de molécules signal (phéromones bactériennes ou autoinducers) en réponse à des changements de densité des populations cellulaires (51,52).
Ainsi, l’homéostasie du système entier peut être conservé via des changements induits au niveau des taux de croissance et des modulations au niveau de l’expression de gènes, de la production de protéines et/ou des facteurs de virulence. En comparaison avec leurs équivalents planctoniques, les espèces bactériennes organisées en biofilm vont adopter un phénotype radicalement différent (53). L’ensemble de ces interactions et mécanismes ont un but commun, protéger les bactéries contre le système immunitaire, les stress environnementaux et l’agression des autres microorganismes (49). D’ailleurs, l’organisation des biofilms résulte en une pathogénicité globale augmentée; celui-ci est donc considéré comme un facteur de virulence en soi. Brook (54) avait d’ailleurs suggéré que les abcès étaient des exemples d’infections poly-microbiennes où chaque organisme, considéré individuellement, ne peut causer la maladie alors que leur regroupement permet une synergie pathogénique.
2 Chapitre 2 - Pathogénèse de la parodontite apicale
2.1 Généralités
Une destruction inflammatoire des tissus périapicaux (os, ligament parodontal, cément) peut se produire suite à l’envahissement du système canalaire par les microorganismes. Le terme diagnostic de parodontite apicale désigne cette agression tissulaire. Elle se caractérise radiologiquement par le développement d’une zone radioclaire à l’apex de la dent affectée. Elle est donc la conséquence visible de l’infection de l’endodonte. Les éléments décrits jusqu’à présent ont fait état des différents défis que les microorganismes doivent surpasser avant de pouvoir coloniser le système canalaire; traverser la dentine et résister aux mécanismes de protection de l’hôte, envahir la pulpe, acquérir les nutriments et compétitionner avec les autres espèces microbiennes du même environnement. Néanmoins, pour engendrer le développement d’une parodontite apicale, les bactéries doivent s’accumuler en quantité suffisante et atteindre une densité minimale requise à l’établissement d’un déséquilibre (39). Ceci leur permet de résister aux mécanismes de défense provenant des tissus périapicaux et d’induire, directement ou indirectement via différents facteurs de
virulence, une réponse inflammatoire et une destruction tissulaire. La charge requise pour engendrer la pathologie est variable et est dépendante de la susceptibilité de l’hôte (sujet sain vs immunodéprimé) (39). Ainsi, il existe des stratégies développées par les bactéries pour coloniser l’espace et y survivre, et d’autres, pour induire des dommages.
2.2 Facteurs de virulence
Les changements inflammatoires périapicaux sont la conséquence de la confrontation entre les microorganismes pathogènes et les mécanismes de défense de l’hôte présents localement. Ces altérations tissulaires peuvent être notables très tôt et avant même que la nécrose pulpaire induite par les bactéries soit complète et que ces dernières aient colonisé l’extrémité apicale du système canalaire (55). Ce phénomène est dépendant des différents facteurs bactériens de virulence, responsables du comportement pathogénique d’une bactérie. En effet, plusieurs composantes structurelles ou toxines bactériennes peuvent être relâchées et entraîner des dommages de façon directe ou indirecte aux tissus. La tentative des cellules protectrices de l’hôte à contrôler les agents infectieux va également résulter en une destruction tissulaire collatérale (39).
Les lipopolysaccharides (LPS), des endotoxines présentes sur la membrane externe des bactéries à Gram négatif, se retrouvent parmi les facteurs de pathogénicité les plus étudiés. Ces constituants de surface possèdent de nombreux effets pro-inflammatoires et sont responsables de la résorption osseuse péri-apicale, notamment en induisant la libération de médiateurs inflammatoires par les cellules de l’hôte, soit l’interleukine-1-alpha (IL-1𝛼), le facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-𝛼), et les métalloprotéinases matricielles (MMPs) (56). Les bactéries à Gram positif possèdent quant à elles des constituants de surface qui sont relâchés lors de la lyse cellulaire, tel que de l’acide lipotéichoïque (LTA) et le peptidoglycane. De plus, ces molécules vont induire la sécrétion de diverses cytokines et prostaglandines par les cellules de l’hôte (57,58). Certains produits (exotoxines, déchets métaboliques, protéines extracellulaires, radicaux libres et enzymes) peuvent être sécrétés ou libérés par les bactéries pour causer un dommage direct aux tissus ou à la matrice intercellulaire de l’hôte (59–61). Également, d’autres facteurs peuvent jouer un rôle dans l’adhérence et la formation de biofilms (fimbriae) (62) ou dans la protection des bactéries contre l’action phagocytaire des cellules immunitaires (capsule, variation des antigènes de
surface et autres) (63). La parodontite apicale est le résultat d’une interaction orchestrée des différents microorganismes n’ayant pas individuellement la capacité intrinsèque d’induire tous les événements impliqués dans la pathogénèse. Le processus, qui est multifactoriel, exige donc un effet synergique ou additif des mécanismes de virulence et une activité de l’hôte en réponse à l’agression (27).
3 Chapitre 3 - Microbiologie de l’infection endodontique
Tel que précédemment décrit, l’infection endodontique résulte d’un microbiote hétérogène, représenté essentiellement par neuf principaux phyla bactériens. Il s’agit des Firmicutes, Actinobactéries, Fusobactéries et Bacteroides, et dans une moindre proportion, les Protéobactéries, Spirochètes, Synergistes, TM7 et SR1 (Tableau I) (36,64).
Tableau I. Espèces bactériennes les plus prévalentes dans les infections endodontiques. (Adapté de Siqueira et Rôças (36))
Phylum bactérien Espèces représentatives les plus communes
Firmicutes Dialister spp., Filifactor alocis, Parvimonas micra, Pseudoramibacter
alactolyticus, Enterococcus faecalis, Eubacterium spp., Mogibacterium spp., Streptococcus spp., Lachnospiraceae spp.,Veillonella parvula, Lactobacillus spp., Catonella morbi, Gemella morbillorum, Selenomonas spp., Peptostreptococcus spp.
Actinobactéries Actinomyces spp., Olsonella uli, Propionibacterium acnes, Propionibacterium
propionicum, Slackia exigua
Fusobactéries Fusobacterium nucleatum
Bacteroides Porphyromonas endodontalis, Tannerella forsythia, Porphyromonas gingivalis,
Prevotella spp., clone X083
Protéobactéries Eikenella corrodens, Campylobacter rectus, Campylobacter gracilis
Spirochètes Treponema denticola, Treponema socranskii, Treponema maltophilum,
Treponema parvum
Synergistes Clone BA121, clone W090
TM7 Clone 1025
SR1 Clone X112
Traditionnellement, la méthode utilisée pour identifier les microorganismes consistait en l’échantillonnage direct des sites infectés et la culture microbienne. Toutefois, ces procédures ne sont pas sans limitations; elles ne permettent pas la croissance de toutes les espèces étant réellement présentes dans le système canalaire (65). Plus récemment, la
biologie moléculaire, via l’identification génomique, a substantiellement amélioré l’habileté à obtenir une description plus réaliste du microbiote (36). Jusqu’à maintenant, la combinaison de ces méthodes a permis d’identifier plus de 400 espèces bactériennes différentes isolées à partir de divers systèmes canalaires infectés (36). La grande majorité sont des coques ou des bacilles anaérobies stricts ou facultatifs (40,66). Même si les bactéries sont les microorganismes les plus représentés dans les infections endodontiques, il n’est pas impossible d’y retrouver des champignons, notamment Candida albicans (67) ou même certains virus (Epstein-Barr et cytomégalovirus) (68). Rappelons toutefois que la flore de l’endodonte est influencée par plusieurs facteurs et est modifiée en conséquence. En plus des déterminants écologiques précédemment mentionnés, le type d’infection endodontique favorise la présence de certaines espèces par rapport à d’autres.
3.1 Infection primaire
L'infection primaire est causée par les microorganismes qui envahissent initialement la pulpe et qui la colonisent (36). Aucune espèce bactérienne spécifique n’a pu être associée à ce type d’infection. En fait, son étiologie est hétérogène et varie beaucoup d'un individu à l'autre (36,69,70). Elle est caractérisée par la présence de 10 à 30 espèces bactériennes (103 à 108 cellules) par canal, la majorité étant des anaérobes stricts ou facultatifs à Gram négatif. Le pourcentage des bactéries à Gram positif est beaucoup moindre (36,69,71). Les phyla retrouvées en grande majorité sont les Firmicutes, suivies par les Bacteroidetes et les Actinobactéries (36). Parmi les genres souvent identifiés, on retrouve Prevotella et
Porphyromonas (bactéries à pigmentation noire), Treponema et Dialister. Les espèces telles Tannerella forsythia, Fusobacterium nucleatum et Propionibacterium propionicum sont
également souvent isolées (36,64). Les multiples combinaisons bactériennes vont jouer un rôle dans le développement, la progression et la sévérité de la pathologie.
3.2 Infection secondaire et infection persistante
L’infection dite secondaire est causée par la réintroduction de microorganismes dans le système canalaire après que celui-ci ait été décontaminé (72). Elle est donc caractérisée par la présence d’espèces qui étaient absentes lors de l'infection initiale (36,73). Ces dernières ont le potentiel de pénétrer le système canalaire à tout moment, soit durant ou après la
désinfection endodontique si le scellement de l’endodonte n’est pas étanche et qu’une communication avec l’environnement buccal subsiste (36,64).
L’infection persistante est quant à elle généralement associée à des bactéries qui étaient présentes au moment de l'infection primaire mais qui ont résisté au traitement (72). La présence d’une espèce isolée au moment du retraitement endodontique mais qui était absente au moment de l’obturation canalaire initiale permettrait théoriquement de distinguer l’infection secondaire de l’infection persistante. Dans les faits, ces deux types d’infections sont impossible à distinguer cliniquement (36). À tout le moins, il en résulte un échec de la thérapie endodontique initiale, par l’apparition ou la persistance d’une lésion périapicale.
La diversité des espèces est variable. Alors que les espèces à Gram négatif sont habituellement éliminées par la thérapie endodontique (36,74), ce sont les bactéries à Gram positif qui prédominent dans les infections secondaires ou persistantes (36). Toutefois, une variabilité dans le nombre d’espèces présentes semble aussi dépendre de la qualité du scellement canalaire. Lorsqu’il est adéquat, un nombre limité de microorganismes est identifié, soit de 1 à 5 espèces (102 à 105 cellules) par canal. Dans le cas d’une obturation insatisfaisante, on peut retrouver jusqu'à 30 espèces par canal, soit le même nombre que dans le cas d’une infection primaire (2,36,75,76). Les espèces identifiées en plus grande majorité sont des anaérobes facultatifs représentés par les Firmicutes, les Protéobactéries et les Actinobactéries (36). Enteroccocus faecalis constitue l’espèce la plus souvent isolée des infections persistantes, quoique des espèces comme Propionibacterium acnes,
P. propionicum, Actinomyces naeslundii, Prevotella intermedia, Streptococcus mitis, F. nucleatum et même Candida albicans ont également été isolées (76,77). Les différentes
combinaisons bactériennes peuvent jouer un rôle critique dans l'échec des traitements. 3.3 Infection extra-radiculaire
L’infection extra-radiculaire réfère à l'invasion et à la prolifération des tissus périapicaux par les microorganismes (36,72,78,79). Alors que la majorité des infections extra-radiculaires sont dépendante de la présence d’une infection intra-radiculaire (73,78,79), il existe des rares situations où elles peuvent subsister seules (42,80). Elle sont d’ailleurs souvent associées à des lésions symptomatiques (42). L’actinomycose en est un bon exemple;
elle est causée par des espèces du genre Actinomyces, capables d’adhérer via leurs fimbriae aux débris tissulaires d’hydroxyapatite et d’exprimer leur potentiel pathogène une fois extrudés dans les tissus périapicaux (81,82). Souvent, les bactéries se retrouvant dans les tissus périapicaux sont détruites par les cellules immunitaires de l’hôte. Toutefois, il existe des situations où elles sont en mesure d’y survivre et d’y proliférer grâce à la formation d’un biofilm protecteur à la surface radiculaire externe (42,83). Dans cette situation, la thérapie endodontique, même adéquatement réalisée, ne permettra pas d’éliminer les microorganismes présents à l’extérieur du système canalaire et n’entraînera pas la guérison des tissus périapicaux. Un traitement chirurgical, comprenant le débridement local de la lésion, va d’ailleurs souvent être nécessaire pour corriger la situation. Dans une étude, Sunde et collab. (84) ont réussi à isoler de 11 à 34 espèces par lésion extra-radiculaire. Les espèces retrouvées en grande majorité sont les Firmicutes, les Bacteroides et les Protéobactéries (36). Parmi les bactéries souvent isolées, on retrouve plusieurs espèces du genre Actinomyces (Actinomyces israelii, Actinomyces naeslundii, A. odontolyticus, A. viscosus), P. acnes,
P. propionicum, Porphyromonas gingivalis, Prevotella oralis, P. intermedia, Parvimonas micra et F. nucleatum (36).
4 Chapitre 4 - Traitement des infections endodontiques
L’objectif fondamental de la thérapie endodontique vise à créer un environnement favorable à la guérison de la parodontite apicale ou de prévenir son développement (85). Le traitement vise donc à réduire significativement la charge bactérienne sous le minimum requis pour induire une infection ainsi que de maintenir ce taux critique (86–89). Des procédures de désinfection mécaniques et chimiques sont combinées au scellement étanche du système canalaire afin de rétablir le niveau d’homéostasie compatible avec un état sain. 4.1 Instrumentation
La désinfection débute avec l’utilisation de différents systèmes de limes conçus pour être manipulées dans l’espace confiné que constitue le système canalaire. On reconnaît à H. Schilder (1974) la définition classique des objectifs principaux de l’instrumentation (90). L’instrumentation devrait permettre l’élimination des tissus durs et mous infectés, respecter
l’anatomie et l’intégrité des structures radiculaires, créer l’espace suffisant pour l’introduction des solutions désinfectantes jusque dans les parties les plus apicales des canaux et permettre le placement subséquent d’une obturation étanche (91). Essentiellement, le rôle des instruments dans la désinfection est purement d’ordre mécanique. Toutefois, il n’existe pas encore de système permettant d’épouser parfaitement la paroi irrégulière des canaux radiculaires, ou pouvant pénétrer les multiples isthmes, deltas et canaux accessoires également présents (92–94). De plus, le frottement des limes sur les parois génère l’accumulation de matière, généralement désignée par le terme de boue dentinaire (95). Cette boue, en plus d’être une source de tissus et de débris infectés, a le potentiel de bloquer l’entrée des tubulis. Ces derniers sont de potentiels réservoirs de microorganismes et de leurs irritants (96). L’ajout de l’irrigation dans le protocole de la thérapie endodontique est essentielle pour pallier aux limitations de l’instrumentation et permet d’élargir le spectre de la désinfection.
4.2 Irrigation
L’irrigation canalaire joue un rôle significatif dans le succès du traitement de canal puisqu’elle permet d’atteindre certains endroits non touchés par l’action mécanique des instruments. Les solutions d’irrigation assurent des rôles d’ordre mécanique, chimique et biologique. L’action mécanique dérive du fait que le passage des solutions va permettre la suspension des débris afin de faciliter leur évacuation. Le rôle chimique est assumé par les agents qui entraînent la dissolution de la matière organique et/ou inorganique. Finalement, l’irrigation possède une composante biologique très importante lorsqu’elle est en mesure de fournir une activité antimicrobienne (97).
4.2.1 Désinfection intra-canalaire
Idéalement, une solution d’irrigation intra-canalaire optimale devrait être en mesure de présenter les trois grandes propriétés précédemment décrites. Dans les faits, aucun produit actuellement disponible sur le marché n’a encore réussi à démontrer toutes les caractéristiques d’une solution idéale (voir Tableau II) (98). L'hypochlorite de sodium (NaOCl), à des concentrations entre 0,5 et 6 %, est l'un des agents les plus couramment utilisés, car il peut dissoudre la matière organique, tout en exerçant une forte action
désinfectante (99–101). Essentiellement, les ions de chlorine relâchés en réaction avec le milieu vont inhiber les enzymes bactériennes et conduire à la perte d’intégrité des membranes cytoplasmiques (102). Le NaOCl va également affecter la synthèse d’ADN et la production d’ATP au sein de la cellule (103). Cependant, le NaOCl n’a aucun effet sur les débris ou tissus à composante inorganique (99). De plus, l’ensemble de ses propriétés sont auto-limitantes et l'efficacité dépendra d'une série de facteurs (concentration du produit, agitation, température, viscosité, molécules actives libres, et autres) (104). Plusieurs rapports de cas ont également montré que l'extrusion de NaOCl au-delà du foramen apical ou à travers une perforation peut conduire à des complications étant donné son fort potentiel cytotoxique, passant de problèmes mineurs à des dommages tissulaires sévères (105).
La chlorhexidine (CHX) représente un autre agent antimicrobien d’intérêt pour l’irrigation endodontique. Son spectre d’action est large (Gram positif, Gram négatif, champignons), quoique la nature cationique de la CHX lui confère un potentiel d’action plus favorable auprès des bactéries à Gram positif (106). En effet, son mode d’action est principalement attribué à sa capacité à se lier électrostatiquement aux surfaces externes chargées négativement des microorganismes, afin de les endommager et de les rendre perméables (107,108). Conséquemment, la molécule de CHX va pénétrer la cellule et entraîner la précipitation des constituants du cytoplasme (107). Toutefois, son efficacité bactériostatique (inhibition de la multiplication des cellules) ou bactéricide (mort cellulaire) va dépendre de la dose et du pH environnant (107). La substantivité, soit la persistance de l’effet à long terme, est une autre des propriétés avantageuses de la CHX. En effet, selon le temps d’exposition et la concentration, les molécules de CHX peuvent être absorbées par les cristaux d’hydroxyapatite des dents et être relâchées sur le long terme (109). Basé sur l’action antimicrobienne, les études n’ont pas réussi à démontrer la supériorité du NaOCl ou de la CHX de façon concluante (110). Aux concentrations généralement utilisées (entre 0,2 et 2 %), la CHX semble être peu toxique pour les cellules humaines (111). Toutefois, un désavantage important qui n’encourage pas le remplacement du NaOCl par la CHX pour l’irrigation routinière est son incapacité à dissoudre la matière organique (112). Dans l’ensemble, les limitations rencontrées par ces solutions d’irrigation doivent être corrigées afin de permettre une désinfection optimale. Ainsi, il est commun de recourir à des produits chélateurs pour éliminer la boue dentinaire et autres débris inorganiques.
Tableau II. Rôles et caractéristiques de la solution d’irrigation optimale pour la désinfection endodontique. (Adapté de Haapasalo et collab. (98))
Rôle Caractéristique
Mécanique Action nettoyante
Réduction de la friction des instruments
Amélioration de la coupe de dentine par les instruments Contrôle de la température lors de l’instrumentation Pénétration adéquate au sein du système canalaire Détachement du biofilm
Chimique Dissolution de la matière organique et inorganique
Détachement du biofilm
Aucune réaction négative avec les autres matériaux dentaires
Biologique Élimination (mort) des microbes planctoniques
Élimination (mort) des microbes organisés en biofilm Non toxique pour les tissus périapicaux
Non allergène
Ne fragilise pas la dentine
4.2.2 Rinçage final
Au terme de l’instrumentation, exécutée conjointement avec l’irrigation intra-canalaire, il est recommandé d’effectuer un rinçage final pour déloger la boue dentinaire accumulée. Les arguments en faveur de son élimination sont basés sur le fait qu’elle contient des tissus nécrotiques, des bactéries et leurs sous-produits (96). L’environnement est donc potentiellement favorable à la survie et la prolifération des bactéries suite au traitement. La boue dentinaire peut également empêcher la pénétration optimale des solutions désinfectantes à l’intérieur des tubulis dentinaires et/ou compromettre le scellement adéquat des canaux (96).
Les agents recommandés pour l’élimination de la boue dentinaire ou autre débris inorganiques sont ceux possédant un pouvoir chélateur. La chélation est un processus physico-chimique au cours duquel un produit va se lier à des cations métalliques. Appliqué à l’endodonte, cette réaction conduit à la déminéralisation des parois dentinaires. L’acide éthylènediamine tétra-acétique (EDTA) ou l’acide citrique sont tous deux des agents considérés pour cette action (97,98). L’EDTA est plus fréquemment utilisé car l’acide citrique est reconnu pour être plus agressif et causer une érosion plus importante lorsqu’il
précède l’irrigation avec le NaOCl (113). L’EDTA va lier les atomes de Ca2+ et de Fe3+ pour permettre un délogement de la boue dentinaire, mais va également exercer une certaine action sur le détachement du biofilm bactérien (97). De plus, l’EDTA a la capacité de s’attaquer aux ions métalliques de la membrane externe des bactéries à Gram négatif, conduisant au détachement des protéines et à l’affaiblissement des cellules (97,114). Même si cette propriété ne confère pas une action antimicrobienne efficace à l’EDTA, elle a néanmoins le potentiel de faciliter la pénétration et l’action des autres produits désinfectants (115).
Certaines solutions disponibles sur le marché ont tenté de combiner les avantages des produits chélateurs avec ceux des produits antimicrobiens. C’est le cas du bioPure MTAD™ et du QMix™. Le premier est un mélange d’acide citrique, de doxycycline (antibiotique) et de Tween-80 (détergent). Le deuxième est quant à lui un produit de la combinaison d’EDTA, de chlorhexidine et de Triclosan (détergent) (98). Ces constituants permettent respectivement la déminéralisation, la désinfection et l’émulsification de la matière contenue dans le système canalaire. Malgré une combinaison intéressante, les deux solutions ont échoué à démontrer une activité antimicrobienne à des niveaux requis pour la désinfection canalaire (116,117). Ainsi, ces agents doivent pour le moment demeurer des produits d’irrigation finale, utilisés après la désinfection avec le NaOCl au préalable.
4.3 Obturation
Jusqu'à présent, aucun des protocoles de traitement disponibles ne permet d'obtenir une stérilité absolue du système canalaire (40). Tel que mentionné, l’objectif est donc de diminuer la charge bactérienne sous son seuil de virulence. Afin de prévenir la prolifération des bactéries résiduelles, le système canalaire doit être obturé afin de les emprisonner et de rendre l’environnement non-favorable pour leur prolifération (118). Le rôle du scellement est également de créer une barrière avec les fluides tissulaires périapicaux afin de limiter l’accès des microorganismes à une source potentielle de nutriments (119). L’obturation canalaire adéquate et la restauration étanche de la structure coronaire sont les dernières étapes requises pour le succès de la thérapie (120,121).
4.4 Médication intra-canalaire
Lorsque l’ensemble des étapes du traitement endodontique ne peuvent être complétées dans la même séance, le système canalaire doit être « scellé » temporairement afin d’empêcher les microorganismes résiduels de proliférer (122,123). Ainsi, une médication est placée dans les canaux afin de créer cette barrière physique et de permettre un certain niveau de désinfection supplémentaire. En général, l’hydroxyde de calcium (Ca(OH)2) est le médicament de choix et il est utilisé sous forme de pâte (91). Le Ca(OH)2 est un agent alcalin et est donc un antiseptique à large spectre. Son mode d’action est lent et repose principalement sur la dénaturation des protéines de la membrane plasmatique des bactéries par l’action des ions hydroxyles (124). Le médicament a également comme avantage de pouvoir inactiver l’activité biologique des LPS en hydrolysant leur composante lipidique toxique, et ainsi diminuer leurs effets sur la résorption osseuse (125,126). La CHX, sous forme de gel, a également été proposée étant donné son pouvoir de substantivité. Son efficacité a été démontrée comme étant au minimum similaire au Ca(OH)2 (127). Un inconvénient de son utilisation provient du fait que tout résidu de CHX laissé dans le canal peut conduire à la formation d’un précipité orangé potentiellement toxique s’il est mis en contact avec le NaOCl (128). La nature de ce précipité demeure sujet de controverse (128,129) mais sa présence peut interférer avec le scellement de l’obturation canalaire (91,130). Globalement, les différentes solutions disponibles sur le marché pouvant servir de médication intra-canalaire ont toutes échouées à rendre le système canalaire stérile même si elles présentent une action antimicrobienne prolongée (91,131,132). Leur rôle est donc essentiellement de limiter la croissance et la prolifération bactérienne.
5 Chapitre 5 - Facteurs contribuant à l’échec de la thérapie
endodontique
Plusieurs facteurs peuvent mener à l’échec de la guérison d’une dent traitée endodontiquement, mais la majorité d’entre eux ne dépendent pas du traitement effectué. Une étude classique de Vire (133) a démontré que les proportions d’échecs liés à des complications prosthodontiques ou parodontales sont de 59 % et 32 % respectivement, alors
que seulement 8 % des échecs sont d’origine purement endodontique. Ainsi, la qualité de la restauration de la dent traitée endodontiquement et son support ont une influence majeure. Également, la persistance d’une zone radioclaire périapicale n’est pas toujours causée par une stimulation bactérienne. Nair et collab. (134) ont d’ailleurs démontré que ces changements périapicaux pouvait également être la conséquence visible d’éléments variés; comme par exemple une réaction à un corps étranger ou la présence de tissus cicatriciels en rapport avec la guérison.
Néanmoins, la persistance et la survie de certaines espèces bactériennes figure parmi les facteurs endodontiques qui peuvent être responsables de l’échec du traitement initial (135). La présence d’une parodontite apicale au moment du traitement dénote d’une colonisation bactérienne bien établie (42) et a le potentiel d’influencer la guérison. Dans la littérature, le taux rapporté de guérison complète d’une dent sans parodontite apicale suite au traitement endodontique est de 88 à 97 % (120,136–142). Lorsqu’une lésion périapicale est déjà présente, ce taux varie entre 73 et 90 % (120,136–139,141–144).
5.1 Mécanismes de résistance des microorganismes
Les bactéries adhérant aux surfaces sous la forme de biofilm peuvent devenir la cause principale des infections persistantes (42,145). L’organisation complexe de la structure et les différentes interactions bactériennes au sein du biofilm réduisent la susceptibilité des cellules aux agents antimicrobiens (146). En effet, plusieurs études ont démontré que les bactéries regroupées dans un biofilm peuvent être de 10 à 1000 fois plus résistantes que leur équivalent planctonique (146–148).
Rappelons que les cellules individuelles de cet écosystème bactérien unique acquièrent des changements phénotypiques en interrelation avec les modifications du milieu. Entre autres, ces modifications peuvent réduire leur sensibilité aux désinfectants via la mutation des récepteurs cibles pour les médicaments, la présence de pompe à efflux empêchant les agents inhibiteurs de s’accumuler dans le cytoplasme ou la production d’enzymes modifiées (49). D’autres bactéries existent dans un état de dormance, où leur taux de division et de croissance est abaissé en raison de la rareté des ressources nutritives au sein du biofilm. Cet état stationnaire permet aux cellules de réduire leurs besoins métaboliques et de survivre à des conditions défavorables. Il leur permet également de résister aux agents
antimicrobiens qui nécessitent un certain degré d’activité cellulaire pour être efficaces (43,49). De plus, une fois le désinfectant éliminé de l’environnement, cette sous-population de cellules survivantes, appelées bactéries persistantes, peuvent recommencer à proliférer et entraîner la persistance de l’infection (149).
La structure externe du biofilm peut aussi servir de mécanisme de résistance à l’action des agents antimicrobiens. La matrice extracellulaire de polysaccharides peut lier et retenir des enzymes neutralisantes (ex : 𝛽-lactamases) et réduire la sensibilité à certains antibiotiques (146). Également, même si les cellules présentes en surface du biofilm peuvent être inhibées, la constitution du biofilm peut faire en sorte que les bactéries logées plus profondément soient relativement peu affectées (150).
5.2 Limitation des stratégies thérapeutiques
Même s’il est connu que certains produits de désinfection permettent de détacher ou de dissoudre le biofilm, l’anatomie du système canalaire offre un défi supplémentaire et limite l’action optimale des agents. Ricucci et Siqueira (42) ont mis en évidence que les biofilms bactériens étaient souvent retrouvés dans les diverses ramifications apicales, isthmes et canaux latéraux. Une étude histologique des apex radiculaires par Kim et collab. (151) a démontré que 98 % des ramifications et 93 % des canaux latéraux se retrouvent dans les 3 derniers millimètres apicaux. Ces espaces anatomiques sont reconnus comme étant difficilement accessibles au passage des instruments endodontiques et à la diffusion des solutions d’irrigation (92,93). La mauvaise instrumentation de ces espaces peut également entraîner des difficultés dans l’obturation, laissant des espaces non scellés propices à la percolation. Les tissus et fluides périradiculaires constituent alors une source potentielle de nutriments contribuant à la survie des espèces persistantes (135,152).
Les tubulis dentinaires, également inaccessibles mécaniquement, sont fréquemment envahis par les microorganismes provenant des couches profondes du biofilm sus-jacent (42). D’ailleurs, entre 70 et 80 % des dents ayant développé une lésion périapicale vont présenter une infection de leur tubulis (42). De par leur faible dimension, les bactéries sont en mesure de pénétrer les tubulis par division cellulaire en moyenne jusqu’à environ 300 µm de profondeur (153,154). Les cellules présentes sont en mesure de survivre, d’autant plus qu’elles ont accès à une source variée de nutriments; éléments cellulaires dégradés, collagène
dénaturé, fluides intra-canalaires ou autres (153). Les bactéries à Gram positif semblent être parmi les meilleurs envahisseurs (entérocoques, streptocoques, lactobacilles et actinomyces), même si certaines bactéries à Gram négatif ont pu être identifiés pénétrant les tubulis (155). Même si plusieurs résultats in vitro indiquent une activité antimicrobienne efficace pour la majorité des solutions d’irrigation disponibles, il a été démontré que leur effet in vivo pouvait être altéré par les composantes organiques ou inorganiques de la dentine (155). La composante minérale constitue un réservoir majeur d’apatite carbonatée agissant comme tampon lors de déséquilibres au niveau du pH (156). Quant à lui, le collagène contribue au pouvoir tampon de la dentine à environ 1,5 % (157). Les débris de dentine peuvent donc conduire à l’inactivation du Ca(OH)2 fortement alcalin (158), alors que des composantes organiques sont connues pour entraîner une diminution de l’efficacité de la CHX (155,159).
Finalement, même si le système canalaire est théoriquement bien désinfecté et bien obturé, le succès du traitement ne pourra pas être observé que si l’ensemble de la dent redevient un système fermé et étanche à l’environnement buccal (121,160–162). Toute perte de scellement coronaire devient une porte d’entrée pour la pénétration de nouvelles bactéries, mais également pour l’infiltration de salive contenant des nutriments essentiels à la prolifération des espèces bactériennes persistantes.
5.3 Rôle d’Enterococcus faecalis
Enterococcus faecalis est classiquement connu pour être parmi les espèces
fréquemment isolées des infections secondaires et persistantes. Selon les études, sa prévalence peut varier de 12 à 90 % (27,163,164). Cette bactérie anaérobie facultative à Gram positif semblerait faire partie des espèces opportunistes, profitant du changement d’environnement pour faire invasion dans les canaux et tubulis (165). D’ailleurs, E. faecalis ne fait pas partie de la flore buccale commensale mais serait plutôt présente de façon transitoire. La source exacte de son existence dans la cavité buccale apparaît être exogène, même si elle semble difficilement explicable (166,167). Il a été démontré qu’E. faecalis exprime plusieurs des facteurs de virulence précédemment décrits et contribuant à un fort degré de pathogénicité.
Entre autres, sa faible dimension lui permet de pénétrer dans les tubulis dentinaires, d'y adhérer et de s'y établir (41,165,168). Sa capacité à former un biofilm lui permet d’être plus résistante à la phagocytose, aux anticorps et aux agents antimicrobiens (169). Prise seule, la bactérie est en mesure d’altérer la réponse immunitaire de l’hôte en supprimant l'action des lymphocytes (170) via l’expression de plusieurs facteurs de virulence, incluant des enzymes protéolytiques, une cytolysine, diverses adhésines et de l’acide lipotéichoïque (3). Ainsi, E. faecalis peut survivre seule, sans la présence et l’aide nutritionnelle des autres espèces de la communauté (2,171).
Concernant sa réponse aux conditions environnementales, les changements phénotypiques d’E. faecalis lui confèrent la capacité d’entrer dans un état de dormance et de survivre à de longues périodes de famine (4,135). De plus, la bactérie peut résister à un pH environnant élevé grâce à une pompe à proton qui acidifie son cytoplasme, ce qui limite énormément l’action antimicrobienne du Ca(OH)2 (172,173).
Malgré sa forte prévalence dans certaines études, le rôle étiologique exact d’E. faecalis dans l’échec des traitements endodontiques reste difficile à démontrer. Par ailleurs, les méthodes moléculaires les plus récentes ont permis d’apporter une meilleure compréhension de la composition du microbiote des infections. Ces études semblent apporter des preuves que la présence d’E. faecalis pourrait être moins déterminante que l’on ne le croyait initialement (27). Néanmoins, étant presque impossible de recréer un modèle d’infection in vitro exact, l’étude du comportement des différentes stratégies de désinfection envers une bactérie fortement résistante comme E. faecalis demeure un modèle valide.
6 Chapitre 6 - Voies thérapeutiques alternatives
6.1 Polyphénols et huiles essentielles
6.1.1 Généralités
Les polyphénols et les huiles essentielles sont des éléments importants pour la physiologie des plantes puisqu’ils contribuent à leur morphologie (pigmentation), leur croissance et leur reproduction (174). Ces composés naturellement synthétisés assument aussi un rôle non négligeable de protection pour les plantes contre les agents pathogènes (7).
6.1.1.1 Polyphénols
Les polyphénols sont des produits du métabolisme secondaire des plantes qui se distinguent par leur structure comprenant un ou plusieurs noyaux aromatiques. Ils diffèrent les uns des autres par le nombre de groupements hydroxyles (-OH) portés par l’unité, ainsi que par la présence d’autres groupes fonctionnels (esther, méthyl ester, glucoside et/ou autres) (175). On dénombre jusqu’à présent plus de 8000 structures phénoliques différentes et leur profil peut différer grandement entre les plantes d’une même espèce (7,176). Étant donnée leur grande diversité, les polyphénols peuvent être regroupés en différentes classes selon leur structure chimique, leur fonction biologique ou leur origine (177). La classification la plus commune est celle qui divise les composés phénoliques en deux groupes principaux selon le nombre d’atome de carbone dans le squelette de base : soit les flavonoïdes et les non-flavonoïdes. Ces derniers comprennent les acides phénoliques, les stilbènes, les lignanes ainsi que plusieurs autres classes. Les flavonoïdes, quant à eux, représentent plus de la moitié des polyphénols répertoriés, soit plus de 4000 composés qui peuvent être retrouvés dans une source variée d’aliments (fruits, légumes, vin, thé et autres) (178). Basé sur l’oxydation de leur noyau benzène central, les flavonoïdes peuvent être sous-divisés en anthocyanines, flavonols, flavanones, flavanols (flava-3-ols), chalcones, isoflavonoïdes et autres (Figure 1) (179).
On reconnaît aux polyphénols des applications importantes dans la prévention et le traitement de maladies qui ont une forte prévalence chez l’humain, comme le cancer, les
