Optimiser la régénération osseuse en dentisterie
Une équipe de chercheurs issus du consortium BIOPTOS - dont fait partie l’Université de Liège – vient de développer un nouveau concept basé sur l’impression 3D qui permet d’optimiser la régénération osseuse bucco-dentaire. Cette approche innovante ouvre la voie à de nouvelles solutions thérapeutiques pour la reconstruction osseuse. Cette étude fait l’objet d’une publication dans le journal Advanced Functional Materials.
C
ausée généralement par un traumatisme ou une infection, la perte d'une ou plusieurs dents peut entraîner des difficultés fonctionnelles (mastication) ou sociales. Le traitement de choix consiste à remplacer la dent perdue par un implant dentaire. Cependant, pour qu’elle soit pérenne, la pose d’implants nécessite que le volume osseux alvéolaire soit suffisant. Or, la perte d’une dent entraîne fréquemment une perte osseuse et une régénération de l’os alvéolaire est souvent nécessaire avant de pouvoir placer le ou les implants. C’est le cas de la procédure de Régénération Osseuse Gguidée (ROG), développée il y a plusieurs dizaines d’années, et qui a démontré son efficacité en termes de performance et de fiabilité, notamment sur le long terme. Aujourd’hui, cette technique fait l’unanimité auprès des cliniciens spécialistes en régénération osseuse orale et en implantologie.
Les techniques de Régénération Osseuse Guidée (ROG) sont le plus souvent utilisées pour reconstruire l’os alvéolaire et cette approche repose sur l’utilisation d’un biomatériau de substitut osseux combiné à une membrane barrière. En clinique, le substitut osseux le plus couramment utilisé se présente sous la forme de granules d’hydroxyapatite d’origine bovine (xénogreffe). Bien que ce biomatériau convienne au traitement de petits défauts osseux, son manque de stabilité rend son utilisation difficile et peu fiable lorsqu’il s’agit de reconstruire des défauts de taille plus importante.
Aujourd’hui, dans la lignée de la médecine régénérative personnalisée et des technologies digitales, on observe un intérêt grandissant pour des biomatériaux de régénération osseuse de synthèse présentant une forme tridimensionnelle (3D) sur mesure, parfaitement adaptée au défaut osseux du patient. L’architecture intérieure de ces blocs de substitution osseuse peut aussi influencer le comportement des cellules et l’efficacité de la régénération. Dans la littérature scientifique, cependant, il n’existe pas de consensus quant au choix du design interne pour ces substituts osseux personnalisés et les chercheurs testent généralement ceux-ci sans base biomécanique.
Schéma représentant les différentes étapes de la Régénération Osseuse Guidée (ROG) intra-orale. (1) Les défauts osseux au niveau de l’os alvéolaire, souvent induits par la perte d’une ou plusieurs dents, sont fréquents et ne permettent pas la pose d’implants dentaires de façon pérenne. (2) A l’aide d’un scalpel, le dentiste spécialiste en implantologie ouvre la gencive et décolle les lambeaux de tissus mous ainsi que le périoste. (3a) La procédure de Régénération Osseuse Guidée consiste à placer un substitut osseux au niveau du défaut de manière à combler celui-ci. Ensuite, une membrane barrière est placée par-dessus afin de créer une chambre de régénération en referment le site chirurgical (3b). (4) La néoformation d’os peut avoir lieu et nécessite quelques mois pour régénérer entièrement le défaut osseux. (5) Lorsque la régénération osseuse est complète ou satisfaisante, un implant dentaire est placé pour permettre le remplacement de la dent perdue. Il peut rester des vestiges de la membrane résorbable selon la vitesse de biorésorbabilité de celle-ci. Idéalement l’os est mature lors de la pose des implants.
C’est dans ce contexte que le consortium BIOPTOS (Biomatériaux Imprimés 3D et OPTimisés pour la régénération OSseuse bucco-dentaire), dont fait partie Liesbet Geris – Directrice de la Biomech Research Unit (ULiège), France Lambert – Cheffe du Service de Parodontologie, Chirurgie bucco-dentaire et Chirurgie Implantaire, Co-directrice de la dental-Biomaterials Research Unit (d-BRU) et Dorien Van hede - chercheuse post-doc au sein de la d-BRU de la Faculté de Médecine de l’ULiège –, a développé et validé son concept de bloc synthétique imprimé en 3D avec un design interne optimisé in silico pour la régénération osseuse. « La modélisation sur ordinateur, développée par l’Unité de Recherches de Liesbet Geris, permet de prédire l’effet du design interne sur la régénération osseuse, explique Dorien Van Hede. Cela facilite donc le choix de la géométrie la plus prometteuse à tester dans un modèle in vivo. C’est une approche innovante, qui permet en outre de limiter l’expérimentation animale, mais qui a également mis en évidence un effet très prometteur du design « Gyroid »* avec une formation d’os plus importante in vivo par rapport à un design classique de type orthogonal ou aux granules « Gold standard » actuellement utilisé en clinique ». Une recherche qui ouvre la voie à de nouvelles solutions thérapeutiques pour reconstruire de l’os, que ce soit en dentisterie ou en chirurgie orthopédique et maxillo-faciale.
* Une gyroïde est une surface minimale triplement périodique infiniment connectée découverte par Alan Schoen en 1970.
Référence scientifique
Dorien Van hede, Bingbing Liang, Sandy Anania, Mojtaba Barzegari, Bruno Verlée, Grégory Nolens, Justine Pirson, Liesbet Geris, and France Lambert, 3D-Printed Synthetic Hydroxyapatite Scaffold With In Silico Optimized Macrostructure Enhances Bone Formation In Vivo, Advanced Functional Materials, November 2021. https://doi.org/10.1002/adfm.202105002.
