© Maryse Boisvert, 2019
Étude de l'effet d'une matrice à base de collagène sur la
différenciation des cellules souches de la pulpe dentaire
en odontoblastes
Mémoire
Maryse Boisvert
Maîtrise en sciences dentaires - endodontie - avec mémoire
Maître ès sciences (M. Sc.)
Étude de l’effet d’une matrice à base de collagène sur la différenciation des
cellules souches de la pulpe dentaire en odontoblastes
Mémoire
Maryse Boisvert
Sous la direction de :
Dr Mahmoud Rouabhia, directeur de recherche
Dre Juliana Nascimento Santos, codirectrice de recherche
iii
Résumé
La thérapie canalaire occasionne à la dent traitée une perte de sensibilité et de vitalité. La dent n’est plus en mesure de combattre une infection éventuelle et reste fragile. Pour une dent permanente immature nécrosée, la perte de vitalité peut mener à l’arrêt de la croissance radiculaire. La mise au point d’une technique de régénération est nécessaire pour guider le processus de différenciation des cellules souches vers le type cellulaire désiré et permettre de regagner la vitalité du tissu pulpaire. L’étude a pour but d’examiner si une matrice poreuse à base de collagène permet la différenciation des cellules souches humaines de la pulpe dentaire (CSPD) en cellules odontoblastiques. Des CSPD ont été mises en culture avec ou sans facteurs de différenciation odontoblastique, en monocouche ou en présence de la matrice collagénique. L’adhésion a été observée à 6 et à 24 h. La prolifération a été étudiée par la technique d’incorporation du bromure 3-(4,5-diméthylthiazol-2-yl)-2,5-diphényltétrazolium (MTT) à 3 et 5 jours. La morphologie cellulaire a été visualisée par microscopie optique à 3 et 7 jours. La formation de tissu calcifié et l’activité de la phosphatase alcaline (ALP) ont été évaluées à 2, 3 et 4 semaines. La sialophosphoprotéine de la dentine (SPPD) et l’ostéocalcine (OC) ont aussi été examinées par transfert de protéines. Les résultats montrent que les CSPD adhèrent et prolifèrent en présence du milieu de différenciation et de la matrice de collagène. Il y a production d’ALP et de tissu calcifié en présence du milieu de différenciation et de la matrice de collagène. L’analyse protéique indique la production de SPPD et d’OC, confirmant la différenciation de CSPD en cellules odontoblastiques au contact de la matrice de collagène. La matrice de collagène pourrait offrir un microenvironnement favorisant la différenciation des CSPD en odontoblastes dans le système canalaire in vivo.
iv
Abstract
Root canal therapy results in loss of tooth sensitivity and vitality. The tooth cannot respond to subsequent infections and become brittle. When permanent teeth become necrotic at early patient age, the treatment options are limited and the long-term survival of these teeth is questionable due to the thin, incompletely formed dentin walls and the minimal crown-root ratio. The regenerative endodontic procedures offer a new treatment option to promote healing as well as replace the pulp-dentin complex with a possible recovery of the pulp vitality. The objective of this study was to investigate if a biological porous collagen scaffold promotes differentiation of human dental pulpal stem cells (DPSC) into odontoblast-like cells. DPSCs were cultured in standard or differentiation medium either in monolayer or in contact with a collagen scaffold. The adhesion of DPSCs was observed at 6 and 24 h. The cell proliferation was studied by using 3-(4,5-dimethylthiazolyl-2)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) assay, at 3 and 5 days. Cellular morphology was visualized by optic microscopy at 3 and 7 days. Tissue mineralization and alkaline phosphatase activity (ALP) were appreciated after 2, 3 and 4 weeks. Dentin sialophosphoprotein (DSPP) and osteocalcin (OC) were examined by Western blot. The results showed that DPSCs adhere and proliferate in contact with the collagen scaffold. Production of calcified tissue and ALP were observed when DPSCs were cultured on the collagen scaffold. Protein analysis demonstrated production of DSPP and OC, which confirms the presence of odontoblast-like cells when in contact with the collagen scaffold. Overall, our study demonstrated the potential use of the porous collagen scaffold to promote DPSC differentiation in odontoblast-like cells in root canal system in vivo.
v
Table des matières
Résumé ... iii
Abstract ... iv
Liste des figures ... vii
Liste des abréviations ... viii
Dédicace ... xi Remerciements ... xii Introduction ... 1 1 Revue de la littérature ... 3 1.1 Problématique clinique ... 3 1.1.1 Pathogénèse ... 3 1.1.2 Causes ... 4 1.1.2.1 Traumatismes dentaires ... 4 1.1.2.2 Lésions carieuses ... 4
1.1.2.3 Anomalies dentaires congénitales ... 5
1.2 Complexe pulpo-dentinaire ... 5 1.2.1 Origine ... 5 1.2.2 Développement dentaire ... 6 1.2.2.1 Formation radiculaire ... 7 1.2.3 Structure et composition ... 8 1.2.3.1 Dentine ... 8 1.2.3.2 Pulpe ... 9
1.3 Modalités de traitement endodontique de la dent permanente immature ... 11
1.3.1 Thérapie par apexification ... 11
1.3.1.1 Définition de l'apexification ... 11
1.3.1.2 Technique clinique ... 11
1.3.1.3 Limitations ... 12
1.3.2 Thérapie par revascularisation ... 12
1.3.2.1 Définition de la revascularisation ... 13 1.3.2.2 Historique ... 13 1.3.2.3 Technique clinique ... 14 1.3.2.4 Limitations ... 16 1.4 Ingénierie tissulaire ... 18 1.4.1 Définition ... 18 1.4.2 Historique ... 19 1.4.3 Éléments clés ... 19 1.4.3.1 Cellules souches ... 19 1.4.3.2 Matrices ... 21 1.4.3.3 Biomolécules ... 23
1.4.4 Éventuelles applications cliniques ... 27
1.4.4.1 Parodontie ... 27 1.4.4.2 Endodontie ... 28 1.5 Perspectives ... 30 1.6 Objectifs de recherche ... 32 1.6.1 Hypothèses de travail ... 32 1.6.2 Premier objectif ... 32 1.6.3 Second objectif ... 32 1.6.4 Pertinence du projet ... 32 2 Matériel et méthodes ... 33
2.1 Isolement et culture des cellules souches humaines de la pulpe dentaire ... 33
2.2 Effets du milieu de différenciation odontoblastique sur les CSPD ... 34
2.2.1 Culture des CSPD ... 34
2.2.2 Milieu standard ... 34
2.2.3 Milieu de différenciation odontoblastique ... 34
2.2.4 Morphologie des CSPD ... 35
2.2.5 Prolifération des CSPD ... 35
2.3 Comportement des CSPD en présence de la matrice biologique à base de collagène ... 36
2.3.1 Adhésion des CSPD ... 37
vi
2.3.3 Activité de la phosphatase alcaline (ALP) des CSPD ... 37
2.3.4 Production protéique par les CSPD ... 37
2.3.4.1 Extraction et dosage protéique ... 38
2.3.4.2 Transfert de protéines ... 38
2.4 Calcification tissulaire produite par la prolifération des CSPD ... 39
2.4.1 Évaluation qualitative ... 39
2.4.2 Évaluation quantitative ... 39
2.5 Analyses statistiques ... 40
3 Résultats ... 41
3.1 Étude de l’effet du milieu de différenciation odontoblastique sur les CSPD ... 41
3.1.1 Morphologie des CSPD ... 41
3.1.2 Prolifération des CSPD ... 42
3.2 Évaluation de la matrice biologique à base de collagène sur les CSPD ... 43
3.2.1 Adhésion des CSPD ... 43
3.2.2 Prolifération des CSPD ... 43
3.2.3 Activité de la phosphatase alcaline (ALP) des CSPD ... 45
3.2.4 Production protéique par les CSPD ... 46
3.2.4.1 Protéine non spécifique à la différenciation odontoblastique ... 46
3.2.4.2 Protéine spécifique à la différenciation odontoblastique ... 47
3.3 Calcification tissulaire en présence de la matrice biologique poreuse à base de collagène 49 3.3.1 Évaluation qualitative ... 49
3.3.2 Évaluation quantitative ... 49
4 Discussion ... 51
Conclusion ... 57
vii
Liste des figures
FIGURE 1.MATURATION RADICULAIRE ... 8 FIGURE 2.SCHÉMA REPRÉSENTANT UN GROSSISSEMENT DU COMPLEXE PULPO-DENTINAIRE D’APRÈS A. NANCI,TEN CATE’S HISTOLOGY. ... 11 FIGURE 3.SCHÉMA EXPLICATIF DES ÉTAPES DE LA REVASCULARISATION.. ... 16 FIGURE 4.ILLUSTRATION DE LA MANDIBULE QUI DÉMONTRE LES SOURCES DE CELLULES SOUCHES
DENTAIRES LES PLUS IMPORTANTES. ... 21 FIGURE 5.ILLUSTRATION DU POTENTIEL D’ACTION DES IRRIGANTS ET MÉDICAMENTS DANS LE RELARGAGE OU L’EXPOSITION DE MOLÉCULES BIOACTIVES SÉQUESTRÉES DANS LA DENTINE ... 26 FIGURE 6. SCHÉMA EXPLICATIF POUR L’ÉTUDE DES EFFETS DU MILIEU DE DIFFÉRENCIATION
ODONTOBLASTIQUE SUR LES CSPD ... 35 FIGURE 7.SCHÉMA EXPLICATIF DES ÉTAPES POUR ÉTUDIER L’EFFET DE LA MATRICE BIOLOGIQUE À BASE DE COLLAGÈNE SUR LES CSPD ... 36 FIGURE 8.EFFET DU MILIEU DE DIFFÉRENCIATION ODONTOBLASTIQUE SUR LA MORPHOLOGIE DES CSPD.. ... 41 FIGURE 9.EFFET DU MILIEU DE DIFFÉRENCIATION ODONTOBLASTIQUE À 3 ET 5 JOURS SUR LA
PROLIFÉRATION DES CSPD EN MONOCOUCHE (2D). ... 42 FIGURE 10.EFFET DU MILIEU DE DIFFÉRENCIATION ODONTOBLASTIQUE SUR L’ADHÉSION DES CSPD SUR COLLATAPEÔ.. ... 43 FIGURE 11.EFFET DU MILIEU DE DIFFÉRENCIATION ODONTOBLASTIQUE À 3 ET 5 JOURS SUR LA
PROLIFÉRATION DES CSPD AU SEIN DU COLLATAPEÔ. ... 44 FIGURE 12.EFFET DU MILIEU DE DIFFÉRENCIATION ODONTOBLASTIQUE SUR L’ACTIVITÉ DE LA
PHOSPHATASE ALCALINE SUR LES CSPD SUR COLLATAPEÔ À 2,3 ET 4 SEMAINES. ... 45 FIGURE 13.PRODUCTION D’OSTÉOCALCINE PAR LES CSPD SUR COLLATAPEÔ À 3 SEMAINES. ... 46 FIGURE 14.EFFET DU MILIEU DE DIFFÉRENCIATION ODONTOBLASTIQUE SUR LES CSPD EN MONOCOUCHE (2 D) OU ENSEMENCÉS SUR COLLATAPEÔ(3D) POUR LA PRODUCTION DE SPPD À 2,3 ET 4 SEMAINES. ... 48 FIGURE 15.ÉVALUATION QUALITATIVE DE L’EFFET DU MILIEU DE DIFFÉRENCIATION ODONTOBLASTIQUE À 2,3 ET 4 SEMAINES SUR LA FORMATION DE TISSU CALCIFIÉ PAR LES CSPD ENSEMENCÉS DANS LE
COLLATAPEÔ. . ... 49 FIGURE 16.QUANTIFICATION DE LA PRODUCTION DE TISSU CALCIFIÉ PAR LES CSPD CULTIVÉES AU CONTACT DE LA MATRICE BIOLOGIQUE POREUSE À BASE DE COLLAGÈNE COLLATAPEÔ À 3 ET 4 SEMAINES. ... 50
viii
Liste des abréviations
a-MEM Milieu minimal essentiel °C Degré Celcius
µg Microgramme µL Microlitre
2 D En deux dimensions ou monocouche 3 D En trois dimensions
AAE American association of endodontists ADN Acide désoxyribonucléique
ALP Activité de la phosphatase alcaline ANOVA Analyse de la variance
ARN Acide ribonucléique ARS Rouge d’Alizarine S
BMP Protéines morphogénétiques osseuses BMSC Cellules souches de la moëlle osseuse BSA Albumine de sérum bovin
BSP Sialoprotéine osseuse Ca(OH)2 Hydroxyde de calcium
Ca2+ Ion calcium
CD Groupe de désignation ou déterminant de classification CO2 Dioxyde de carbone
Coll. Collaborateurs
CPC Chlorure de cétylpyridinium
CSPD Cellules souches de la pulpe dentaire DFSC Cellules souches du follicule dentaire DGP Glycoprotéine dentinaire
DMEM Dulbecco-Vogt’s modified Eagle’s
DMP-1 Phosphoprotéine de matrice dentinaire DPP Phosphoprotéine dentinaire
DSP Sialoprotéine dentinaire
EDTA Acide tétra-acétique éthylènediamine EGF Facteur de croissance épidermique
ÉLISA Dosage d’immunoabsorption par enzyme liée
ET Écart-type
FBS Sérum bovin foetal
FGF-2 Facteur de croissance fibroblastique 2 G-CSF Facteur stimulant les colonies de granulocytes
H Heure
H Ham’s F-12
ix
HA/TCP Hydroxyapatite et phosphate tricalcique HCl Acide chlorhydrique
HLA-A Protéine du complexe majeur d’histocompatibilité de classe 1 HLA-DR Antigène de classe II du leucocyte humain
IGF-1 Facteur de croissance insulinomimétique 1 IRM Imagerie par résonnance magnétique kDa Kilo Dalton
LPS Lipopolysaccharide
M Molaire
MD Milieu de culture de différenciation odontoblastique MEC Matrice extracellulaire
MEPE Phosphoprotéine de la matrice extracellulaire Min Minute
mL Millilitre mM Millimolaire
MS Milieu de culture standard
MSC Cellules souches d’origine mésenchymateuse MTA Mineral trioxyde aggregate
MTT Bromure [3-(4,5-diméthylthiazol-2-yl)-2,5-diphényltétrazolium]
N Normale
NaCl Chlorure de sodium NaOCl Hypochlorite de sodium NaOH Hydroxyde de sodium
NGF Facteur de croissance neuronal nNm Nanomètre
Nmol Nanomole OC Ostéocalcine OPN Ostéopontine
PBS Tampon phosphate salin PCL Poly (e-caprolactone)
PDGF Facteur de croissance dérivé des plaquettes PDLSC Cellules souches du ligament parodontal PGA Acide polyglycolique
pH Potentiel hydrogène
PLGA Acide poly(lactique-co-glycolique) PLLA Acide poly-L-lactique
PNPP Sel disodium p-nitrophényl phosphate RPM Révolution par minute
RT-PCR Real time polymerase chain reaction
RUNX-2 Run-related transcription factor 2
x
SBF Sérum bovin fœtal
SCAP Cellules souches de la papille apicale SDS Sodium dodécyl-sulfate
SDS-PAGE Sodium dodécyl-polyacrylamide d’électrophorèse SHED Cellules souches de dents primaires exfoliées SIBLINGS Small integrin binding ligand N-linked glycoproteins
Souris nude Souris immunocompromise SPPD Sialophosphoprotéine de la dentine SVF Sérum de veau fœtal
TBS Tampon TRIS salin
TGF Facteurs de croissance transformants TGPC Cellules souches du germe dentaire TWIST-1 Twist-related protein-1
V Volt
v/v Volume/volume
VEGF Facteur de croissance de l’endothélium vasculaire
xi
Dédicace
xii
Remerciements
La présence de personnes clés qui m’ont encadré et entouré au Groupe de Recherche en Écologie Buccale (GREB) à la faculté de médecine dentaire m’a permis de mener à bien mon projet de maîtrise en sciences dentaires dans le cadre de ma spécialisation en endodontie.
D’abord, je tiens à remercier chaleureusement Dr Mahmoud Rouabhia qui s’est toujours rendu disponible afin de me guider dans mon projet de recherche. Je retiens de cette expérience vos précieux conseils et explications qui m’ont permis à la fois d’effectuer les manipulations en laboratoire mais aussi de bien comprendre la portée de mon projet. Je remercie Dre Juliana Nascimento Santos pour sa gentillesse et sa rigueur dans le but de mener à bien mon projet de maîtrise.
Je remercie Dr Philippe Gauthier pour ses judicieux conseils et sa rigueur dans l’évaluation de mon projet de maîtrise.
Je remercie Dr Ze Zhang pour avoir accepté chaleureusement de siéger sur mon comité d’encadrement. Vous m’avez donné de bons conseils et de bonnes explications pour le volet des matrices dans le cadre de mon projet de recherche.
Je remercie l’ensemble des membres du GREB et en particulier les membres de mon équipe de recherche : HyunJin, Mabrouka, Humidah et Amine pour leur accueil chaleureux au laboratoire et leurs précieux conseils.
1
Introduction
La thérapie endodontique fait partie des options de traitement pour conserver une dent permanente, même après un diagnostic de nécrose pulpaire. Le système canalaire est désinfecté et scellé avec un matériel d’obturation inerte. La dent perd sa sensibilité et sa vitalité. Celle-ci ne peut plus combattre une infection éventuelle et devient plus fragile qu’une dent naturelle.(1) Lorsqu’une dent permanente en développement est affectée d’une nécrose pulpaire, elle pose un défi clinique pour l’endodontiste et le dentiste généraliste.(2) Par ailleurs, si le traitement est un échec et que la perte de la dent se produit lorsque la maturation squelettique est incomplète, le patient n’est pas un bon candidat pour l’implant dans l’immédiat.(3) Il est possible de traiter ces dents par apexification(4), par contre ce traitement a comme conséquence l’arrêt de la croissance des racines. Les procédures d’endodontie régénérative font partie des nouvelles options permettant à la fois de traiter l’infection, mais aussi de régénérer le complexe pulpo-dentinaire et possiblement de regagner la vitalité de la pulpe dentaire. La mise au point de la technique est nécessaire pour permettre de guider le processus de différenciation des cellules souches vers le type cellulaire désiré selon la situation clinique.
Les sections approfondies dans l’introduction incluent la problématique clinique de la dent permanente nécrosée et les défis de traitement qu’elle comporte lorsque sa maturation radiculaire est incomplète. Un survol de la pathogénèse et des différentes causes de la nécrose pulpaire offre au lecteur la possibilité de comprendre l’origine de la problématique. Les principales causes menant à une pathologie pulpaire sont le traumatisme dentaire, la carie ou les anomalies développementales telles une dens
evaginatus et une dens invaginatus.
Par la suite, une revue de la formation et de la composition du complexe pulpo-dentinaire favorise la compréhension des structures de l’endodonte à régénérer. Les étapes de l’odontogénèse incluent la lamina, le bourgeon, le capuchon et la cloche dentaire. Le processus menant à la maturation radiculaire est revu. Le contenu et la structure du complexe pulpo-dentinaire sont aussi révisés. Les étapes menant à la formation dentaire ainsi que la composition des tissus dentinaire et pulpaire permettent la compréhension des implications de la régénération endodontique tissulaire guidée.
Ensuite, un survol de la thérapie conventionnelle par apexification ainsi que la thérapie actuelle de revascularisation facilitent la compréhension de la problématique clinique liée au traitement de la dent permanente immature nécrosée. L’apexification n’offre pas la
2
possibilité d’assurer l’édification radiculaire. L’historique de la revascularisation est relaté afin de réaliser que cette technique n’est pas nouvelle et est incluse dans les procédures d’endodontie régénératives actuelles. La définition ainsi que la technique clinique de revascularisation sont détaillées. Comme les éléments contenus dans le caillot sanguin varient d’un individu à l’autre, la revascularisation n’est pas guidée, donc plusieurs scénarios sont possibles quant à la maturation du tissu pulpaire et dentinaire. Enfin, le sujet de l’ingénierie tissulaire permet de comprendre la pertinence de chaque composante nécessaire pour effectuer une régénération tissulaire guidée. Ainsi, les matrices, les cellules souches et les biomolécules sont les éléments expliqués. Par la suite, quelques exemples d’applications cliniques de régénération tissulaire guidée disponibles en médecine dentaire sont exposés. Les perspectives futures permettent au lecteur de comprendre les objectifs de la régénération endodontique de demain.
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1 Revue de la littérature 1.1 Problématique clinique
La médecine dentaire est une branche de la médecine qui prévient, diagnostique et traite les pathologies bucco-dentaires. L’endodontie est la discipline de la médecine dentaire qui s’intéresse à la physiologie et aux pathologies de la pulpe dentaire et des tissus périapicaux. Le traitement de la nécrose pulpaire et de la parodontite apicale constitue un défi supplémentaire pour l'endodontiste ainsi que le dentiste généraliste, lorsque le développement des racines de dents permanentes est incomplet.(2) Le défi du clinicien réside dans le succès du traitement des signes et symptômes de la nécrose pulpaire et de la parodontite apicale mais aussi dans la préservation de la dent dans la cavité buccale à long terme. L’inachèvement de la formation des racines est synonyme d’apex ouverts et de racines courtes et fragiles, ce qui compromet le pronostic de la dent. La fragilité de ces dents traitées peut mener à leur perte prématurée. La perte d'une dent permanente immature chez un jeune patient en dentition mixte mène à la perte de fonction, altère la croissance osseuse, crée de l'interférence avec la phonétique, la respiration et la mastication, en plus d’un possible impact psychologique préjudiciable.(5,6) Par ailleurs, le remplacement de la dent par un implant est contre-indiqué à ce moment puisque le développement cranio-facial est incomplet, donc les options de traitement pour un jeune patient restent très limitées.(3)
1.1.1 Pathogénèse
Le tissu pulpaire d’une dent peut être endommagé par une invasion bactérienne et/ou un traumatisme dentaire. La pulpe devient inflammée et si le processus inflammatoire n’est pas contrecarré, la nécrose pulpaire survient. Durant le processus d’inflammation pulpaire, les cellules pulpaires initient une réponse de défense pour neutraliser l’infection et favoriser la guérison tissulaire. Par contre, la chambre pulpaire est un environnement restreint qui limite l’enflure. Ainsi le drainage lymphatique est limité et peut influencer négativement la suite du processus inflammatoire. Les odontoblastes, localisés en périphérie de la pulpe, sont les premières cellules en contact avec les bactéries et leurs produits métaboliques ayant envahis le tissu pulpaire. Durant la nécrose pulpaire, la mort des odontoblastes primaires survient provoquant ainsi l’interruption du développement radiculaire.(1) L'infection qui survient lors d’une nécrose pulpaire est composée principalement de bactéries Gram négatives anaérobiques, lesquelles induisent une réaction inflammatoire périapicale L'infection pulpaire est un processus dynamique, et
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différentes espèces bactériennes dominent selon le stade de l'infection. L'oxygène devient éventuellement non disponible avec l'interruption de la circulation sanguine pulpaire. Puisque le tissu pulpaire nécrosé est une source finie de nutriments, éventuellement les bactéries vont migrer vers la portion apicale du système canalaire et induire une réaction inflammatoire périapicale.(7)
1.1.2 Causes
Le traumatisme dentaire, la carie ou les anomalies développementales telles une dens
evaginatus et une dens invaginatus peuvent mener la dent permanente à une nécrose
pulpaire.(8)
1.1.2.1 Traumatismes dentaires
Le traumatisme dentaire est reconnu pour être la cause principale de nécrose pulpaire des dents permanentes immatures.(8) La prévalence des traumatismes de dents permanentes rapportée se situe entre 2,6 et 35 %(9,10) avec une incidence importante chez les enfants et adolescents de 7 à 15 ans.(11) La plupart des dents permanentes affectées ont une maturation incomplète du développement radiculaire. Il y a 50 % de ces dents traumatisées qui recevront un diagnostic de nécrose pulpaire.(12) Les traumatismes dentaires touchent les enfants provenant de tous les milieux socio-économiques et affectent principalement les dents antérieures avec différentes présentations cliniques. Ces traumatismes peuvent résulter d’une fracture coronaire ou radiculaire, d’une avulsion ou d’un autre type de luxation.
1.1.2.2 Lésions carieuses
Des lésions carieuses qui exposent la pulpe de dents avec apex immatures surviennent typiquement avec les 1res et 2èmes molaires. Les 1res molaires font éruption à un âge où les
enfants ne sont pas en mesure d’exercer des mesures d’hygiène buccale adéquates. La prévalence des caries est plus importante chez les enfants dont le revenu familial moyen est faible, ces enfants grandissent dans des milieux où les habitudes d’hygiène buccale et l’alimentation ne sont pas prioritaires. Les caries multiples surviennent chez 21 % des enfants âgés entre 6 et 11 ans aux États-Unis.(13) Chez les adultes, 92 % des gens âgés entre 20 et 64 ans ont eu une ou des caries sur leurs dents permanentes.(14) Suivant une exposition par lésion carieuse profonde traitée ou non, la pulpe peut devenir nécrotique. À ce moment, le patient peut présenter une parodontite apicale ou non. Les cas confirmés de parodontite apicale peuvent répondre positivement aux tests périapicaux (percussion
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de la dent et palpation du processus alvéolaire). Il est aussi possible que le patient présente un abcès périapical avec de l’enflure ou un trajet fistuleux.(15)
1.1.2.3 Anomalies dentaires congénitales
Parmi les anomalies congénitales dentaires, celles qui peuvent résulter en une dévitalisation de la pulpe dentaire en bas âge sont la dens evaginatus et la dens
invaginatus. Cliniquement et radiologiquement, la dens evaginatus présente un tubercule
composé d’émail et de dentine qui fait protrusion au centre de la table occlusale de prémolaires mandibulaires (plus commun) ou la surface buccale ou linguale de dents antérieures maxillaires (moins commun).(16) La prévalence de la dens evaginatus est de 0,5 à 6,4 % selon l’échantillon à l’étude avec une proportion plus importante chez les asiatiques.(17–19) Cette anomalie occasionne fréquemment une exposition pulpaire suivant de l’attrition dentaire non pathologique lorsque la dent est en occlusion fonctionnelle.(17) La majorité des cas se retrouvent rapidement en nécrose pulpaire avec le développement d’une lésion périapicale et la formation d’un trajet fistuleux.(16,17) La prévalence de la dens invaginatus varie entre 0,3 et 10% et ces dents peuvent aussi développer une pathologie pulpaire.(20) Cette dernière est par contre caractérisée par une anatomie canalaire complexe et la nécrose pulpaire peut se produire à cause des défauts structurels dans l’émail et dentine, ce qui facilite la contamination par des bactéries de l’environnement buccal.(20)
1.2 Complexe pulpo-dentinaire 1.2.1 Origine
Il est important de comprendre les étapes menant au développement de la dent pour comprendre les structures à régénérer. Le développement des dents primaires est initié entre 6 et 8 semaines in-utero et le développement des dents permanentes est initié entre 20 semaines in-utero et 10 mois postnatal.(21) Les dents sont formées de l’ectoderme oral et de l’ectomésenchyme, qui lui dérive de la crête neurale. L’ectoderme forme l’organe de l’émail qui deviendra éventuellement l’émail. La dentine et la pulpe sont tous deux dérivés de la papille apicale ou dentaire qui elle provient du premier arc branchial formé de l’ectomésenchyme de la crête neurale crânienne. L’ectoderme interagit ainsi avec l’ectomésenchyme pour former la dentine, le cément et le ligament parodontal. Lorsque la dent est formée, une partie de l’ectomésenchyme primitif est incorporé dans la pulpe dentaire ce qui devient une source de cellules souches.(21)
6
1.2.2 Développement dentaire
L’odontogénèse comprend plusieurs phases en commençant par la lamina qui consiste en un épaississement de l’épithélium oral. Par la suite, il y a l'étape du bourgeon dentaire où les cellules de l’ectomésenchyme se condensent pour former la papille dentaire. Au stade du capuchon dentaire, l’organe de l’émail et la papille dentaire deviennent encapsulés par une couche de cellules mésenchymateuses nommée le follicule dentaire. L’étape du capuchon initie la formation de la couronne dentaire. Par la suite, il y a le stade débutant de la cloche dentaire qui implique la différenciation de plusieurs types de cellules dont l’épithélium externe de l’émail, l’épithélium interne de l’émail et les améloblastes. Dans la région apicale de l’organe dentaire, il y a rencontre entre l’épithélium interne et externe de l’émail qui forment la zone de réflexion. À ce moment, il y a un échange réciproque d'information moléculaire entre l'organe dentaire et la papille dentaire. Puis, il y a le stade avancé de la cloche dentaire où les cellules de l’épithélium interne vont déterminer la forme de la couronne dentaire.(21) Durant cette phase, il y a aussi la formation radiculaire, l’emplacement de la papille dentaire devient apical au tissu pulpaire. Ainsi, la papille dentaire contribue en partie à la formation de la dent et va se convertir en tissu pulpaire. Les cellules de la papille dentaire en périphérie nouvellement différenciées deviennent des odontoblastes et les cellules du mésenchyme folliculaire vont se différencier en cémentoblastes. La papille apicale apparaît être histologiquement distincte de la pulpe. La papille apicale est un réservoir important de cellules souches d’origine mésenchymateuses indifférenciées avec une capacité importante de prolifération et de différenciation en odontoblastes.(22)
Les odontoblastes sont responsables de la synthèse et la sécrétion de la matrice de la dentine. Lors de la dentinogénèse initiale, les odontoblastes sont différenciés des cellules de la papille dentaire adjacentes à la membrane basale. La différenciation des odontoblastes de la papille dentaire est effectuée par l’expression de facteurs de croissance et de différenciation dans les cellules de l’épithélium interne de l’émail. Les cellules de la papille dentaire sont petites et indifférenciées et elles montrent un noyau central et peu d’organelles. Les cellules de la papille dentaire deviennent éventuellement de la pulpe dentaire. Après la formation de la première couche d'odontoblastes, les cellules de l'épithélium interne de l’émail reçoivent le signal de se différencier en améloblastes. À ce moment, elles sont séparées de l’épithélium interne de l’émail par une zone acellulaire qui contient des fibrilles de collagène. Éventuellement, les cellules de l’épithélium interne de l’émail changent de polarité et des changements se produisent
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dans la papille dentaire. Les cellules de l’ectomésenchyme se joignent à la zone acellulaire et s’élargissent et s’allongent pour devenir des préodontoblastes et des odontoblastes lorsque leur cytoplasme augmente en volume et contient des organelles qui synthétisent des protéines. La zone acellulaire entre la papille dentaire et l’épithélium interne de l’émail se comble graduellement par des odontoblastes. Ces cellules sont hautement polarisées et avec leur noyau en direction opposée à l’épithélium interne de l’émail. Ensuite, il y a la formation de la matrice organique. Le premier signe est l’apparition des fibres de Von Korff (fibrilles de collagène type III associées à la fibronectine) et s’étendent vers l’épithélium interne de l’émail. Par la suite, il y a formation de fibrilles plus petites de collagène de type I. Dans le contrôle de la minéralisation de la dentine, il y a présence de l’activité de la phosphatase alcaline (ALP) et d’adénositriphosphate de calcium à la fin distale et consistante avec l’implication cellulaire dans le transport et le relargage d’ions minéraux dans la couche de dentine en formation.(21)
Lorsque l’émail est déposé sur la matrice dentinaire, les améloblastes sont programmés pour la mort cellulaire. Les odontoblastes vont au contraire rester métaboliquement actifs tout au long de la vie de la dent. La formation des racines de la dent survient durant la dernière étape soit celle de l’éruption de la dent dans la cavité buccale.(23)
1.2.2.1 Formation radiculaire
Une dent a besoin d'environ trois années suivant son éruption dans la cavité buccale pour compléter son développement jusqu'à maturation radiculaire complète.(24) Le début de la formation radiculaire précède le début de l’éruption dentaire. Lorsque la dent atteint sa position fonctionnelle dans la cavité buccale, environ 2/3 de la racine y est formé. La Figure 1 montre la différence entre une dent immature et une dent où l’édification des racines est complétée. Suivant la formation de la couronne, les cellules de l’épithélium interne et externe de l’émail prolifèrent et forment la membrane de Hertwig’s. Cette membrane s’étend autour de la pulpe dentaire jusqu’à sa portion basale. Durant cette phase de maturation, la dent est caractérisée par un apex ouvert et des murs de dentine minces. La membrane de Hertwig’s ou diaphragme épithélial serait responsable de la formation de la dentine radiculaire via un signal aux cellules mésenchymateuses indifférenciées présentes dans la papille dentaire. La formation de la dentine débute au stade de la cloche dentaire. La dentine radiculaire requiert la prolifération de la membrane de Hertwig’s à partir de la zone de réflexion de l’organe de l’émail autour de la pulpe
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pour initier la différenciation des odontoblastes.(21)
Figure 1. Maturation radiculaire
La figure 1A montre une dent permanente avec maturation radiculaire incomplète (dent immature) et la figure 1B montre une dent permanente avec maturation radiculaire complète (dent mature).[Tiré de Kaushik et coll.(25)]
1.2.3 Structure et composition
Le complexe pulpo-dentinaire d’une dent est composé de pulpe dentaire dans sa portion interne et est entouré du tissu dentinaire. L’émail est la couche protectrice de la couronne et le cément est la couche protectrice de la racine.
1.2.3.1 Dentine
La dentine est un tissu conjonctif avasculaire minéralisé et élastique qui forme le corps de la dent, c’est une matrice qui ressemble à l’os avec des tubuli dentinaires qui y traversent toute l’épaisseur. Les tubuli contiennent les prolongements cytoplasmiques des odontoblastes. La dentine comporte une section nommée prédentine, c’est une matrice non minéralisée récemment sécrétée par les odontoblastes et qui se minéralise graduellement en dentine. La dentine mature contient 70 % de matériel inorganique dont l’hydroxyapatite. Elle contient 20 % de matériel organique et 10 % d’eau. Le matériel organique est constitué de collagène de type I principalement ainsi que du collagène de type III, V et VI, des protéines, des lipides et d’une matrice non collagénique. La matrice
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non collagénique est constituée de protéines qui s’accumulent à la périphérie des tubuli qui jouent un rôle clé dans la minéralisation de la dentine. Les molécules qui y sont impliquées se nomment les small integrin binding ligand, N-linked glycoproteins (SIBLINGS) et comprennent la sialoprotéine osseuse (BSP), l’ostéopontine (OPN), la sialophosphoprotéine de la dentine (SPPD), la phosphoprotéine de la matrice dentinaire 1 (DMP-1) et la phosphoprotéine de la matrice extracellulaire (MEPE). SPPD est traduite en glycoprotéine dentinaire (DGP), en phosphoprotéine dentinaire (DPP) et en sialoprotéine dentinaire (DSP). Par ailleurs, la matrice non collagénique contient de l’ostéocalcine (OC), de l’ostéonectine, des protéoglycans et des protéines sériques.(26) La dentine primaire recouvre la pulpe et le manteau dentinaire correspond à la couche externe de dentine dans la portion coronaire de la dent. La dentine secondaire se développe après la formation radiculaire et représente une déposition continue de dentine par les odontoblastes avec le même ratio du contenu organique/inorganique que la dentine primaire localisée dans le plancher et le plafond pulpaire. La dentine tertiaire est produite en réaction à divers stimuli (attrition, carie et matériel d’obturation).(21)
1.2.3.2 Pulpe
La pulpe dentaire est un tissu conjonctif qui occupe la portion centrale de la dent. La pulpe dentaire a cinq fonctions dont la production de la dentine qui l’entoure, l’apport de nutriments à la dentine qui est avasculaire, la protection par la réponse aux stimuli, la réparation par de la dentine lorsque nécessaire et la fonction sensorielle.
Histologiquement, la pulpe comporte quatre zones dont la zone odontoblastique en périphérie, la zone de Weil qui est acellulaire, la zone riche en cellules et le corps pulpaire qui contient les vaisseaux sanguins et les fibres nerveuses. La zone riche en cellules contient une proportion importante de fibroblastes, des cellules de l’immunité dont des macrophages et des cellules dendritiques et des cellules souches d’origine mésenchymateuses indifférenciées. Le corps pulpaire contient principalement des fibroblastes. Les fibroblastes et les cellules souches pulpaires d’origine mésenchymateuse ont la capacité de se différencier en cellules odontoblastiques en présence des biomolécules appropriées. Ainsi, la pulpe dentaire est une bonne source de cellules souches multipotentes. Le nombre d’odontoblastes correspond au nombre de tubuli dentinaires. La Figure 2 ci-dessous permet de visualiser les constituants du tissu pulpaire et dentinaire. Les odontoblastes dans la portion coronaire sont plus larges que ceux présents dans la racine. Dans la couronne d’une dent mature, les corps d’odontoblastes
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sont en formes de colonnes et mesurent 50 µm de hauteur. La morphologie des odontoblastes reflète leur stade d’activité (synthèse ou quiescence), ainsi les organelles d’une cellule active sont proéminentes. La vie d’un odontoblaste équivaut à la durée de vie de la dent parce que les odontoblastes sont des cellules terminales. Lorsque les odontoblastes sont différenciés, ils ne peuvent pas se diviser.(23)
À l’occasion, lorsque le tissu pulpaire est sévèrement irrité, il peut y avoir mort d’odontoblastes. Ainsi de nouvelles cellules sont différenciées et vont migrer au site d’agression grâce à la différenciation de cellules souches d’origine mésenchymateuses. À ce moment, de la dentine réparatrice est formée par les cellules odontoblastiques. Les fibroblastes sont les cellules les plus nombreuses dans la pulpe dentaire, principalement dans la portion coronaire de la pulpe. Les fibroblastes sont responsables de former et de maintenir la matrice pulpaire qui est constituée majoritairement de collagène.(21) Le système canalaire se termine au foramen apical où la pulpe et le ligament parodontal se rencontrent ainsi que les vaisseaux sanguins et les fibres nerveuses. Dans une dent en développement, le foramen apical est large et centré et la papille apicale est distincte de la pulpe dentaire car elle contient moins de composantes cellulaires et vasculaires. La papille apicale contient aussi des cellules souches pulpaires d’origine mésenchymateuse qui ont la capacité de se différencier en cellules odontoblastiques.(22)
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Figure 2. Schéma représentant un grossissement du complexe pulpo-dentinaire d’après A. Nanci, Ten Cate’s histology. [Tiré de Simon et coll.(27)]
1.3 Modalités de traitement endodontique de la dent permanente immature 1.3.1 Thérapie par apexification
La modalité de traitement de dents permanentes immatures nécrosées diffère de la thérapie endodontique usuelle (traitement de canal) pour traiter les dents matures. Traditionnellement les dents permanentes immatures sont traitées par apexification.
1.3.1.1 Définition de l'apexification
Selon l'American Association of Endodontists (AAE) l'apexification consiste à induire une barrière apicale de la dent permanente immature. Cette barrière peut être immédiate ou calcifiée en quelques mois, et ce pour prévenir l'extrusion du matériel d'obturation canalaire lors du traitement d’une dent permanente immature nécrosée.
1.3.1.2 Technique clinique
Le traitement est initié en isolant la dent avec une digue dentaire et en gagnant l’accès au système canalaire. La désinfection et la mise en forme canalaire sont par la suite effectuées en utilisant une solution d’irrigation pour dissoudre le matériel organique et
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inorganique et détruire la flore bactérienne présente ainsi que ses toxines. Des instruments manuels de gros calibres sont habituellement utilisés pour la mise en forme en prenant soin de ne pas affaiblir davantage les parois radiculaires. Un matériel permettant de créer une barrière apicale est par la suite condensé dans la région du foramen apical. Les matériaux les plus communément utilisés sont l’hydroxyde de calcium Ca(OH)2(28)et le mineral trioxyde aggregate (MTA).(29) Le patient est revu dans un deuxième temps afin
de sceller complètement le système canalaire.
Le Ca(OH)2 est doté d’activité antibactérienne à large spectre. De plus, le Ca(OH)2
possède une faible solubilité et un pH élevé. En utilisant le Ca(OH)2, il est nécessaire
d’avoir un contact prolongé pour induire une barrière calcifiée. Ainsi, ce médicament doit être renouvelé périodiquement pour maintenir ses activités biologiques. Par conséquent, l'apexification à l'hydroxyde de calcium prend plusieurs visites et se réalise sur une période de quelques mois, donc requiert la compliance du jeune patient.
Le MTA est composé de silicate de dicalcium et de tricalcium, d’oxyde de bismuth et de sulfate de calcium. Il est utilisé pour la confection immédiate d’une barrière apicale, ce qui permet l'obturation canalaire dans une seconde séance d’une dent permanente immature nécrosée. Il possède une bonne capacité de scellement (30) et il est biocompatible.(31)
1.3.1.3 Limitations
La technique conventionnelle par apexification offre la possibilité de traiter les signes et symptômes de la nécrose pulpaire, mais n’assure pas la continuité de la croissance des racines. De plus, le contact prolongé du Ca(OH)2 sur les parois dentinaires peut altérer
ses propriétés mécaniques et rendre la dent plus susceptible à la fracture.(32) Il est donc possible que les dents traitées par apexification restent assez fragiles et risquent d’être perdues à cause de fractures.
1.3.2 Thérapie par revascularisation
Dans ce contexte, le traitement basé sur des procédures régénératives endodontiques devient une alternative forte intéressante. Cette modalité de traitement inclut des procédures basées sur la biologie, dont l’objectif est de remplacer les structures endommagées telles que la dentine, les structures radiculaires et les cellules du complexe pulpo-dentinaire.(33)
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1.3.2.1 Définition de la revascularisation
La procédure par revascularisation pulpaire fait partie des procédures d’endodontie régénératives. Cette procédure consiste à induire la formation d’un caillot sanguin à l’apex de la dent permanente immature nécrosée pour ensuite y remplir l’espace du canal radiculaire. Ce caillot sanguin est peuplé de cellules souches présentes au sein de la papille apicale du patient. La maturation du caillot sanguin et la différentiation des cellules souches présentes permet la formation d’un tissu pulpaire modifié, et par conséquent la formation radiculaire peut se poursuivre.(34)
1.3.2.2 Historique
Les pionniers du concept de régénération du tissu pulpaire ont commencé leurs travaux dans les années 1960. Le professeur Nygaard Östby et ses collaborateurs ont travaillé sur la revascularisation de dents nécrosées et vitales permanentes matures. Cette équipe de chercheurs a émis l’hypothèse qu’un caillot sanguin pourrait être la première étape de la guérison d’une pulpe dentaire malade, c’est-à-dire le même principe que le caillot formé suivant une extraction dentaire. Ils ont effectué des expériences sur des sujets humains. Les traitements de débridement et de désinfection ont été effectués puis ils ont favorisé la formation d'un caillot sanguin afin d'évaluer la guérison pulpaire de ces dents. Les résultats obtenus ont démontré une résolution des signes et symptômes et dans certains cas la fermeture de l’apex. Après quelques semaines ou années, les dents ont été extraites et le nouveau tissu formé a été évalué histologiquement. Du tissu conjonctif a été observé dans l’espace canalaire ainsi qu’une quantité variable d'îlots calcifiés. Comme la pulpe dentaire est un tissu conjonctif, cette découverte fut très prometteuse. Cependant, la présence d’un plus grand nombre de cémentoblastes combiné au faible taux d’odontoblastes suggère une faible régénération de la pulpe, à l’aide de ce protocole.(35) Au début des années 2000, les premiers rapports de cas incluant des procédures régénératives contemporaines ont été publiés. Ces travaux ont démontré la possibilité de traiter la nécrose pulpaire et la parodontite apicale de dents permanentes immatures par la revascularisation.(36,37) La revascularisation pulpaire a permis non seulement de prévenir ou guérir la parodontite apicale mais a offert la possibilité de compléter la croissance de la racine et restaurer dans certaines situations les fonctions de la pulpe (immunologique et sensorielle). Ce changement de paradigme dirige le domaine de l'endodontie vers la dentisterie régénérative.(33)
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1.3.2.3 Technique clinique
Ce traitement nécessite 2 ou plusieurs visites et doit être considéré pour les dents permanentes avec apex ouvert ayant un diagnostic de nécrose pulpaire. Le patient doit être jeune (moins de 18 ans) et doit être observant face au traitement. Le traitement restauratif de la dent doit exclure le pivot radiculaire.
Selon la Figure 3 ci-dessous, lors de la première visite, un débridement chimique du système canalaire avec peu ou pas d’instrumentation mécanique est réalisé. L’irrigant utilisé est l’hypochlorite de sodium (NaOCl) à 1,5 %. À cette concentration, le NaOCl assure la désinfection et la dissolution des tissus nécrotiques organiques et n’est pas cytotoxique pour les cellules souches présentes dans la papille apicale.(38) Le système canalaire est par la suite mis en contact avec une médication antimicrobienne pour maximiser la désinfection et permettre au clinicien de s’assurer de la résolution des signes et symptômes de la pathologie. Les agents antimicrobiens utilisés sont soit la triple pâte antibiotique (ciprofloxacine, métronidazole et minocycline) ou le Ca(OH)2. Ces deux produits s’avèrent efficaces, par contre la minocycline cause de la coloration dentaire non souhaitée.(39) La pâte d'antibiotiques est préparée au ratio 1:1:1 ciprofloxacine, métronidazole et minocycline à une concentration finale de 100 µg/mL de chaque antibiotique.(8,40) La dilution peut se faire dans l’eau saline stérile. À cette concentration, l’effet antibactérien est optimal et il n’y a pas d’effet délétère sur les cellules souches présentes dans l’environnement périrapical. Par contre, les nouvelles recommandations de l’AAE en 2018 mentionnent que la concentration finale d’agents antibactériens se situe entre 1 et 5 mg/mL.(38) Comme la pâte d'antibiotiques est associée à une décoloration de la dent, il est recommandé de sceller les parois dentinaires avec un agent adhésif pour minimiser le contact avec la structure dentaire coronaire. Une attention particulière doit être portée pour éviter de placer la pâte d’antibiotiques au-delà de la jonction énamo-cémentaire. Le retrait de la minocycline ou sa substitution par la clindamycine, l’amoxicilline ou le céfaclor sont des alternatives pour réduire les risques de coloration dentaire.(8,38) L’utilisation du Ca(OH)2 ne nécessite pas de dilution précise comparativement à la pâte d’antibiotiques. La dent est par la suite scellée avec un matériel de restauration temporaire comme l’ionomère de verre.
1 à 4 semaines suivant la première visite, le patient est revu et évalué pour éliminer la présence d’infection. Si l’infection persiste, une nouvelle désinfection du canal avec un produit antimicrobien (pâte d’antibiotiques ou Ca(OH)2) doit être effectuée, la
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médication intracanalaire doit être remplacée et le patient revu après quelques semaines. Lors de la confirmation de la résolution des signes et symptômes de l’infection, le traitement est poursuivi. Pour cette deuxième étape du traitement, les facteurs de croissance, dont les facteurs de croissance transformants (TGF) et les protéines morphogénétiques osseuses (BMP) naturellement présents dans la dentine, sont mis en contact avec les cellules souches de la papille apicale, et ce en irriguant le canal avec l’acide éthylènediaminetétraacétique (EDTA) 17 %. Une étude in vitro récente de Galler et coll.(41) a démontré que le traitement de la dentine avec EDTA favorise la libération de certains facteurs de croissance dont TGF-b1, le facteur de croissance fibroblastique 2 (FGF-2), BMP-2 et le facteur de croissance de l’endothélium vasculaire (VEGF). Par la suite, une sur-instrumentation au-delà de l’apex est réalisée pour former un caillot sanguin. S’il est impossible d’obtenir un caillot, il peut être remplacé soit par une matrice autologue de fibrine, du plasma riche en plaquettes ou du plasma riche en fibrine.(38) L’obtention du concentré riche en plaquettes ou en fibrine nécessite par contre un prélèvement sanguin auprès du jeune patient.
La dent est par la suite scellée à l’aide d’une barrière mécanique et d’une obturation coronaire étanche à la contamination bactérienne. La barrière mécanique consiste en une matrice résorbable telle CollaPlugTM, CollacoteTM, CollaTapeTM au-dessus du caillot sanguin et du MTA comme matériel de coiffage. Le MTA blanc et gris ont été associés à la décoloration de la dent.(42) Quelques matériaux peuvent être considérés comme alternative, soient les biocéramiques ou les ciments à base de silicate de tricalcium (EndoSequence® RRM à prise rapide de consistance mastic, Brasseler, USA ou Biodentine®, Septodont, USA). L’obturation coronaire consiste à placer une couche d’ionomère de verre puis un matériel de restauration permanente (composite ou amalgame).(38) La Figure 3 ci-dessous décrit sommairement les étapes cliniques de la première et la deuxième visite pour le traitement de revascularisation contemporain. Un examen clinique et radiologique permettra de déterminer le succès du traitement. Parmi les résultats cliniques attendus, il doit y avoir absence de douleur, d'enflure et de fistule. Il est par ailleurs possible dans certains cas de regagner la vitalité pulpaire qui peut être confirmée par le test au froid et le vitalomètre. Parmi les résultats radiologiques attendus, il y a une diminution de la radiotranslucidité apicale (6 à 12 mois suivant la fin du traitement), l’augmentation de l'épaisseur des parois radiculaires (12 à 24 mois suivant
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la fin du traitement) ainsi que l’augmentation de la longueur de la racine.(38)
Figure 3. Schéma explicatif des étapes de la revascularisation. [Tiré de Conde et coll.(43)].
À la première visite : figure (a) dent permanente immature, figure (b) nécrose pulpaire causée par un traumatisme dentaire associé à une fracture coronaire, figure (c) débridement de la dent, figure (d) désinfection avec NaOCl 1,5 % et figure (e) mise en place de l’agent antimicrobien [pâte d’antibiotiques ou Ca(OH)2]. Lors de la deuxième
visite : figures (f) et (g) initiation d’un saignement et formation du caillot sanguin, figure (h) placement de la barrière mécanique de collagène, figure (i) placement du MTA avec restauration coronaire finale et figure (j) croissance radiculaire et fermeture de l’apex.
1.3.2.4 Limitations
La présence de cellules souches postnatales dans la papille apicale d’une dent immature n’est pas prévisible. Ainsi, la quantité de cellules indifférenciées disponibles peut varier. En stimulant la formation d’un caillot sanguin à partir du périapex de la dent, il est attendu que les cellules souches de la papille apicale migrent dans ce caillot vers l’intérieur du canal. Une fois le caillot sanguin stabilisé à l’intérieur du canal, il passera par un processus de maturation lequel mènera à la formation d’un nouveau tissu. Par contre, le processus de maturation du caillot sanguin et la différentiation de cellules souches qui y habitent ne sont pas guidés et divers types de tissus dont le tissu osseux, fibreux, dentinaire ou une combinaison de ces derniers constituent des scénarios possibles à la suite du traitement
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par revascularisation.(44) Un article de revue publié par Conde et coll.(43) mentionne qu’au niveau histologique, le développement radiculaire s’effectue par la présence de cément cellulaire et acellulaire et par du tissu osseux faiblement minéralisé.
Par ailleurs, il n’est pas toujours possible d’induire un saignement à l’apex dans un contexte de nécrose pulpaire, ce qui implique une limitation importante à la technique.(25)
L’étude de Nagy et coll.(45) démontre que lors des procédures régénératives endodontiques par revascularisation, un gain de 12% de longueur radiculaire, un gain de 13 % de l’épaisseur radiculaire et une diminution du diamètre apical de 50 % sont observés, tandis que la procédure par apexification n’a démontré aucun changement sur une période de 18 mois.
L’étude de Jeeruphan et coll.(46) a comparé le succès du traitement par apexification au MTA et au Ca(OH)2 avec le protocole de revascularisation. Ils ont obtenu un gain de
largeur des parois dentinaires de 28,2 % et de longueur de racine de 14,9 % avec le protocole de revascularisation comparativement à un gain de largeur de 0 % avec l’apexification au MTA et de 1,52 % avec le Ca(OH)2 ainsi qu’un gain de longueur de
6,1 % avec le MTA et 0,4 % avec le Ca(OH)2.
L’étude de Lin et coll.(47) a examiné les résultats du traitement endodontique régénératif (RET) et de l'apexification avec Ca(OH)2. À 12 mois, le taux de succès est de 89,8% dans
le groupe RET et de 97% dans le groupe apexification. Avec le traitement endodontique régénératif, ils ont obtenu un gain de largeur des parois dentinaires dans 82,6 % des cas, de longueur de racine dans 81,16 % des cas et de fermeture apicale dans 65,21 % des cas. Dans le groupe apexification, ils ont obtenu un gain de largeur des parois dentinaires dans 0 % des cas, de longueur de racine dans 26,47 % des cas et de fermeture apicale dans 82,35 % des cas.
La revue systématique et méta-analyse conduite par Torabinejad et coll.(48) mentionne que les taux de survie et de succès sont de 97,8 % et 91,3 % pour la régénération endodontique et de 97,1 % et 94,6 % pour l’apexification avec le MTA sans différence significative pour les deux types de traitements. Par ailleurs, la régénération endodontique a permis un taux de croissance radiculaire allant de 21 à 100 %.
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mécanisme exact par lequel les nouveaux neurones recrutés répondent aux différents stimuli utilisés pour évaluer la vitalité pulpaire nécessite des investigations supplémentaires.(16)
Les études mentionnées ci-haut permettent d'affirmer que le protocole de revascularisation démontre un taux de succès très élevé et qu’il est possible d’obtenir un gain autant de la longueur que de l’épaisseur de la racine. Par contre, il est important de savoir qu’histologiquement, le tissu formé à l’intérieur du canal radiculaire est désorganisé et peut ressembler à du cément, à de l’os, ou à du tissu conjonctif. Ainsi, la revascularisation permet une réparation au lieu d’une régénération.
La revascularisation peut se faire sur des dents immatures de jeunes âgés entre 9 et 18 ans. Par contre, on obtient de meilleurs résultats chez les plus jeunes. Plus l’apex est ouvert, plus on obtient une fermeture importante de l’apex, une plus grande augmentation des parois radiculaires et une plus grande longueur de racine.(49) La technique n’est pas appropriée pour les dents permanentes matures puisque leur foramen apical est plus petit que 1 mm. Un foramen de diamètre trop petit empêche le passage du flux sanguin nécessaire pour la migration de cellules souches d’origine mésenchymateuse.(50) Enfin, un sondage mené par Lee et coll.(51) auprès des endodontistes aux États-Unis fait ressortir que 60 % d’entre eux traitent leurs patients avec les procédures endodontiques régénératives sans toutefois adhérer à 100 % aux étapes du protocole des considérations cliniques d’une procédure régénérative de l’AAE.
1.4 Ingénierie tissulaire 1.4.1 Définition
La régénération endodontique est basée sur des principes d'ingénierie tissulaire. C’est un domaine multidisciplinaire qui applique des principes d'ingénierie aux sciences de la vie, en restaurant ou en en maintenant une dent fonctionnelle.(25) Pour régénérer la forme et la fonction du complexe pulpo-dentinaire, une triade d’éléments est nécessaire incluant les cellules souches, la matrice pour offrir un support aux cellules et les biomolécules impliquées dans la cascade d’événements biologiques associées à la régénération.(8) La manipulation intentionnelle de ces trois facteurs peut mener à la régénération de la fonction tissulaire qui n’aurait pu se produire sans intervention médicale. La réponse du corps au tissu détruit lors d’une blessure peut mener à une restauration complète de l'architecture et de la fonction du tissu dans sa forme originale (régénération) ou à une
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restauration partielle en retrouvant la fonction sans l'architecture originale (réparation).(7)
1.4.2 Historique
Au début des années 1980, les Drs Langer et Vacanti ont émis l’hypothèse de la possibilité de régénérer un tissu ou un organe en cultivant des cellules spécifiques sur un matériau biodégradable.(52) La première application a été publiée en 1990 et démontrait la possibilité de régénérer un tissu cartilagineux en forme d’oreille humaine dans le dos d’une souris.(53) La régénération de la peau pour les grands brûlés est un autre exemple de génie tissulaire où les fibroblastes du derme ont proliféré sur des matrices de collagène.(54)
1.4.3 Éléments clés 1.4.3.1 Cellules souches
Les cellules souches sont définies comme une sous-population de cellules indifférenciées qui ont la capacité de s'auto renouveler et le potentiel de se différencier. Les cellules souches mésenchymateuses postnatales sont étudiées dans le domaine de la régénération endodontique.(55) Les cellules souches d’origine mésenchymateuses doivent par ailleurs adhérer à une surface en plastique et présenter des antigènes de surfaces spécifiques.(56) Les cellules souches d’origine mésenchymateuse (MSC) dérivent soit de la crête neurale (ectomésenchyme) ou du mésenchyme et sont présentes dans plusieurs tissus postnataux et organes. Les MSC ont été isolées de différentes sources tissulaires dont la moëlle osseuse, l’os, le périoste, la membrane synoviale d’articulations, la peau, les péricytes de vaisseaux sanguins, le ligament parodontal, le cordon ombilical et la pulpe dentaire de dents primaires et permanentes.(57) Plus récemment, les MSC ont été identifiées dans des tissus oraux malades dont la pulpe dentaire et le ligament parodontal inflammés.(58– 61) Les MSC ne présentent pas de problème éthique à leur utilisation. Il est relativement facile d’obtenir de grandes quantités de cellules autologues qui ont la capacité de s’auto-renouveler et qui ont un potentiel de différenciation en divers types de cellules. Les MSC qui proviennent du tissu pulpaire peuvent être facilement récoltées à partir de dents permanentes extraites et cultivées de façon sécuritaire. Les cellules souches dentaires ont un potentiel angiogénique, neurogénique et régénératif légèrement plus élevé comparativement aux cellules souches qui proviennent de la moëlle osseuse et du tissu adipeux. Ces dernières sont une source de cellules souches alternative et versatile pour les thérapies cellulaires.(62)
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La Figure 4 illustre les tissus oraux qui offrent des sources de cellules souches d’origine mésenchymateuse. Il y a la pulpe dentaire de dents primaires (SHED)(63), la papille apicale (SCAP)(22) et la pulpe dentaire de dents permanentes (CSPD)(64). Par ailleurs, il y a la moëlle osseuse (BMSC), le ligament parodontal (PDLSC), le follicule dentaire (DFSC)(65) et le germe dentaire (TGPC). Selon leur milieu de culture, les MSC peuvent se différencier en odontoblastes, en ostéoblastes, en chondrocytes, en cellules neurales, en adipocytes, en myoblastes, en fibroblastes et en cellules endothéliales.(66)
Il est important de noter que les CSPD sont hétérogènes et contiennent plus d’une population de cellules souches. Ainsi, certains marqueurs de surface antigéniques sont recherchés par immunosélection par cytométrie de flux afin de récolter un sous-ensemble de cellules souches progénitrices homogènes. Les CSPD possèdent des marqueurs antigéniques de surface de cellules souches mésenchymateuses dont certains qui marquent positivement : CD29, CD44, CD73, CD90, CD105, CD166 et STRO-1 et certains qui marquent négativement : CD11b, CD19, CD34, CD45 et HLA-DR.(57) Les cellules souches peuvent être isolées par la technique de digestion enzymatique à partir du tissu pulpaire de dents primaires et permanentes. Suivant l’étape de digestion enzymatique, les cellules sont ensemencées et cultivées pour isoler la population clonogénique par cytométrie de flux. Les CSPD sont accessibles facilement en grande quantité et avec un haut taux de prolifération et peuvent être cryopréservées pour une longue période de temps.(67) Les CSPD possèdent des similarités aux cellules souches mésenchymateuses de la moëlle osseuse. Elles possèdent toutes deux des marqueurs de surface et des protéines de la matrice associées avec la formation de tissu minéralisé [phosphatase alcaline (ALP), ostéocalcine (OC) et ostéopontine (OPN)].(55)
L’utilisation de cultures d'odontoblastes primaires est limitée car il est difficile d'isoler des cellules intactes en nombre suffisant qui ne seront pas phénotypement affectées après de multiples passages. Des odontoblastes complètement différenciés sont des cellules post-mitotiques qui sont distinctes des cellules souches de la pulpe dentaire. Ces cellules acquièrent une forme de longue colonne. Elles développent un réticulum endoplasmique et un appareil de Golgi avec plusieurs lysosomes. Le noyau se déplace au pôle opposé des cellules épithéliales et cette repolarisation du noyau marque la différenciation terminale en odontoblastes.(23)
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Figure 4. Illustration qui démontre les sources de cellules souches dentaires les plus importantes. [Tiré de Mari-Beffa et coll.(68)]
1.4.3.2 Matrices
Dans un système biologique, les cellules entrent en contact avec une matrice extracellulaire (MEC) et l’environnement l’entourant ce qui permet l’adhésion, la prolifération et la différenciation des ces mêmes cellules selon le type de tissu.
Les constituants majeurs de la MEC sont des protéines (élastine), des glycoprotéines (collagène, fibronectine, etc.), des glycoaminoglycans, des protéoaminoglycans et selon leur localisation des matériaux inorganiques (hydroxyapatite et phosphate de calcium). La matrice représente une structure, le plus souvent poreuse, et en trois dimensions (3 D) avec un système de canaux permettant l'adhésion, la prolifération et la différenciation des cellules souches vers différents phénotypes pour constituer un matériau apte à combler la lésion tissulaire.(23) Une porosité élevée en 3 D permet de faciliter l’ensemencement et la diffusion des cellules partout dans la matrice et permet l’organisation cellulaire et la vascularisation. La matrice doit permettre aux cellules de se positionner correctement dans l’espace disponible. Elle doit aussi réguler la prolifération, la différenciation et assurer les échanges de nutriments et gazeux. La matrice doit être biocompatible et biodégradée.(69) Son taux de dégradation doit être proportionnel à la formation tissulaire.(70) L’importance de la biodégradabilité s’explique par le fait que l’on évite une seconde approche pour retirer le matériel une fois la régénération tissulaire
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complétée.(71) La présence d’antibiotiques permet de prévenir la croissance bactérienne dans le système de canaux désinfectés.(23) La matrice doit rester intègre en présence de contraintes mécaniques. En endodontie, cela implique le placement de la matrice dans l’espace canalaire qui est restreint et variable d’une dent à l’autre. La matrice utilisée pour régénérer le complexe pulpo-dentinaire doit contrôler la contamination du système canalaire et permettre la vascularisation et l’innervation dans un espace restreint. Elle doit par ailleurs recruter les cellules souches à proximité, libérer des facteurs de croissance et de différenciation de manière contrôlée et supporter la formation de tissu calcifié.(72) Cette matrice peut être constituée de matériaux naturels, synthétiques ou hybrides. Parmi les matériaux naturels étudiés pour la régénération endodontique, on retrouve entre autre les polymères naturels dont le collagène(62,73–82), le chitosan(83,84), l’acide hyaluronique(85,86), l’alginate(87) et de multiples combinaisons de polymères naturels.(88–90) Ils sont présents sous diverses formes dont les nanoparticules, les microsphères, les hydrogels et les membranes. Le collagène est un composant clé de la structure dentaire qui mime l'environnement naturel des odontoblastes. Le collagène est un des polymères naturels les plus étudiés lors de la mise au point d’une matrice en ingénierie tissulaire.(91,92) L’acide hyaluronique est un composant majeur de la matrice extracellulaire du tissu conjonctif et joue un rôle important dans la guérison tissulaire. L’acide hyaluronique est biocompatible et a une faible immunogénicité.(93) L’alginate est non toxique et biocompatible mais sa dégradation est difficilement contrôlable.(94) Le chitosan est structurellement similaire aux glycosaminoglycans présents dans la matrice extracellulaire. Les matériaux naturels sont appréciés pour leur biocompatibilité, leur capacité à se biodégrader et leurs caractéristiques chimiques permettant la survie et la fonction des cellules. Ils comportent certains désavantages dont la difficulté d’isolation, l’induction potentielle d’une réaction immunitaire selon leur origine et des propriétés mécaniques et géométriques limitées.(95)
Parmi les matériaux synthétiques étudiés en régénération endodontique, il y a par exemple l’acide polylactique-co-glycolique (PLGA)(96), le poly-e-caprolactone (PCL)(97) et les biocéramiques.(98,99) Les biocéramiques incluent l’hydroxyapatite, le phosphate de calcium et le phosphate de b-tricalcium. Ces matériaux possèdent une force en compression élevée et sont biodégradables. Il existe aussi des combinaisons de matériaux naturels et synthétiques.(100) Les polymères synthétiques et leur co-polymères sont non toxiques et biocompatibles et se dégradent par hydrolyse dans le corps humain.(101) Par ailleurs, il est possible de contrôler la dimension des pores, la forme et la rigidité. Comme
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ce ne sont pas des substances biologiques, les matériaux synthétiques n’offrent pas de ligands et de sites d’adhésion cellulaire adéquats.(95)
Une multitude de techniques existent pour former des pores toute dimension confondue allant d’une structure macroporeuse à des nanopores. Il est nécessaire que ces techniques génèrent une architecture tridimensionnelle homogène et précise, une porosité élevée et interconnectée ainsi qu’une reproductibilité appropriée.(102) Les techniques de fabrication dites conventionnelles sont nombreuses. Parmi celles-ci, il y a la lixiviation au sel et au solvant, l’extrusion, le modelage, la gélation induite thermiquement, le
foaming gazeux, le traitement au fluide supercritique, le frittage de microsphères,
l’adhésion de fibres, l’intégration de matrice spongieuse et la modélisation de dépôts fusionnés. Parmi les techniques avancées, il y a le prototypage rapide, l’électrospinning, la photopolymérisation in situ, la phase d’émulsion interne élevée, et l’auto-assemblage de peptides.(103) Le prototypage rapide permet de contrôler les macros et les micros propriétés de la matrice par ordinateur permettant ainsi de recréer une architecture complexe. L’électrospinning consiste à synthétiser des fibres ultrafines hautement poreuses non tissées entre elles qui miment l’architecture et les propriétés mécaniques de la matrice extracellulaire du tissu natif.(103) L’auto-assemblage de peptides permet de personnaliser la matrice selon les contraintes spécifiques du tissu à régénérer par la construction d’un réseau nanofibreux qui retient l’eau et forme un hydrogel.(72) Le prototypage rapide et l’électrospinning sont deux techniques qui permettent d’incorporer des fonctionnalités de surface à l’échelle nanométrique.(69)
Enfin, la matrice doit idéalement contenir des facteurs de croissance pour favoriser la prolifération et la différenciation des cellules souches, ainsi que les nutriments pour permettre la survie et la croissance des cellules.(104,105)
1.4.3.3 Biomolécules
La cascade d’événements biologiques menant à la régénération endodontique est complexe et implique plusieurs biomolécules dont les facteurs de croissance, les chimiokines, les cytokines, les molécules de la matrice extracellulaire et les peptides bioactifs.(106) Le rôle de chaque biomolécule n’est pas clair à ce jour dans le contexte de la régénération endodontique.(107) La Figure 5 illustre le fait que la dentine est considérée comme un réservoir de molécules bioactives qui sont impliquées dans la régénération.
![Figure 3. Schéma explicatif des étapes de la revascularisation. [Tiré de Conde et coll.(43)]](https://thumb-eu.123doks.com/thumbv2/123doknet/3487476.101956/28.892.164.552.211.594/figure-schéma-explicatif-étapes-revascularisation-tiré-conde-coll.webp)
