5. les tenons fibrés
TRANSCRIPT
TTHHÈÈSSEE
En vue de l'obtention du
DDOOCCTTOORRAATT DDEE LL’’UUNNIIVVEERRSSIITTÉÉ DDEE TTOOUULLOOUUSSEE
Délivré par l'Université Toulouse III - Paul Sabatier
Discipline ou spécialité : Odontologie
JURY
Jacques DEJOU PU/PH Université Marseille, rapporteur
Georges DORIGNAC PU/PH Université Bordeaux II, rapporteur
Geneviève GREGOIRE PU/PH Université Toulouse III, directrice
Serge MAZERES Docteur d’Université, Ingénieur de recherche
Ecole doctorale :
Unité de recherche : Interface biomatériaux-tissus biologiques
Directeur(s) de Thèse : G.GREGOIRE
Rapporteurs :
Présentée et soutenue par Emmanuelle NOIRRIT-ESCLASSAN Le 26 mars 2009
Titre :
Etude de l’interface et de l’étanchéité endocanalaire après collage de tenons fibrés radiculaires
3
A mes parents, à mon frère
Maman, tu savais…Béatrice avait dit !
A ma famille
A Rémi, mon complément, mon soutien tout au long de ce « sacré » parcours
A François et Aurélien, qui m’apprennent à apprivoiser mes petits patients ; il n’y a pas que
des histoires de dents dans la vie !
4
A notre Directrice, Madame le Professeur Geneviève GREGOIRE,
Vous nous avez inspiré ce sujet de recherche et vous nous avez dirigée avec la compétence, la
volonté et le sens du détail qui vous caractérisent.
A votre contact nous avons pris conscience de la rigueur de la recherche, de la satisfaction de
mener à bien un travail et de le voir publié.
Merci de nous avoir fait progresser et de nous avoir guidée avec patience.
A notre Jury et Rapporteur, Monsieur le Professeur Georges DORIGNAC,
Nous vous sommes extrêmement reconnaissante d’avoir accepté de juger notre travail.
Vous avez marqué notre parcours universitaire. Votre rigueur, votre culture odontologique et
pédiatrique ainsi que votre charisme sont pour nous des modèles depuis nos premières années
d’internat.
Au sein du Collège d’Odontologie Pédiatrique vous avez instauré un climat chaleureux et
convivial, propice à l’écoute et à l’échange, pour tous ceux qui aiment soigner les enfants,
enseigner et chercher.
Soyez assurés de notre profond respect.
A notre Jury et Rapporteur, Monsieur le Professeur Jacques DEJOU,
Votre compétence et votre expertise dans le domaine des biomatériaux sont pour nous une
référence.
Nous sommes très honorée de votre présence au sein de ce jury.
Soyez vivement remercié d’avoir accepté de juger notre travail.
A notre Jury, Monsieur le Docteur Serges MAZERES,
Nous vous remercions très sincèrement d’avoir accepté de siéger dans notre jury.
Merci de nous avoir fait découvrir et apprécier la complexité de la spectrophotométrie. Vous
avez toujours répondu à nos interrogations avec patience, disponibilité et indulgence. Vos
remarques clairvoyantes nous ont éclairées sur un univers scientifique qui n’était pas le nôtre.
Nous souhaitons poursuivre avec vous dans cette voie de la recherche où les champs à
explorer sont immenses.
5
Je témoigne toute ma gratitude à Madame le Professeur Anne-Marie SAUTEREAU pour
avoir initié la troisième partie de ce travail et pour son soutien lors de la préparation de mon
concours de MCU-PH.
Je tiens également à remercier très chaleureusement Monsieur Simon CAYEZ du CIRIMAT
pour sa précieuse aide technique, son enseignement de l’utilisation du Microscope
Electronique à Balayage et l’entretien de ce bon vieux MEB (que de réparations !).
Je remercie les membres du laboratoire Interface biomatériaux-tissus dentaires et en
particulier Firas Dabsie, pour leur concours éclairé et constant dans l'élaboration de la partie
expérimentale concernant la filtration de fluide.
J’adresse mes vifs remerciements à Messieurs Maxime COURNOT, Pierre-Antoine
GOURRAUD et Philippe GUIGNES pour leur précieuse aide dans le traitement statistique de
mes données. Ils ont fait preuve de patience et de pédagogie.
Merci également à Monsieur Frédéric N’GUYEN pour sa contribution à la constitution des
échantillons.
Mes pensées vont bien sûr vers Monsieur Bernard TERRIE qui a initié ce travail et m’a bien
souvent proposé son aide pour des manipulations. Sa compétence, sa discrétion, sa
méticulosité, son sens clinique et sa gentillesse font de lui un modèle que je tente de suivre. Je
lui saurai toujours gré de m’avoir accordé sa confiance avant son départ. Puisse ce travail
honorer sa mémoire.
Je dédie également ce travail à Monsieur Jean-François LAURET qui a marqué mes études
brestoises par son ouverture d’esprit et son sens de l’observation.
6
PLAN
1. Introduction 1
2. Etanchéité radiculaire consécutive au collage de tenons fibrés : Analyse
bibliographique 10
1. Les méthodes d’évaluation de l’étanchéité 11
2. La dentine et ses spécificités radiculaires 26
3. Les systèmes adhésifs dentinaires 35
4. La colle 50
5. Les tenons fibrés 52
3. Evaluation expérimentale de l’herméticité du collage radiculaire
endocanalaire d’un tenon fibré 65
1. Etude des interfaces dentine radiculaire/colle/système adhésif/tenon fibré par
microscopique électronique à balayage 68
2. Etude de l’étanchéité radiculaire par méthode de filtration de fluide 95
3. Etude spectrophotométrique de l’interface entre un système adhésif
monocomposant et la dentine radiculaire 107
4. Conclusion 148
5. Bibliographie 151
6. Table des illustrations 172
7
PLAN DETAILLE
Introduction 8
1ère
partie :
Etanchéité radiculaire consécutive au collage de tenons fibrés
Analyse bibliographique
1. Les méthodes d’évaluation de l’étanchéité 11
1.1. Mesures qualitatives 13
1.1.1. L’étude de la pénétration de bactéries et de toxines bactériennes 13
1.1.2. La pénétration de marqueurs radioactifs 14
1.1.3. Les techniques de microscopie 14
1.2. Mesures semi-quantitatives 19
1.2.1. Diffusion passive de colorants 19
1.2.2. Diffusion passive de traceurs chimiques 20
1.3. Mesures quantitatives 22
1.3.1. Conductance hydraulique et filtration de fluide 22
1.3.2. Dissolution des tissus durs ou extraction de marqueurs 23
1.3.3. Méthodes électro-chimiques 23
1.4. Conclusion 23
2. La dentine et ses spécificités radiculaires 26
2.1. Composition de la dentine 26
2.2. Boue dentinaire 28
2.3. Aspect tubulaire de la dentine 29
2.3.1. Dentine intra- et inter-tubulaire 29
2.3.2. Densité tubulaire 30
2.3.3. Orientation des tubules dentinaires 33
2.3.4. Diamètre tubulaire 34
3. Les systèmes adhésifs dentinaires 35
3.1. Les systèmes avec mordançage total 36
3.1.1. Principe 36
3.1.2. Mécanisme d’adhésion 37
3.1.2.1. Couche hybride 37
3.1.2.2. Tags de résine 39
8
3.2. Les auto-mordançants 41
3.2.1. Principe 41
3.2.2. Composition chimique 41
3.2.2.1. Monomères 41
3.2.2.2. Systèmes initiateurs 45
3.2.2.3. Solvants 46
3.2.2.4. Additifs 47
3.2.2.4.1. Charges 47
3.2.2.4.2. Colorants et agents anti-microbiens 47
3.2.3. Mécanisme d’adhésion 48
3.2.3.1.Couche hybride 48
3.2.3.2.Tags de résine 49
3.3. Influence de l’eugénol sur l’adhésion 49
4. La colle 50
5. Les tenons fibrés 52
5.1. Composition 52
5.1.1. Fibres 53
5.1.2. Matrice 54
5.2. Traitement de surface 55
5.2.1. Silanisation 55
5.2.2. Air-abrasion 56
5.2.3. Système Cojet® 56
5.2.4. Mordançage acide 57
5.3. Propriétés 57
5.3.1. Propriétés mécaniques 57
5.3.1.1. Dissipation des contraintes 58
5.3.1.2. Résistance à la traction et à la fatigue 58
5.3.1.3. Module élastique 59
5.3.1.4. Augmentation de la rétention par le collage 59
5.3.2. Caractéristiques physiques 60
5.3.3. Propriétés esthétiques 62
5.3.4. Propriétés biologiques 62
5.3.5. Indications et forme du tenon 62
5.3.5.1. Longueur 63
5.3.5.2. Diamètre 63
5.3.5.3. Forme 63
5.4. Limites d’une reconstitution corono-radiculaire collée 64
9
2ème
partie :
Evaluation expérimentale de l’herméticité du collage radiculaire
endocanalaire d’un tenon fibré
A. Etude des interfaces dentine radiculaire/colle/système adhésif/tenon
fibré par microscopie électronique à balayage
1. Matériel 69
1.1 Tenons fibrés FRC Postec 69
1.2 Monobond S 70
1.3 Colle Variolink II 70
1.4 Système adhésif 70
1.4.1 Monocomposant dual : Excite DSC* 70
1.4.2 Automordançant dual: AdheSE DC * 72
2. Méthode 73
2.1 Traitement endodontique 73
2.2 Division randomisée 74
2.3 Collage du tenon 74
2.3.1 Système adhésif Excite DSC* 74
2.3.2 Système adhésif AdheSE DC* 75
2.4 Evaluation microscopique 76
2.4.1 Observation de la couche hybride 76
2.4.2 Evaluation de la morphologie des tags de résine 78
2.5 Analyse statistique 80
3. Résultats 81
3.1 Evaluation de la couche hybride 81
3.2 Evaluation des tags de résine 84
4. Discussion 90
5. Conclusion 94
10
B. Etude de l’étanchéité radiculaire par filtration de fluide,
après obturation endodontique et collage d’un tenon fibré FRC Postec :
comparaison entre témoins et deux systèmes adhésifs : Excite DSC et
AdheSE DC, alliés à la colle Variolink II
1. La filtration de fluide 96
2. Matériel et méthode 98
A. Préparation des échantillons 98
2.1. Obturation endodontique de la racine 98
2.2. Randomisation 98
2.3. Préparation du logement canalaire et collage du tenon 99
2.3.1. préparation du logement canalaire 99
2.3.2. collage du tenon avec l’Excite DSC 99
2.3.3. collage du tenon avec l’AdheSE DC 100
B. Mesures de la filtration de fluide 100
3. Résultats 102
4. Discussion – Conclusion 103
11
C. Etude spectrophotométrique de l’interface entre un système adhésif
monocomposant et la dentine radiculaire
1. Objectif 108
2. Définitions 108
2.1 Fluorescence 108
2.1.1 Etats excités ; transition énergétique 109
2.1.2 Excitation, émission, déplacement de Stokes 113
2.1.3 Coefficient d’absorption molaire 115
2.1.4 Rendement quantique de fluorescence 116
2.2 FRET : Förster Resonance Energy Transfer 117
2.3 Marqueurs fluorescents 118
2.3.1 Avantages des marqueurs fluorescents 119
2.3.2 Principaux marqueurs fluorescents utilisés en recherche dentaire 119
3. Caractérisation de la sonde par le FRET 120
3.1 Matériel 121
3.1.1 Spectrofluorimètre 121
3.1.2 MSF : Microspectrofluorimètre 122
3.1.3 Echantillons dentaires 122
3.1.4 Adhésif Excite DSC 123
3.1.5 Marqueur fluorescent : fluorescéine (FITC) sur polysaccharide
Dextran 123
3.2 Etude spectrofluorimétrique 125
3.2.1 Caractérisation des spectres d’excitation et d’émission
de la dentine 125
3.2.2 Caractérisation du système adhésif Excite DSC 126
3.2.2.1 Caractérisation des spectres d’excitation et d’émission 126
3.2.2.2 Préparation du mélange Excite DSC-Dextran fluorescéine 127
3.2.2.3 Validation du mélange Excite DSC-Dextran FITC 128
3.2.3 Couple Dextran FITC-Excite DSC 130
3.2.3.1 Effet de la photopolymérisation sur le FITC et sur le
mélange ExciteDSC-Dextran FITC 130
3.2.3.2 Chémopolymérisation du mélange Excite-Dextran FITC 131
3.2.3.3 Effet du mordançage dentinaire 132
3.2.3.4 Conclusions 138
3.2.4 Couple FITC-dentine : Caractérisé par le rayon de Förster : R0 139
3.3 FRET : Mise en évidence d’un FRET entre dentine et Excite FITC : étude au
spectrofluorimètre et au microspectrofluorimètre 140
4. Discussion Conclusion 142
12
INTRODUCTION
13
Le but de tout matériau d’obturation dentaire coronaire ou radiculaire est de fournir une
reconstitution durable tant sur le plan mécanique que biologique, avec un scellement
biocompatible parfait à l’interface entre les tissus dentaires et l’obturation. Les tests
permettant d’évaluer la qualité de ce scellement vont donc étudier la résistance mécanique des
interfaces mais aussi le passage de fluides et/ou de bactéries et de leurs toxines: en effet, toute
perte d’étanchéité peut être à l’origine d’une reprise de carie, d’une atteinte pulpaire, d’une
lésion péri-apicale… mettant en jeu le pronostic dentaire.
De nombreuses études se sont attachées au problème d’interface et de perméabilité au niveau
de la dentine coronaire ou radiculaire externe, mais les problèmes inhérents au collage sur la
dentine radiculaire endocanalaire ont peu retenu l’attention. L’adhésion à ce niveau est en
effet un véritable challenge du fait de la capacité variable du système de collage à
déminéraliser et infiltrer les parois dentinaires, du manque de contrôle de l’humidité, de
l’influence de la densité et de l’orientation variable des tubules dentinaires le long du canal
radiculaire et enfin de l’accessibilité durant la manipulation des matériaux.
Pour étudier l’interface obtenue après collage endocanalaire d’un tenon fibré translucide au
moyen de deux adhésifs différents, un monocomposant précédé d’un mordançage acide et un
automordançant en deux étapes, associés à une même colle, nous avons choisi trois approches
expérimentales. Dans un premier temps, la continuité de la couche hybride et la morphologie
des tags de résine sont analysées en microscopie électronique à balayage. Dans un second
temps, la perméabilité de l’ensemble est mesurée par une technique de filtration de fluide.
Enfin, nous avons cherché à mettre en évidence un transfert d’énergie de résonance entre deux
substances fluorescentes, la dentine et la fluorescéine afin d’obtenir des données sur
l’interface dentine-système adhésif au niveau moléculaire.
14
1ère partie:
Etanchéité radiculaire
consécutive au collage de tenons fibrés
Analyse bibliographique
15
1. Les méthodes d’évaluation de l’étanchéité
De nombreuses méthodes [146, 249] ont été utilisées pour évaluer l’étanchéité des
interfaces lors d’obturations radiculaires. La plupart sont basées sur la recherche de
micropercolation [217], qui se produit selon KIDD [138] lorsqu’il y a passage de bactéries,
fluides, molécules ou ions entre les parois d’une cavité dentaire et le matériau d’obturation.
Les tests d’étanchéité menés in vitro vont permettre de donner une valeur quantitative de
percolation théorique maximale pouvant se produire ou non in vivo [46].
Nous pouvons, à partir des résultats de GRIFFITHS [112], résumer dans un diagramme la
topographie des différentes voies de microperméabilité au niveau de l’interface résine
adhésive / dentine, à partir des fluides pulpaires (figure 1):
o (1) Absence de microperméabilité : l’interface est scellée par l’imprégnation de la
résine au sein de la couche hybride, par les tags de résine dans les tubules
dentinaires et les branches latérales.
o (2) Microperméabilité le long des tags de résine, à travers les branches latérales et
la couche hybride.
o (3) Microperméabilité à travers la base poreuse de la couche hybride (a)
o (4) Microperméabilité autour des tags de résine et le long de l’interface (b) entre la
couche hybride et la résine adhésive, avec un tag de résine détaché du tubule.
16
Figure 1 : les différents types de microperméabilité du fluide pulpaire au niveau d’une
interface dentinaire adhésive [112]
Ces différentes techniques d’évaluation de l’étanchéité peuvent être classifiées en :
- mesures qualitatives
- mesures semi-quantitatives
- mesures quantitatives
a 1 2 3 4 b
Adhésif
t
u
b
u
l
e
Branches
latérales
Dentine
17
1.1 Mesures qualitatives
1.1.1. L’étude de la pénétration de bactéries et de toxines bactériennes
Description de la technique :
Le système comprend en général deux chambres séparées, entre les extrémités apicales et
coronaires d’une dent obturée. La turbidité du bouillon dans la chambre apicale est la
première indication de contamination par des micro-organismes et donc de perte d’herméticité
[27, 35]. Le liquide dans la chambre apicale peut également contenir un indicateur ; par
exemple un indicateur de pH comme le phénol rouge à 0,01% passe du rouge au jaune lorsque
se produit une contamination bactérienne. En effet, la production d’acide par fermentation des
hydrates de carbone, par Streptococcus salivarius par exemple, modifie le pH du milieu [2].
Les souches bactériennes et fongiques utilisées varient selon les études (tableau 1).
auteurs Souches bactériennes utilisées
Chailertvanitkul [38, 39] Streptocoques anaérobies, Fusobacterium nucleatum
Barthel [18] Streptococcus epidermidis
Adamo [2] Streptococcus salivarius
Timpawat [253] Enterococcus faecalis
Carratù [35] Porphiromonas mirabilis, S. epidermidis
Miletic [171] Candida albicans, Streptococcus mutans, S. mitis, Prevotella
melaninogenica, Lactobacillus acidophilus
Michailesco [169] Actinomyces odontotylicus, Lactobacillus acidophilus,
Pseudomonas fluorescens
Maltezos [154] Streptococcus salivarius
Tableau 1 : Exemples d’études de percolation bactérienne et fongique avec les différentes
souches utilisées
Des endotoxines peuvent également être utilisées : ce sont des lipopolysaccharides de la
membrane externe de bactéries Gram négatives.
L’espace permettant le passage de bactéries fait au minimum 0,5 à 1 µm de large. En
revanche, la percolation de toxines nécessite des hiatus de taille inférieure. [249]
D’après ADAMO [2] et TIMPAWAT [253], cette technique d’évaluation serait d’une plus
grande valeur biologique et clinique que la méthode de pénétration d’un colorant ou d’un
isotope. En effet, la capacité des micro-organismes vivants à modifier leur forme et leur taille
18
pour se mouvoir activement et se multiplier peut jouer un rôle important qui ne peut être
représenté par aucune solution aqueuse avec un marqueur [18].
Limites :
Mesure qualitative : présence ou absence de contamination.
Méthode inutilisable si le ciment a une activité anti-bactérienne [154, 229].
Résultats dépendants du type de bactéries et/ou champignon utilisé [271].
1.1.2. Pénétration de marqueurs radioactifs
Description de la technique :
Différents isotopes sont utilisés comme marqueurs : le 45
Ca, 131
I, 35
S, 22
Na, 32
P, 86
Rb, 14
C.
Les auteurs de ces études [97, 122, 123, 228] ont détecté la présence de ces isotopes par
autoradiographie [249].
Par comparaison, les plus petites molécules d’isotopes mesurent seulement 40 nm alors
que la taille des plus petites molécules de colorants est de l’ordre de 120 nm.
Limites :
Les résultats peuvent varier en fonction du type de l’isotope (haute ou basse énergie,
affinité pour le substrat comme le 45
Ca), la distance entre la source de radiation et l’émulsion,
la longueur d’exposition, le rinçage [256]. L’interprétation est très dépendante de la relation
entre le faisceau principal des rayons X et l’angle cavosuperficiel. [249]. En conclusion,
l’évaluation de la percolation est très dépendante de la technique.
De plus, l’évaluation du degré de percolation est subjective, même si certains auteurs
[104] utilisent des systèmes de scores pour essayer d’initier une notion quantitative [249].
1.1.3. Les techniques de microscopie :
L’observation à fort grossissement des interfaces permet la localisation des défauts
d’herméticité et une analyse morphologique fine des interfaces. Cette technique utilisée en
corrélation avec d’autres méthodes (coloration, marquage fluorescent…) donne une image
globale du comportement des matériaux d’obturation.
19
Microscopie électronique à balayage (MEB)
Description de la technique :
Cette technique de microscopie est basée sur le principe des interactions électrons-
matière. Un faisceau d'électrons balaie la surface de l'échantillon à analyser qui, en réponse,
réémet certaines particules. Le nombre de particules réémises varie en fonction de la
topographie, la composition et la texture de la surface observée. Différents détecteurs
permettent d'analyser ces particules et de reconstruire une image de la surface.
Les premiers MEB ont été commercialisés dans les années 1960. La résolution a été
considérablement améliorée (de l’ordre de 1 nm) par l’apparition du « Field-Emission
Instruments Scanning Electron Microscopy » (FEISEM) (MEB à émission de champ). Alors
que le MEB utilise des voltages d’accélération de l’ordre de 15 à 25 kV, induisant des
dommages par le faisceau d’électrons, le FEISEM travaille à des voltages de 2 à 6 kV,
permettant une meilleure résolution et une préservation des structures biologiques [132].
Cependant, ces observations se font sous un vide plus important [270].
Lors de l’étude des systèmes adhésifs, le MEB permet la visualisation en surface de la couche
hybride et des tags de résine après dissolution partielle des structures dentinaires [207]. Des
marqueurs tels que le nitrate d’argent peuvent être utilisés concomitamment pour visualiser la
perméabilité d’une interface sous MEB [205].
CHERSONI [43] utilise le MEB dans la technique des répliques pour étudier les mouvements
de fluide depuis la dentine à travers les adhésifs. Elle consiste en une prise d’empreinte de la
surface de dentine enduite d’adhésif polymérisé après élimination de la couche inhibée par
l’oxygène, avec un polyvinyl siloxane de basse viscosité (NAHON [180] a montré que la
prise d’empreinte ne modifie pas l’intégrité de l’adhésif).Une réplique en résine époxy ou en
polyether pour les canaux radiculaires est obtenue à partir de l’empreinte, puis métallisée à
l’or et au palladium pour être examinée au MEB. La qualité du recouvrement par l’adhésif et
la transsudation de gouttelettes de fluide dentinaire sont alors observées. Le nombre de
gouttelettes par μm² d’adhésif polymérisé peut être enregistré et apporter des données
quantitatives. [42]
20
Limites :
C’est une méthode destructive : la dissolution de la dentine pour observer la couche
hybride provoque une perte d’informations concernant la structure dentinaire et l’étude de la
zone de transition adhésif-dentine [26, 270].
La déshydratation nécessaire et la mise sous vide peuvent provoquer des artefacts, des
contractions entraînant des fractures, des délaminations.
Microscopie électronique en transmission (MET)
Description de la technique :
Cette technique de microscopie est basée sur le principe de diffraction des électrons et
peut atteindre un grossissement de 5 000 000. Le principe du microscope électronique en
transmission a été mis au point en 1931 par Max Knoll et Ernst Ruska, ce dernier a d'ailleurs
reçu le prix Nobel de physique en 1986 pour cette invention.
Son principe peut être compris à partir de celui d’un microscope photonique classique : une
gerbe d’électrons est condensée sur une partie d’échantillon (de l’ordre de quelques
nanomètres au dixième de millimètre). Les électrons qui interagissent fortement avec la
matière traversée sont repris par un jeu de lentilles formant une image agrandie de l’objet.
La limite de résolution serait de l'ordre de grandeur du picomètre dans un cas idéal. Mais en
raison des fortes aberrations, elle n'est en réalité que de quelques Ångstroms, ce qui est tout de
même plus précis que le microscope électronique à balayage.
Limites :
La préparation des échantillons pour une observation au microscope électronique en
transmission est une phase très importante. C'est elle qui détermine en partie la qualité des
résultats obtenus. Le faisceau d'électrons devant traverser l'échantillon, son épaisseur doit être
idéalement de l'ordre de quelques nanomètres (10 à 100). La préparation d’échantillons ultra-
fins de tissus minéralisés au microtome est complexe. Comme pour le MEB, les échantillons
doivent être fixés, déshydratés, métallisés.
Le MET permet l’observation ultra-structurale de la couche hybride (configuration du réseau
collagénique et diffusion de la résine au sein de ce réseau…). Cependant, cette technique
nécessite l’immersion totale de l’échantillon dentaire dans de la résine époxy qui se
substitue alors à l’eau contenue dans la dentine. La pénétration de traceurs comme le nitrate
d’argent est alors biaisée. [205]
21
Microscopie laser confocale
Description de la technique :
Mise au point en 1955 et appliquée pour la première fois en recherche odontologique par
WATSON et BOYDE [277], cette technique de microscopie utilise un faisceau laser qui
induit l’émission de fluorescence des marqueurs fluorescents employés (rhodamine B,
fluorescéine, jaune lucifer…). Le balayage du faisceau laser se fait sur la totalité de
l’échantillon. Un moteur de haute précision, dont le pas est de 25 à 40 nm, permet de déplacer
la platine du microscope par rapport à l’objectif dans l’axe xz pour obtenir une succession de
coupes sur des plans focaux successifs dans la profondeur de l’objet. Les fluorochromes
excités par le laser réémettent des photons de longueur d’onde supérieure, qui traversent un
miroir dichroïque puis un filtre d’émission ou un prisme calibrant la longueur d’onde émise.
Un dispositif de diaphragme ne laisse passer que les photons provenant spécifiquement du
plan focal analysé et les envoie sur un photomultiplicateur. Les images recueillies par le
dispositif confocal correspondent à des plans optiques définis [260].
En odontologie, cette technique permet par exemple
- la visualisation de la sub-surface de l’interface (environ 100 microns sous la surface de
l’échantillon), avec une préparation minimale de l’échantillon [112] qui peut être
conservé humide [205].
- l’observation de la microstructure dentinaire [133].
- l’enregistrement de séries d’images suivi d’une reconstruction tri-dimensionnelle
[205].
- la visualisation et l’individualisation de différents constituants d’un système adhésif
après incorporation de marqueurs fluorescents, aidant ainsi à déterminer quel
composant est responsable de la formation des tags de résine et de la couche hybride.
[207].
- l’étude de microperméabilité de la couche hybride par addition de fluorochromes dans
la chambre pulpaire [22, 112, 207, 277] (évaluation de la pénétration interne de
marqueur vers la surface de collage et de la capacité de scellement des tubules
dentinaires depuis la zone pulpaire).
22
Limites :
Il est impératif de connaître le comportement des marqueurs fluorescents et leurs propriétés
chimiques pour interpréter les images de manière optimale : le FITC (fluorescéine
isothiocyanate) est soluble dans l’eau, comme l’acriflavine, mais le premier pénètre la dentine
et pas le composite alors que le second pénètre la dentine et le composite mais pas la couche
hybride. La rhodamine B ne se dissout pas dans l’eau mais dans les composés organiques
(promoteur, agent de silanisation). Ainsi, si le FITC pénètre la dentine, il peut se produire une
filtration qui gêne la distinction des parties colorées [207].
Afin d’éviter le mélange des marqueurs fluorescents, les différents composants doivent être
polymérisés séparément [207]. Ils doivent émettre à des longueurs d’onde différentes afin
d’être clairement individualisés [270].
Microscopie optique ou photonique
Cette technique d’observation peut être utilisée après coloration de l’adhésif [109] ou des
structures collagéniques (coloration de Masson-Goldner) [238, 239].
Microscopie à force atomique
Le microscope à force atomique explore la surface d’échantillons biologiques à l’aide d’une
pointe effilée dont l’extrémité a un rayon de quelques nanomètres, portée par un ressort très
souple. La précision des déplacements de cette pointe, dans les trois plans de l’espace,
couplée à une utilisation dans des solutions physiologiques, permet de visualiser aussi bien
des structures biologiques complexes que des molécules uniques, et cela dans leur état
fonctionnel puisque aucune déshydratation n’est nécessaire. Les résolutions latérale et
verticale peuvent atteindre quelques angströms [93, 159].
Ce type de microscopie a permis d’observer la microstructure et les propriétés mécaniques de
la dentine [140, 141].
23
Microscopie par génération d’harmoniques (de 2ème
ou de 3ème
génération)
Elle permet l’observation microstructurale des tubules dentinaires, de l’organisation des
fibres de collagène et leur reconstruction tridimensionnelle avec une résolution latérale de
l’ordre de 1 micron et longitudinale (axe des z) de l’ordre de 3 microns.
L’échantillon n’est pas détruit et peut être observé en solution aqueuse, évitant les artefacts
liés à la déshydratation. Il n’est pas nécessaire d’utiliser des marqueurs chimiques. La
pénétration du laser au sein de l’échantillon élimine les artefacts liés à la préparation de
surface [67].
1.2. Mesures semi-quantitatives
1.2.1 Diffusion passive de colorants
Le but d’un marqueur est de mettre en évidence un flux à l’interface entre matériau
d’obturation et tissus dentaires.
Description de la technique :
Cette méthodologie, décrite pour la première fois par Grossman en 1939, utilise
l’immersion d’une dent obturée pendant un temps déterminé dans un marqueur colorant
qui peut être de l’éosine, du bleu de méthylène, de l’encre noire d’Inde, du Procion brillant
bleu, vert ou rouge, du violet de gentiane, de la fuchsine basique, de la fluorescéine, de la
rhodamine B, du violet crystal….
Le phénomène de capillarité joue un grand rôle, principalement dans l’évaluation de la
percolation apicale, car l’apex dentaire est immergé dans le marqueur qui pénètre par tous les
espaces entre les parois canalaires et le matériau d’obturation [32]. La dent est ensuite rincée,
puis sectionnée longitudinalement ou transversalement. La pénétration linéaire du marqueur
est alors observée, souvent après grossissement.
24
Les marqueurs doivent être stables sur le plan de la couleur, quelles que soient les
conditions d’expérimentation. Ils ne doivent pas se lier aux substances dentaires ni aux
matériaux d’obturation [249].
La taille moléculaire du traceur, son pH et sa réactivité chimique modifient son degré de
pénétration [4, 61]. Le bleu de méthylène par exemple a un poids moléculaire inférieur à celui
d’une toxine bactérienne, mais se dissout durant la déminéralisation.
Cette méthode est simple, rapide, ne requérant pas d’équipement complexe, peu coûteuse,
ne dépendant pas de réaction chimique ou d’irradiation.
Limites :
L’étude de la pénétration d’un colorant peut être gênée par de l’air piégé le long de
l’obturation canalaire [49, 98, 285]. C’est pourquoi il est recommandé d’utiliser cette méthode
sous une pression réduite [281].
La plupart des études mesurent la percolation dans un seul plan de l’espace [257] et
seulement sur certaines sections de la dent [249].
Des vides de longueur identique mais de diamètre et de volume différents conduisent à des
mesures de pénétration linéaire identiques, alors qu’un diamètre plus important permet un
passage bactérien et une diffusion de toxines plus larges [284].
La méthode est destructive.
L’évaluation objective est difficile. Le meilleur critère d’évaluation semble être la quantité
maximale de pénétration de marqueur par dent [58].
1.2.2 Diffusion passive de traceurs chimiques
Description de la technique :
Ces marqueurs dépendent de réactions chimiques entre plusieurs produits. En général,
deux composants incolores produisent un précipité opaque, souvent un sel d’argent, détecté
par des techniques radiographiques. Si une seule des deux molécules pénètre l’interface, il n’y
a pas de précipitation.
Exemples de marqueurs :
sulfate de baryum [146], hydroxyde de calcium [151],
methenamine d’argent (mélange de nitrate d’argent, de tétramine hexaméthylène et
de borate de sodium) [53, 236]
25
et principalement les solutions de nitrate d’argent [62, 286] avec immersion dans la
solution à l’abri de la lumière puis immersion dans une solution de développement
photographique pour réduire les ions argent.
Les techniques de développement (temps de développement…) et l’évaluation de
l’étanchéité varient beaucoup d’un auteur à l’autre.
C’est une méthode très « sévère » car l’ion argent est très petit (0,059 nm de diamètre)
comparé à une bactérie (0,5 à 1 µm). Cette petite taille associée à sa forte réactivité (il se lie
intimement à toute fibrille collagène exposée et non enveloppée de résine) rend le nitrate
d’argent parfaitement approprié pour détecter les nanoporosités au sein de la couche hybride.
(DE GOES 53 2004)
Limite :
Le pH bas (entre 3 ,4 et 4,5) de la solution de nitrate d’argent à 50% serait susceptible
d’induire au cours du temps d’immersion, une déminéralisation (en particulier au niveau de
la dentine partiellement déminéralisée par le mordançage), amenant à des résultats faux-
positifs. [53] En revanche, le methenamine d’argent ne présente pas cet inconvénient car son
pH est plus élevé (8,1 à 25°C dans l’étude de DE GOES [53]).
L’application du vernis d’isolation nécessite une déshydratation pendant environ 15
minutes, ce qui pourrait élargir l’espace entre dentine et restauration en endommageant la
dentine [3]. La technique au methenamine d’argent ne nécessite pas d’application d’isolant
car il y a une moindre proportion d’argent, le pH est plus élevé et cette technique permet de
visualiser spécifiquement le collagène des zones dentaires hypominéralisées voir non
minéralisées.
26
1.3. Mesures quantitatives
1.3.1 Conductance hydraulique et filtration de fluide
Description de la technique :
Mise au point par OUTHWAITE [188] en 1976, ces techniques de mesure sont utilisées
pour évaluer l’étanchéité après thérapeutique par restauration adhésive ou non.
La technique repose sur la mesure du flux qui traverse un tube pendant un laps de
temps donné et pour une différence de pression donnée. L’échantillon est relié de manière
hermétique à un tube de diamètre défini, rempli d’eau sous pression. La pression appliquée
force l’eau à travers les espaces vides. Une bulle, insérée dans l’eau d’un tube capillaire, est
utilisée pour mesurer la percolation : si l’obturation est hermétique, la bulle ne bouge pas
malgré la pression ; s’il y a percolation, la bulle bouge et son déplacement est mesuré [211]
soit visuellement, soit avec un appareil automatisé type FLODEC (De Marco Engineering,
Genève, Suisse) [54]. ORUCOGLU [186] a développé une nouvelle mesure de la filtration de
fluide par ordinateur, basée sur la réfraction de la lumière selon le mouvement de la bulle
d’air dans la micropipette. Le mouvement de la bulle d’air est observé par des diodes laser
contrôlées par ordinateur.
Le calcul du flux d’un fluide de viscosité η (ici l’eau) à travers un tuyau cylindrique de rayon
r et de longueur l est donné par l’équation suivante : Jν= π r4 ΔP / 8ηl
où ΔP représente la différence de pression entre les deux extrémités du tuyau.
La mesure de la conductance hydraulique est basée sur la loi de Poiseuille : pour un flux
laminaire à travers un tuyau cylindrique de rayon r, la loi de Poiseuille exprime la valeur du
coefficient de conductance hydraulique Lp en fonction du rayon r du tuyau et de sa longueur l,
ainsi que de la viscosité η du fluide (ici l’eau) : Lp= r² / 8ηl
La conductance hydraulique Lp peut être calculée par la loi de Darcy (FOGEL 81 1988) :
Lp = Jν / A. ΔP
- Lp est exprimée en µl /min/ cm H²O (ou en L/s/Pa selon le système international),
- Jν représente la quantité de flux en µl /min
- A représente la surface testée de l’échantillon,
- ΔP est la pression hydrostatique en cm H²O.
27
La loi de Poiseuille est l’analogue en hydraulique de la loi d’Ohm en électricité. Le flux d’eau
est proportionnel à la différence de pression ΔP aux extrémités du tuyau comme l’intensité I
dans un élément conducteur d’électricité est proportionnelle à la différence de potentiel
électrique ΔU : le coefficient de proportionnalité dans le premier cas est la conductance
hydraulique, dans le deuxième cas c’est l’inverse de la résistance électrique R du conducteur
(I= ΔU/R).
Avantages [146, 170, 211, 285]:
Cette technique, reproductible car non destructive, permet d’évaluer le scellement coronaire
et apical sur une longue période, sans destruction de l’échantillon.
L’enregistrement automatique des résultats donne des résultats quantitatifs précis de petits
volumes (de l’ordre du microlitre) en évitant les erreurs liées à l’opérateur.
La sensibilité du système peut être ajustée en modifiant la pression ou le diamètre interne du
tube contenant la bulle.
1.3.2 Dissolution des tissus durs ou extraction de marqueurs
Description de la technique :
Les dents sont dissoutes dans des acides (acide nitrique à 65% par exemple), qui
« relarguent » le marqueur (bleu de méthylène par exemple) depuis l’interface. L’absorbance
de la solution est mesurée par spectrophotométrie. [32]
C’est une méthode rapide nécessitant un matériel simple, qui prend en compte, comme
la méthode de filtration de fluide, la porosité de l’interface entre le matériau d’obturation et la
surface radiculaire dentaire. La mesure est quantitative. [271]
1.3.3 Méthodes électro-chimiques
Description des techniques :
Elles ont été utilisées en 1976 pour la première fois par JACOBSON et VON
FRAUNHOFER [131] pour mesurer l’étanchéité d’un traitement endodontique.
Elles nécessitent deux électrodes reliées à un générateur : l’une, l’anode, en acier ou en
cuivre est insérée au contact de la partie coronaire de la restauration radiculaire et baigne dans
28
un bain séparé d’électrolytes ; l’autre, la cathode, en acier inoxydable (platine…) est plongée
dans le bain d’électrolytes (NaCl, KCl par exemple), dans lequel est immergée l’apex de la
racine à tester. Les deux électrodes sont connectées via un potentiostat à un ordinateur
analysant les fréquences. Un potentiel électrique est appliqué entre les deux électrodes. Le
courant passant à travers la racine est mesuré pour calculer l’impédance. Courant et
impédance permettent de déterminer la résistance spécifique à chaque échantillon [211, 249].
Plus les valeurs d’impédance sont élevées, moins il y a de passage de fluide entre les parties
apicales et coronaires d’une racine obturée [136]. En courant continu, la loi d’Ohm définit la
résistance comme R=U/I. En déterminant I, l’intensité du courant et U, la différence de
potentiel électrique, on calcule R, la résistance du système. S’il y a perte d’étanchéité, et donc
passage d’ions entre l’obturation et les parois canalaires, un courant électrique est détectable.
Cette technique permet une évaluation tridimensionnelle de la pénétration des électrolytes
et donc de l’étanchéité. Elle n’est pas destructive [129].
Figure 2 : Echantillon dans la cellule électro-chimique pour évaluer la perméabilité d’une
obturation canalaire, d’après POMMEL [211]
Limite :
Cette technique n’est pas utilisable pour des restaurations métalliques. [129]
Bain d’électrolytes
Cat
ho
de
anode
Racine
obturée
29
1.4 Conclusion
Aucune méthode n’est reconnue universellement et aucune méthode ne reproduit
parfaitement le mécanisme complexe qui conduit à une infection apicale dans le cadre d’une
obturation radiculaire.
Ces techniques diffèrent entre elles selon plusieurs critères :
- la reproductibilité des mesures
- la destruction ou non de l’échantillon
- l’enregistrement des résultats qui peut être opérateur dépendant
- la possibilité de localiser le défaut
- la simplicité du protocole
- la modélisation des paramètres physiologiques
- l’évaluation cinétique de l’étanchéité
- le coût
C’est pourquoi il est nécessaire d’avoir recours à plusieurs techniques pour évaluer la
perméabilité d’un matériau d’obturation dentaire.
30
2. La dentine et ses spécificités radiculaires
Connaître les propriétés du substrat dentinaire est essentiel pour une meilleure
appréhension des principes et des effets des différents procédés de collage.
La dentine a une structure composite complexe associant phases minérale, organique et
aqueuse. Sa composition et sa structure évoluent avec l’âge et les pathologies. Ces variations
influent sur les propriétés dentinaires telles que la perméabilité, la surface d’adhésion,
l’humidité et affectent donc la force de collage, la dureté et la résistance au cisaillement [160].
2.1. Composition de la dentine
A la différence de l’émail, tissu dépourvu de cellules et essentiellement minéral, la dentine
est un substrat hétérogène hydraté.
En poids, la dentine est composée d’environ
- 70% d’hydroxy-apatite (phase minérale),
- 20% de phase organique
- 10% d’eau. [276]
En volume [160], la dentine est constituée d’environ :
o 50% de phase minérale sous la forme de cristaux de phosphates de calcium
(hydroxyapatite principalement, mais aussi octocalcium phosphate, whitlockite,
brushite, monétite), de carbonates et de sulfates de calcium.
o 30% de phase organique dont :
90% de collagène de type I :
Le collagène est une protéine fibreuse dont la principale caractéristique est la structure rigide
hélicoïdale à trois brins : trois chaînes polypeptidiques de collagène, appelées chaînes α, sont
enroulées les unes autour des autres en une hélice régulière pour former une molécule de
31
collagène d’environ 300 nm de longueur et 1,5 nm de diamètre. Après leur sécrétion dans
l’espace extracellulaire, les molécules de collagène de type 1 s’assemblent en polymères
ordonnés pour former des fibrilles de collagène, qui sont des structures longues de plusieurs
microns et minces de 10 à 300 nm. Ces fibrilles sont groupées en faisceaux plus importants :
les fibres de collagène, de plusieurs microns de diamètre. L’assemblage des fibrilles de
collagène est rendu plus résistant par la formation de liaisons transversales covalentes à
l’intérieur et entre les molécules de collagène. Les chaînes α du collagène sont extrêmement
riches en glycine et en proline, qui sont deux acides aminés essentiels pour la formation d’une
triple hélice hélicoïdale. Le collagène de type 1 est pauvre en hydroxylysine et en glucides ;
les fibrilles sont larges [8].
10% de citrates, lactates, phosphoprotéines, protéoglycannes, glycoprotéines,
glycosaminoglycannes (chondroïtine-4-sulfate, chondroïtine-6-sulfate, acide
hyaluronique, dermatane-sulfates, kératane-sulfates), protéines plasmatiques,
phospholipides, glycérol, cholestérol et acides gras.
o 20% de fluides dentinaires, issus de la pulpe et similaires au plasma.
Différents types de dentine sont décrits :
o La dentine primaire est élaborée durant la formation de la dent. Une couche
d’odontoblastes sécréteurs, cellules allongées, polarisées, sécrète du collagène à partir
de la jonction amélo-cémentaire. Le corps de ces cellules s’éloigne de cette jonction,
se rétracte apicalement en direction de la pulpe, au fur et à mesure de la sécrétion puis
de la minéralisation du collagène dentinaire, créant un canal, le tubule dentinaire.
o La prédentine [13, 135] se compose de matière organique non minéralisée, située
entre les cellules sécrétrices et la dentine minéralisée. D’épaisseur constante, elle est
constituée de nombreuses fibres de collagène, perpendiculaires à l’axe des tubules, et
d’une substance fondamentale riche en glycosaminoglycannes et glycoprotéines.
o La dentine secondaire apparaît après formation complète de la racine et provoque un
rétrécissement progressif de la chambre pulpaire. Elle se caractérise par une structure
tubulaire régulière similaire à la dentine primaire. La déposition de cette dentine
secondaire n’est pas uniforme : au niveau des dents antérieures maxillaires, elle se
produit d’abord sur les murs palatins de la chambre pulpaire avant les autres zones ; au
niveau des molaires, la déposition est plus importante sur le plancher pulpaire [250].
32
o La dentine tertiaire, encore appelée dentine réactionnelle, réparatrice ou irrégulière, se
dépose dans des zones localisées de la chambre pulpaire en réponse à des agressions
comme des caries ou des abrasions. Elle correspond à une réponse de protection de la
pulpe et présente une structure moins régulière avec des tubules moins nombreux et
moins alignés [250].
o La dentine sclérotique correspond à l’occlusion des tubules de la dentine cervicale par
dépôt minéral (cristaux d’hydroxy apatite et cristaux de whitlockite) en réponse à une
agression chronique de type érosion. VAN MEERBEEK [269] suggère que la
déminéralisation de cette dentine sclérotique est plus difficile tant au niveau intra- que
inter- tubulaire, avec la création d’une couche hybride plus fine et peu ou pas de tags.
D’un point de vue mécanique, la dentine radiculaire apicale présente une meilleure
résistance à la traction que la dentine radiculaire coronaire. Par conséquent, il paraît préférable
cliniquement que le tenon s’ancre au-delà de la moitié coronaire de la racine. Ainsi, les stress
fonctionnels et para-fonctionnels sont transmis à une partie de la racine plus résistante,
diminuant le risque de fracture radiculaire [157].
2.2. Boue dentinaire
Toute instrumentation dentinaire provoque la formation d’une boue dentinaire, qui
recouvre la surface dentinaire et pénètre dans les tubules sur plusieurs microns. Décrite dès le
17ème
siècle par VAN LEEUWENHOEK [187], elle se compose d’un mélange de débris
organiques et minéraux, et de bactéries ; elle est très faiblement adhérente à la dentine
sous-jacente (de l’ordre de 5 MPa) [191]. PASHLEY [191] suggère que sa composition varie
en fonction de la profondeur dentinaire et donc de la structure dentinaire dont elle est issue.
Le traitement de la boue dentinaire varie selon le type d’adhésif utilisé : soit elle est
totalement éliminée par un mordançage à l’acide phosphorique, soit elle est modifiée par un
adhésif auto-mordançant.
33
2.3. Aspect tubulaire de la dentine
La dentine est parcourue de tubules contenant les prolongements cytoplasmiques des
odontoblastes sur environ un tiers de leur longueur. Ces tubules parcourent toute l’épaisseur
de la dentine et de la prédentine, depuis la pulpe jusqu’à la jonction avec l’émail ou le cément.
Ils convergent vers la chambre pulpaire, d’où une variation de leur densité et de leur
orientation en fonction des régions dentaires.
2.3.1 Dentine intra- et intertubulaire
Dentine intratubulaire ou péritubulaire
La lumière tubulaire est bordée par de la dentine hyperminéralisée dite péritubulaire ou
intratubulaire, contenant principalement des cristaux d’apatite avec une matrice organique
réduite (10% en volume contre 30% dans la dentine intertubulaire) [216]. GOTLIV [103] et
WEINER [278] ne retrouvent aucune trace de collagène au sein de la dentine péritubulaire.
Dans la dentine radiculaire, l’anneau de dentine intratubulaire est d’une largeur
généralement faible et peut même être absent à certains endroits [103, 242].
GOTLIV [103] observe de la dentine bovine par spectrométrie de masse d'ions
secondaires à temps de vol (TOF-SIMS) :
les régions dans lesquelles la dentine péritubulaire est présente sont plus riches en ions
calcium, magnésium, potassium et sodium.
l’anneau riche en ion calcium (dentine péritubulaire) présent dans la dentine coronaire est
absent au niveau de la dentine radiculaire apicale, pour laquelle les ions détectés sont
distribués de façon homogène. Dans les autres régions radiculaires proches de la jonction
amélo-cémentaire, des anneaux étroits de dentine péritubulaire sont présents ; les ions et
acides aminés observés montrent la même distribution qu’au niveau coronaire.
La distribution ionique est homogène sur des dents antérieures ou postérieures, qui ont fait
ou non leur éruption : la dentine péritubulaire se forme donc à un stade de développement
précoce et n’est pas spécifique de la dent mâture.
34
Dentine intertubulaire
Les tubules sont séparés par la dentine intertubulaire composée d’une matrice de
collagène type I renforcée d’apatite, enveloppant les tubules perpendiculairement à leur grand
axe [143]. Dans les régions proches de la jonction amélo-dentinaire, ELBAUM [67] observe
des fibrilles de collagène orientées parallèlement au grand axe des tubules.
Les différences de composition minérale entre dentines intra- et inter-tubulaires influent
sur les propriétés mécaniques de la dentine. Selon l’étude de MARSHALL [160], la dureté de
la dentine intratubulaire n’est pas dépendante de la région dentinaire et présente un module
de Young uniforme. Les variations de microdureté de la dentine en fonction des zones
dentaires pourraient donc être attribuées à des modifications de la dentine intertubulaire et
non pas à une augmentation locale du nombre de tubules dentinaires.
Les adhésifs dentinaires adhèrent mieux aux surfaces fortement minéralisées, ce qui
fait de la dentine intratubulaire un meilleur substrat que la dentine intertubulaire.
La dentine d’une dent vivante est hydratée : les tubules contiennent les prolongements
odontoblastiques baignant dans un liquide extra-cellulaire, le fluide dentinaire. La pression
pulpaire hydrostatique positive estimée à environ 15 cm H2O [273] entraîne un flux de fluide
dentinaire qui rend la dentine humide en surface une fois l’émail éliminé.
Les variations de densité et de diamètre tubulaire expliquent les modifications du degré de
perméabilité en fonction des régions dentinaires. D’autres facteurs testés in vitro contribuent
à faire varier la perméabilité dentinaire : l’irrégularité tubulaire liée à des dépôts
intratubulaires minéraux ou organiques (collagène) [48], les conditions de conservation [100].
De nombreuses études cherchent à mettre en évidence le rôle des prolongements
odontoblastiques dans l’évaluation de la perméabilité dentinaire.
2.3.2 Densité tubulaire
Une large variabilité de densité tubulaire est observée entre les différentes dents d’un
même individu, au sein d’une même dent et selon les individus [75]. Les dents âgées
présentent des tubules dentinaires plus ou moins sclérosés par la croissance de la dentine
intratubulaire. L’âge des patients joue donc un rôle direct dans les propriétés mécaniques de la
dentine radiculaire. Les dents antérieures présentent une densité tubulaire plus élevée que les
prémolaires [73].
35
Dans la littérature, de nombreuses études ont évalué la densité tubulaire, mais la
localisation de la région dentaire étudiée n’est pas toujours spécifiée. (Tableau 2)
Références Densité tubulaire
(103/mm²)
Localisation dentaire
Tronstad (1973) [259] 7-60 -
Garberoglio (1976) [90] 19-45 -
Mjör (1979) [173] 15-65 occlusal
Pashley (1989) [192] 20-43
Pashley (1991) [190] 15-20 jonction amélo-dentinaire
45-60 Proche de la pulpe
Söderholm (1991) [235] 10-30 -
Schellenberg (1992) [230] 13-96 Murs pulpaires
Fosse (1992) [84] 18-52
Heymann (1993) [124] 30 A 2 mm de la pulpe
Olsson (1993) [185] 24,5-51,1
Ferrari (2000) [75] 36 1/3 coronaire canalaire radiculaire
28 1/3 moyen canalaire radiculaire
22 1/3 apical canalaire radiculaire
Harran Ponce (2001) [118] 15 Jonction amélo-dentinaire
44 Parois de la chambre pulpaire
21 1/3 cervical, jonction cémento-dentinaire
38 1/3 cervical, parois canalaires radiculaires
15 1/3 moyen, jonction cémento-dentinaire
20 1/3 moyen, parois canalaires radiculaires
13 1/3 apical, jonction cémento-dentinaire
19 1/3 apical, parois canalaires radiculaires
Mannocci (2004) [157] 30 1/3 coronaire de la racine
17 1/3 moyen de la racine
Tableau 2 : Variations de la densité tubulaire dentinaire selon les études
Au niveau de la dentine radiculaire, la densité tubulaire au niveau du tiers cervical est
significativement supérieure (p<0,01) à celle des tiers moyen et apical [75, 81].
Au niveau de la dentine coronaire, la densité tubulaire en regard de la pulpe est
significativement supérieure à celle de la dentine radiculaire, quels que soient les sites
évalués [75].
La densité des tubules dentinaires dans la dentine radiculaire varie de 4900 à 57000
/mm², diminuant progressivement depuis la couronne en direction apicale [157]. Des
différences significatives du nombre de tubules apparaissent également entre la dentine
périphérique et interne [81, 157].
36
MJÖR [174] (figure 3) étudie l’ultrastructure dentinaire au microscope à force atomique et
confirme que :
Les différences de densité tubulaire de l’extérieur vers l’intérieur sont plus marquées
dans la partie coronaire que radiculaire.
Dans la racine, le nombre moyen de tubules dans la partie moyenne (zone F sur le
schéma) est significativement différent du nombre observé au niveau périphérique
(zone C) et à 50 µm de la prédentine (zone H).
Des comparaisons statistiques montre des différences significatives entre les nombres
moyens de tubules lorsque l’on compare la partie moyenne de la dentine dans les
zones coronaires et dans la zone radiculaire.
La densité tubulaire au niveau pulpaire est moindre au niveau radiculaire, en
particulier à l’apex.
Aucune différence de densité tubulaire n’est notée entre des dents jeunes et âgées,
hormis au niveau de l’apex de dents qui viennent de faire leur éruption.
La densité moyenne varie de 9 à 24 par 100 µm, ce qui équivaut à 8100 à 57600
tubules par mm². Au niveau radiculaire, cette densité varie de 20 à 14 /100 µm soit
40000 à 19600 / mm² en direction apicale au niveau pulpaire.
Alors que le nombre de tubules dentinaires est directement lié au nombre d’odontoblastes,
la courbure du tubule, ses dimensions et l’épaisseur de l’anneau de dentine intra-tubulaire
varient d’une région dentaire à une autre.
37
2.3.3 Orientation des tubules dentinaires
MJÖR [174] décrit des tubules dentinaires avec un trajet rectiligne au niveau radiculaire
alors qu’ils présentent une courbure sigmoïde au niveau coronaire. Ce trajet sinueux
correspond aux mouvements de la cellule odontoblastique [192].
L’orientation des tubules est légèrement apicale à l’extrémité radiculaire ; elle devient
progressivement plus horizontale vers la couronne et est approximativement verticale sous les
pointes cuspidiennes [201].
Lors de la déminéralisation par un gel d’acide, trois zones apparaissent [160]:
.1. zone de collagène complètement déminéralisée
.2. zone de dentine partiellement déminéralisée
.3. zone non déminéralisée
Figure 3 : densité tubulaire et distribution des branches
fines, d’après MJÖR et NORDAHL [174]:
moitié gauche : densité tubulaire (nombre de tubules
pour 100 µm) ; les lignes pointillées indiquent la zone
de mesure sur trois niveaux : interne (à 50 µm de la
prédentine) ; moyenne et externe (à 250 µm de la
jonction avec l’émail ou le cément)
moitié droite : distribution des « branches fines »
zone A : sous le sillon occlusal
zone B : partie principale de la dentine
coronaire et pulpaire au niveau radiculaire : peu
de branches fines, mais présence de
nombreuses microbranches
zone C : 250 µm externe au niveau coronaire et
radiculaire : présence des trois types de
branches tubulaires
zone D : tubules dentinaires correspondant à la
jonction amélo-cémentaire
zone E : zone de transition de part et d’autre de
D
zone F : partie principale de la dentine
radiculaire : abondance de fines branches et de
microbranches, présence occasionnelle de
branches principales
zone G : cément
zone H : prédentine
38
L’extension de la déminéralisation varie en fonction de l’orientation des tubules : lorsque
la déminéralisation se produit perpendiculairement aux tubules, la zone partiellement
déminéralisée est moins épaisse que lors d’une déminéralisation selon l’axe des tubules.
L’orientation des tubules influe aussi sur la résistance au cisaillement [275].
2.3.4 Diamètre tubulaire
Le diamètre tubulaire diminue en direction apicale [75]. Au niveau coronaire, les tubules
dentinaires sont plus larges près de la pulpe (3-4 m) qu’à la jonction émail dentine (0,5 à 1
m) [90].
MJÖR [174] (figure 3) distingue trois types de branches au niveau des tubules dentinaires, en
fonction de leur diamètre, de leur localisation et de leur direction :
Branches principales : les plus larges, elles font entre 0,5 et 1 µm de diamètre. Elles sont
nombreuses dans la dentine proche des jonctions amélo-dentinaire et cémento-dentinaire.
On les distingue plus facilement dans la couronne que la racine. Elles présentent une
forme en Y et sont souvent considérées comme des branches terminales. Au niveau
radiculaire, les tubules diminuent en diamètre et semblent disparaître lorsqu’ils passent la
jonction cémento-dentinaire.
Branches fines : ce sont de minces branches s’étendant depuis les parois tubulaires selon
un angle d’environ 45°, à un intervalle de 3 à 5 m. Elles pénètrent dans la dentine
intertubulaire et s’anastomosent souvent avec d’autres branches fines provenant d’autres
tubules, en particulier dans la zone centrale de la dentine radiculaire. Elles ont un diamètre
de 300 à 700 nm et sont retrouvées en abondance dans la dentine radiculaire et dans les
régions dentinaires de faible densité tubulaire.
Microbranches : de petits pores présents dans la dentine intertubulaire dans toutes les
zones dentinaires, avec un diamètre de 25 à 200 nm (100 à 150 nm en majorité)
proviennent de microbranches s’étendant perpendiculairement aux tubules dentinaires à
travers la dentine intratubulaire vers la matrice intertubulaire. Ils semblent s’anastomoser
avec d’autres microbranches.
La dentine intertubulaire est donc entrecroisée de structures tubulaires de dimension
variable. Ces différentes structures en forme de branches sont à rapporter aux extensions
cytoplasmiques présentes lors de la formation de la dentine.
39
3. Les systèmes adhésifs dentinaires
Depuis 1955 [29], les systèmes adhésifs ont connu une évolution remarquable en termes
d’efficacité et de simplification d’utilisation [178].
1955 1ère
génération promoteur avec faible force d’adhésion
2ème
génération agent adhérant à la dentine et l’émail avec une
meilleure adhésion à l’émail mordancé
3ème
génération mordançage dentinaire, suppression partielle et
modification de la boue dentinaire
4ème
génération technique du mordançage total et formation d’une
couche hybride et de tags de résine
5ème
génération simplification de la procédure clinique : systèmes
monocomposants et promoteurs auto-
mordançants
2001 6ème
génération systèmes adhésifs en un temps avec collage
correct sur l’émail comme la dentine
Les performances des techniques adhésives au niveau des canaux radiculaires constituent
un véritable défi en rapport avec :
les capacités variables des systèmes de collage pour déminéraliser et infiltrer les parois
dentinaires,
la difficulté clinique de contrôle de l’humidité,
l’influence de la densité et de l’orientation des tubules dentinaires le long du canal
radiculaire,
l’accessibilité durant les manipulations des matériaux. [25, 78].
40
3.1 Les systèmes avec mordançage total
3.1.1 Principe
Après préparation mécanique, les parois dentinaires sont mordancées par un gel d’acide
phosphorique puis rincées.
Ce mordançage
1. débarrasse les parois dentinaires de la boue dentinaire,
2. ouvre les tubules dentinaires en forme de cônes renversés en déminéralisant
partiellement la dentine intra- puis intertubulaire.
3. augmente la surface de collage en accroissant le diamètre des tubules dentinaires
de 202% ( 10) au niveau du tiers coronaire, 156% ( 27) au tiers moyen et 113%
( 19) au tiers apical d’une préparation pour logement radiculaire d’un tenon selon
FERRARI [75].
4. expose un fin réseau microporeux de fibres de collagène. [69, 181]
Un promoteur (primer), généralement à base de monomères hydrophiles (comme
l’HEMA : 2-hydroxyethylmethacrylate) et de solvants aqueux ou organiques (éthanol,
acétone) [117], améliore la capacité des résines hydrophobes à pénétrer les
microporosités de la dentine conditionnée en remplaçant l’eau du réseau de collagène.
L’infiltration de ce réseau par la résine adhésive permet ensuite une rétention
micromécanique par la formation d’une couche hybride, de tags et de branches latérales
de résine [116].
Dans les systèmes adhésifs récents, le promoteur et la résine sont combinés dans un
même flacon : ce sont les systèmes monocomposants utilisés après mordançage total.
La présence d’eau dans l’adhésif réhydrate la surface dentinaire : elle maintient le caractère
spongieux du substrat dentinaire en évitant le collapsus des fibres de collagène qui empêche la
diffusion des monomères. L’eau a un bon pouvoir de pénétration et permet l’action des
monomères acides. Cependant, elle s’évapore lentement, donc s’élimine plus difficilement. Et
l’eau non éliminée peut gêner la pénétration et la polymérisation de la résine.
41
Les solvants organiques déplacent l’eau en excès et transportent simultanément les
monomères dans les tubules ouverts et les espaces du réseau de fibres de collagène. Ils sont
volatiles et peuvent être éliminés par un jet d’air, laissant juste les monomères [109].
3.1.2 Mécanisme d’adhésion
L’adhésion dentinaire est principalement de nature micromécanique, basée sur
l’infiltration de la dentine mordancée et la formation d’une couche hybride (zone
d’interdiffusion résine-dentine) et de tags de résine avec des branches latérales [181].
Les adhésifs dentinaires avec mordançage total nécessitent une étape de mordançage
par un gel d’acide phosphorique, suivie d’un rinçage soigneux. Le séchage qui s’ensuit doit
préserver un certain degré d’humidité pour éviter le collapsus des fibres de collagène [137]
qui nuirait à la création de la couche d’interdiffusion dentine-résine.
Dans un deuxième temps, l’application d’un promoteur (monomères en solution dans
un solvant aqueux ou organique (acétone ou éthanol) remplace l’eau du réseau de collagène
afin de le transformer en un réseau hydrophobe. Enfin, la résine adhésive est appliquée.
A ces systèmes en trois temps se sont substitués des systèmes monocomposants
pour lesquels promoteur et adhésif sont contenus dans un même flacon. Le mélange de
monomères amphiphiliques (à base de méthacrylate ou d’acide itaconique) avec des groupes
fonctionnels hydrophobes et hydrophiles [109] est directement appliqué sur le substrat
mordancé en une ou plusieurs couches, en « massant » pour pénétrer la dentine. Les radicaux
hydrophiles ont une affinité pour la surface dentinaire de collage et les radicaux hydrophobes
ont une affinité pour le matériau de restauration. Après polymérisation, l’adhésif est
entrecroisé micromécaniquement dans les mailles des fibres de collagène, mises à nu par le
mordançage, et les cristaux d’hydroxyapatite. [26]
3.1.2.1 Couche hybride
C’est un enchevêtrement de monomères d’adhésif avec des fibrilles de collagène et
quelques cristaux résiduels d’hydroxyapatite [181].
42
Cet entremêlement dépend de divers facteurs comme l’agressivité de l’acide, les
conditions d’humidité des surfaces dentinaires après le mordançage, le type d’adhésif et sa
faculté de diffusion dans le réseau microporeux de collagène exposé. [26]
L’obtention d’une adhésion dentinaire fiable à long terme repose sur l’infiltration
complète du réseau de collagène exposé, de manière à ce que la couche sous-jacente
partiellement déminéralisée soit totalement atteinte. Différentes raisons peuvent expliquer
la persistance de pores au sein de la couche hybride [270] :
Une infiltration incomplète de la résine
Une évaporation incomplète du solvant (Eau, alcool ou acétone)
Une polymérisation incomplète des monomères qui « fuient »
L’hydrolyse ou la dégradation du collagène ou du polymère de résine
Un degré d’humidité du collagène inadéquat
Si l’infiltration de la zone partiellement déminéralisée est incomplète, il persiste une zone
poreuse, non protégée par l’hydroxyapatite ou la résine encapsulée, qui risque d’entraîner une
micropercolation accrue avec le temps et une force de collage diminuée. [225] On parle alors
de nanopercolation (nanoleakage) lorsque des ions, des molécules ou des enzymes diffusent
par des porosités nanométriques à travers la couche hybride, sans vide décelable [226]. Ce
type de percolation pourrait permettre la pénétration de produits bactériens et de fluide
dentinaire ou oral le long de l’interface, à l’origine d’une dégradation par hydrolyse de la
résine ou du collagène, compromettant la stabilité du collage. [227]
BRESCHI [26] observe au FEISEM (MEB à émission de champ) et au TEM (microscope
électronique en transmission) des interfaces coronaires et décrit pour un adhésif « total-etch »
(le One Coat Bond), une couche hybride d’une épaisseur de 1,4 à 2,1 µm. L’hybridation en
forme triangulaire à la jonction entre dentine péri- et intertubulaire résulte de la dissolution
préférentielle de la dentine péritubulaire hyperminéralisée par le mordançage à l’acide
phosphorique [66].
Après mordançage total, l’hybridation est très dépendante du degré d’hydratation
dentinaire et le réseau de fibres collagène n’est pas facilement infiltré par l’adhésif, en
particulier avec de l’acétone comme solvant, laissant persister une zone déminéralisée au sein
de la couche hybride [120]. DE GOES [53] montre par coloration au methenamine d’argent
43
puis observation au MEB, une pénétration incomplète de l’adhésif après mordançage total au
sein de la zone déminéralisée.
L’infiltration dentinaire est accrue par l’utilisation simultanée de monomères
hydrophiles de bas poids moléculaires, contenus dans l’adhésif : l’HEMA (hydroxyethyl
methacrylate, PM : 130), l’HPMA (hydroxypropylmethacrylate). De plus, l’acide
polyacrylique modifié par du méthacrylate peut se chélater avec les ions calcium et former
des liaisons hydrogènes avec les composants dentinaires, de façon similaire à ce qui se passe
avec l’acide polyalkénoique. [26] Ce phénomène de chélation apporterait une stabilité
hydrique au système adhésif par la possibilité de casser et renouveler l’adhésion entre les
groupes carboxyles et le calcium, formant une zone de relaxation des contraintes à l’interface.
3.1.2.2 Tags de résine
Les tags correspondent à l’infiltration de la résine dans les tubules dentinaires (et leurs
branches latérales) déminéralisés [182] : ces digitations améliorent l’ancrage mécanique et la
biocompatibilité de l’adhésif en limitant l’exposition de la pulpe et les mouvements de fluide
dentinaire [24], à condition qu’aucune contraction de polymérisation ne sépare les tags des
parois tubulaires [190]. La morphologie, la longueur et la densité des tags ont été utilisées par
certains auteurs tel FERRARI [78], pour évaluer qualitativement et/ou semi-quantitativement
l’efficacité des systèmes adhésifs.
La morphologie des tags résulte de l’interaction de l’adhésif avec les éléments organiques
de la dentine péritubulaire déminéralisée. Certaines études [115, 213] rapportent des
longueurs de tags de plusieurs dizaines à plusieurs centaines de microns. Cependant, la
longueur de ces tags excède souvent la zone dentinaire déminéralisée par l’acide employé
dans les techniques de mordançage total ou les auto-mordançants [266, 267].
GIACHETTI [92] décrit deux segments différents dans la structure des tags : un premier
segment dans ou proche de la couche hybride et un deuxième segment plus distant. Le
premier est long de quelques microns et présente une forme d’entonnoir, conique, résultant de
la pénétration de la résine adhésive dans la lumière tubulaire. Le second segment fait quelques
dizaines de microns de long et apparaît plus fin et plus cylindrique, ce qui pourrait s’expliquer
par la contraction du système adhésif qui n’adhère pas suffisamment à la dentine non-
44
conditionnée. En effet, l’adhésion des tags se produit dans les zones où la résine infiltre les
espaces interfibrillaires de la dentine déminéralisée [245]. Les tags peuvent pénétrer plus
profondément dans les tubules mais sans adhérer aux parois [213]. D’autre part, l’écoulement
de la résine adhésive le long des tubules dentinaires a peu de probabilité de se produire, à
cause de la tension de surface de la résine adhésive d’une part et de la faible énergie de
surface des murs tubulaires dans les zones non conditionnées par le mordançage [40].
TITLEY [254] étudie la morphologie des tags à l’aide du microscope électronique à
balayage et d’une coloration vitale au bleu alcian : il montre que les tags sont une
combinaison de résine et de lamina limitans. Cette structure organique flexible, très riche en
glycosaminoglycannes (GAG), borde les tubules dentinaires sur toute leur longueur [252].
Ces GAG, qui sont des polysaccharides, résistent aux attaques acides et au NaOCl, ce qui
pourrait expliquer leur participation dans la formation de tags particulièrement longs.
GIACHETTI [92] explique que la lamina limitans se collapse sur elle-même lorsqu’elle n’est
plus supportée par la dentine péritubulaire, justifiant la forme sinueuse et l’absence de fracture
des tags. Les tags ne seraient pas entièrement constitués de GAG, mais la résine ne serait pas
non plus leur seule composante.
La force de collage et l’étanchéité d’une obturation adhésive dépendent en partie de la
formation de ces tags de résine et de l’intimité d’adhésion aux parois des tubules d’une part
[114, 214] et d’autre part, de la continuité entre les tags et la couche hybride.
PASHLEY [190] remarque que la contribution des tags à la force de collage dépend de la
zone dentinaire concernée (dentine superficielle, moyenne, profonde) et de l’orientation des
tubules dentinaires (parallèles ou perpendiculaires) par rapport à la surface de collage. Selon
GWINNETT [117], les tags de résine contribueraient à environ 30% de la force totale
d’adhésion d’un adhésif dentinaire. En revanche, TAO et PASHLEY [243] signalent qu’il
n’existe aucun lien entre la force de collage et la formation des tags.
45
3.2 Les auto-mordançants
3.2.1 Principe
A la différence des systèmes avec mordançage total qui éliminent totalement la boue
dentinaire, les systèmes adhésifs auto-mordançants déminéralisent partiellement la boue
dentinaire et la dentine intacte, évitant le collapsus des fibres de collagène en les
exposant sans protection. La boue dentinaire partiellement déminéralisée est incorporée
dans la formation de la couche hybride.
Cliniquement, le risque de trop déminéraliser, trop sécher ou trop hydrater la dentine
est évité par l’élimination des phases de mordançage, rinçage et séchage. [268]
La sensibilité post-opératoire est diminuée cliniquement car la décalcification
dentinaire et la pénétration de l’acide et des monomères se produisent à la même profondeur
[178]. Selon SANO [226], il n’y a pas de nanopercolation car il n’existe pas de dentine
décalcifiée qui ne soit pas hybridée par la résine.
3.2.2 Composition chimique
La majorité des systèmes adhésifs auto-mordançants implique une application en deux
étapes : le conditionnement de la dentine et de l’émail par un promoteur (« primer ») auto-
mordançant suivi de l’application d’une résine adhésive. Maintenant, des systèmes
monocomposants existent également.
La plupart des auto-mordançants sont à base de méthacrylate avec un pH de 0,9 à 2,5 [274].
3.2.2.1 Monomères
Ces monomères doivent répondre aux exigences suivantes [178]:
- bien sûr, ne pas être cytotoxiques, mutagéniques ni carcinogéniques, avec ou sans
activation métabolique,
- présenter un fort taux de radicaux libres pour homo- ou co-polymériser avec les autres
monomères de l’adhésif,
- avoir une solubilité optimale, c’est-à-dire être miscible en solution aqueuse, d’acétone ou
d’éthanol et avec les autres monomères et additifs,
46
- être suffisamment stables tant sous forme de monomère (pour éviter toute polymérisation
prématurée, toute dégradation par l’oxygène, la chaleur, la lumière et l’eau durant leur
conservation) que de polymère,
- présenter un degré d’absorption d’eau minimal afin de ne pas dégrader la résistance
mécanique de la couche adhésive,
- présenter une faible contraction de polymérisation.
La structure générale d’un monomère d’adhésif auto-mordançant comprend (figure 4) [178]:
- un ou plusieurs groupements polymérisables :
- Ils réagissent avec les autres monomères de l’adhésif et le matériau de restauration par
copolymérisation.
- Les fonctions méthacrylates montrent une réactivité suffisante mais inférieure à celle
des acrylates. Ces derniers sont en revanche plus toxiques. Les fonctions
(meth)acrylamides améliorent la stabilité hydrolytique en condition acide. Les
monomères allyl ont une faible tendance à l’homopolymérisation. S’ils sont mélangés
à d’autres monomères, ils peuvent détériorer la polymérisation de tout le mélange.
- un groupement d’espacement :
Il associe deux ou trois groupes polymérisables entre eux dans le cas de polymérisation en
réseau, ou un groupe polymérisable avec un groupe adhésif ou fonctionnel dans le cas de
monomères d’adhésif auto-mordançant ou de co-monomères monofonctionnels. Il
influence la flexibilité, la solubilité, la mouillabilité, la volatilité, la viscosité, la
pénétrabilité de l’adhésif.
- un groupement adhésif acide qui crée l’adhésion à la dentine et à l’émail. Le potentiel
des monomères acides augmente en fonction de l’acide :
acide carboxylique < acide phosphonique < phosphate acide < acide sulfonique
P R AD
Figure 4 : Structure générale d’un monomère d’adhésif auto-mordançant [178]
Groupement
polymérisable
Groupement
adhésif
Groupement
d’espacement
47
Les monomères doivent :
être capables d’auto-mordancer la surface amélaire en un temps relativement bref, en
formant une surface rugueuse qui permet un collage micromécanique de l’adhésif à
l’émail,
avoir une mouillabilité et une capacité optimales à former un film à la surface de la dent,
pouvoir pénétrer dans les tubules dentinaires,
créer des liaisons ioniques ou covalentes avec les composants des tissus durs,
principalement l’hydroxy-apatite (formation de sels de calcium par chélation par l’acide
salicylique ou les acides aminodiacétiques, formation de liaisons covalentes avec le
collagène qui contient des groupements réactifs, en particulier amine et hydroxyl).
Les monomères peuvent être divisés en trois groupes principaux selon leurs fonctions [178].
o Monomères adhésifs auto-mordançants
Ils contiennent du phosphore (acide phosphonique, phosphate acide) et sont capables de
mordancer émail et dentine. Ils favorisent la diffusion du monomère dans la dentine
conditionnée.
C’est le cas du MDP (methacryloyloxydecyl dihydrogen phosphate) par exemple. Notons que
le MDP en solution aqueuse n’est pas stable sur le plan de l’hydrolyse s’il est conservé à
température ambiante pendant des semaines [224] : il doit donc être conservé au réfrigérateur.
Stabilité en phase aqueuse :
Afin d’améliorer l’instabilité hydrolytique des phosphates de méthacrylate, des AEPA
(acrylic éther phosphonic acid) ont été synthétisés. Ces acides phosphoniques se dissolvent
bien dans l’eau, l’acétone ou l’éthanol. Une solution à 20% d’acide phosphonique en poids
montre un pH< 2. Cette acidité permet à ces monomères de mordancer l’émail ou la dentine,
selon un modèle similaire à celui obtenu par les gels mordançants à 35% d’acide
phosphorique.
o Monomères de réticulation
Les diméthacrylates de réticulation sont utilisés pour générer la formation d’un réseau :
o Le taux de polymérisation est augmenté.
48
o Les propriétés mécaniques d’un réseau polymère sont améliorées par comparaison avec un
polymère linéaire.
o La couche adhésive ainsi obtenue n’est pas soluble dans l’eau et le degré d’absorption
d’eau diminue avec l’augmentation du taux de réticulation.
Les diméthacrylates de réticulation les plus connus, employés dans les adhésifs amélo-
dentinaires, sont [178]:
- 2,2-bis [4-(2-hydroxy-3-methacryloyloxypropyl) phenyl] propane (Bis-GMA)
- 1,6-bis-[2-methacryloyloxyethoxycarbonylamino]-2,4,4-trimethylhexane (UDMA)
- Glycerol dimethacrylate (GDMA)
- Triethyleneglycol dimethacrylate (TEGDMA)
Ils présentent des propriétés différentes en termes de viscosité, polarité, solubilité dans
l’eau, contraction de polymérisation, formation de film, réactivité : le Bis-GMA montre une
forte réactivité mais une viscosité élevée et une faible solubilité dans l’eau. En revanche, le
TEGDMA et le GDMA se caractérisent par une basse viscosité et une meilleure solubilité
dans l’eau.
Malheureusement, tous ces diméthacrylates sont rapidement hydrolysés en solution acide
aqueuse et se dégradent. Ils ne peuvent donc pas être utilisés dans la préparation d’adhésifs
mono-composants à base d’eau qui restent stables à température ambiante.
Les carbamides sont plus stables que les esters ; ils sont utilisés comme agent de réticulation
dans les gels de polyacrylamide mais sont solides et présentent une faible solubilité dans
l’eau. [178]
Stabilité en phase aqueuse :
Actuellement, de nouveaux bis(acrylamides)s (comme par exemple le DEBAAP :
N,N’-diethyl-1,3-bis(acrylamido)-propane) sont synthétisés : liquides et solubles dans l’eau et
l’éthanol, ils montrent une stabilité à l’hydrolyse augmentée [179].
Ces nouvelles molécules peuvent se substituer au TEGDMA ou au GDMA dans les adhésifs
monocomposants auto-mordançants à base d’eau, contenant des acides forts acryliques et
phosphoniques. Cette substitution autorise la conservation de ces adhésifs à température
ambiante pendant deux ans.
49
o Co-monomères monofonctionnels additionnels
Ces méthacrylates non-acides influencent les propriétés du liquide adhésif en terme de
miscibilité, viscosité, mouillabilité, réactivité de polymérisation, pénétration du monomère,
mais aussi les propriétés de la couche adhésive polymérisée (solide) comme sa résistance
mécanique, l’absorption d’eau, la stabilité face aux dégradations hydrolytiques ou
enzymatiques.
Parmi ces méthacrylates, l’HEMA (2-hydroxyethylmethacrylate) est le monomère le plus
couramment employé. Il est soluble dans l’eau, de basse viscosité. Il améliore la miscibilité et
la solubilité des composants adhésifs polaires et non-polaires, ainsi que la mouillabilité du
liquide adhésif sur les tissus dentaires. L’HEMA stabilise le réseau de fibrilles de collagène et
améliore la perméabilité dentinaire et la diffusion des monomères [181]. Cependant, il n’est
pas stable d’un point de vue hydrolytique.
Un fort volume de monomère monofonctionnel dans l’adhésif diminue son taux de
polymérisation, ce qui peut provoquer une moindre densité de réticulation dans la couche
d’adhésif polymérisé avec un collage de moins bonne qualité, en particulier après
conservation et gonflement dans l’eau.
Stabilité en phase aqueuse :
Ces monomères monofonctionnels, et en particulier l’HEMA, sont substitués par des
(meth)acrylamides pour améliorer leur stabilité face à l’hydrolyse dans les adhésifs
monocomposants auto-mordançants à base d’eau. Il s’agit par exemple de HMAM (N-
methylolacrylamide ou de HMMAM (N- methylolmethylacrylamide) [178].
3.2.2.2 Systèmes initiateurs
Les adhésifs, comme les composites et les ciments résines, peuvent être
photopolymérisés. La polymérisation peut également être initialisée par un couple oxydo-
réducteur.
Le problème intrinsèque aux adhésifs auto-mordançants est la réaction acide-base des
monomères acides avec les fonctions amines souvent employées dans les systèmes initiateurs,
comme par exemple le système camphorquinone/amine dans les adhésifs photopolymérisants
ou le système amine/peroxyde dans les adhésifs chémopolymérisants. Dans tous les cas, la
50
concentration en amine responsable de l’initiation de la polymérisation diminue. Comme la
réaction acide-base résulte d’un équilibre entre les formes protonisées et non protonisées des
fonctions amine et acide, la concentration en amine doit être ajustée précisément à la
concentration en acide dans les auto-mordançants.
Les composants initiateurs sont souvent contenus dans une fine couche déposée sur les
applicateurs afin de faciliter l’application et de prolonger leur stabilité tout au long de leur
conservation [65].
Dans le cas des photo-initiateurs, les oxydes d’acylphosphine employés sont
incompatibles avec la plupart des lampes LED [47].
3.2.2.3 Solvants
Pour obtenir une mouillabilité suffisante du substrat humide dentinaire, les adhésifs
doivent être hydrophiles. La décalcification de l’émail et de la dentine, et la suppression de la
boue dentinaire sont des processus ioniques : les monomères acides chélatent les ions calcium
et une partie des fibres de collagène sont solubilisées ou hybridées [144]. L’eau est nécessaire
à ces processus ioniques : les auto-mordançants ou les promoteurs sont donc à base d’eau.
A la différence des adhésifs nécessitant un mordançage total, les auto-mordançants
avec leur contenu aqueux ne montrent pas la même sensibilité au degré d’hydratation de la
dentine [231]. Cependant, un excès d’eau peut diminuer le contenu en monomères adhésifs au
sein du réseau collagénique et interférer avec la polymérisation, ce qui pourrait résulter
ensuite en une densité de réticulation moindre dans la couche hybride [130].
Des co-solvants comme l’éthanol sont ajoutés aux adhésifs auto-mordançants, ce qui
forme un mélange azéotrope (a privatif, du grec zêin bouillir et tropos action de tourner : se
dit d'un mélange liquide qui bout à température fixe en gardant une composition fixe) avec
l’eau et permet d’accélérer la déshydratation au moyen d’une seringue à air. Toutefois, une
déshydratation excessive nuit aux propriétés mécaniques du substrat dentinaire.
Si le co-solvant est de l’acétone, plus volatil que l’éthanol, une séparation des phases
et une précipitation des composants adhésifs peuvent se produire. Durant l’évaporation du
solvant, le ratio eau-acétone est modifié [178].
51
3.2.2.4 Additifs
3.2.2.4.1 Charges
La composition en charges des adhésifs joue un rôle mineur [178]. Les systèmes
adhésifs sont influencés de plusieurs façons par les charges inorganiques. Pour les adhésifs
avec mordançage total en particulier, l’amélioration des propriétés physiques par les charges
est discutée : d’un côté, elles pourraient améliorer la force d’adhésion, d’un autre côté, elles
pourraient avoir un effet négatif sur la pénétration des adhésifs [152]. MIYAZAKI [172]
détermine une force d’adhésion maximale obtenue avec un taux de charges compris entre 10
et 40% en poids.
Les nouveaux systèmes auto-mordançants ne contiennent qu’une petite quantité de charges.
Les charges de silice sont souvent employées comme épaississant pour augmenter la viscosité
et obtenir une épaisseur adéquate du film adhésif, limitant le risque de polymérisation
incomplète liée à l’inhibition par l’oxygène [89]. Certaines charges sont utilisées pour leurs
propriétés à relarguer des ions fluor ou pour leur radio-opacité.
3.2.2.4.2 Colorants et agents anti-microbiens
Des colorants intégrés dans des systèmes à deux composants permettent au clinicien
de vérifier l’homogénéité du mélange et de visualiser la zone couverte d’adhésif.
Les agents anti-microbiens assurent le scellement biologique de la restauration,
évitant la pénétration bactérienne par des micro-vides entre l’obturation et la dent.
Des études ont montré que l’acide phosphorique utilisé dans l’étape de mordançage
total montre une activité anti-microbienne à court terme, de même que l’adhésif tant qu’il
n’est pas polymérisé [12].
Les auto-mordançants intégrant la boue dentinaire, incorporent aussi les microbes
qu’elle contient. Plusieurs études ont montré leurs propriétés anti-microbiennes, qui peuvent
s’expliquer par leur pH bas [167] mais aussi pour certains par l’intégration dans leur
composition de glutaraldéhyde, dont l’effet persiste car il n’est pas polymérisé dans la matrice
de l’adhésif.
52
3.2.3 Mécanisme d’adhésion
Le mécanisme d’adhésion des auto-mordançants reprend le principe de la création
d’une couche hybride et de tags de résine.
Nous verrons à travers ce chapitre les différences qui existent entre auto-mordançants et
adhésifs avec mordançage total.
3.2.3.1 Couche hybride
L’épaisseur de la couche hybride varie selon les adhésifs et leurs solvants [53, 109].
BRESCHI [26] observe au FEISEM (microscope électronique à balayage à émission de
champ) et au TEM (microscope électronique en transmission) des interfaces coronaires et
décrit pour un « self-etching primer » (le Clearfil SE Bond) une épaisseur de couche hybride
de 0,5 à 0,7 µm avec des bouchons de boue dentinaire non dissous par l’acide du primer.
L’adhésif enveloppe et se mélange aux bouchons de boue dentinaire et pénètre plus
profondément dans la lumière du tubule que les bouchons de boue dentinaire.
Les automordançants présentent en effet une couche hybride plus fine [109]. Cette épaisseur
réduite ne devrait pas diminuer la force d’adhésion car une couche hybride de 2 µm est
suffisante pour un collage performant [181]. Les monomères acides (acide maléique, le
GPDM (glycerol phosphate dimethacrylate)), le PENTA (dipentaerythritol pentacrylate
monophosphate)) ont un fort potentiel de diffusion de par leur acidité [279]. La capacité de
scellement d’un adhésif ne dépend pas de l’épaisseur de la couche hybride mais de son
uniformité [109].
D’autre part, selon SANO [227], la qualité de l’adhésion avec les adhésifs auto-mordançants
se détériorerait in vivo avec le temps. Ceci pourrait s’expliquer par la préservation de la boue
dentinaire dans la moitié supérieure de la couche hybride. La stabilité de ce mélange entre
adhésif, primer, boue dentinaire et cristaux d’hydroxyapatite reste à déterminer.
DE GOES [53] montre par coloration au methenamine d’argent puis observation au MEB,
une couche hybride moins poreuse avec un auto-mordançant qu’avec un « total-etch » : il
attribue cela à l’action plus douce de l’acide et à la déminéralisation moins intense, exposant
moins de collagène. En revanche, il peut se produire une nanopercolation dans des zones de
polymérisation incomplète due à des résidus aqueux.
53
3.2.3.2 Tags de résine
Pour les adhésifs qui nécessitent un mordançage total, il se crée une couche
intermédiaire d’hybridation au niveau de la racine du tag, alors que pour les auto-
mordançants, le contact direct de l’adhésif avec la dentine péritubulaire mordancée rendrait le
tag de résine plus résistant à la micropercolation. [26].
3.3 Influence de l’eugénol sur l’adhésion
Dans les conditions cliniques, l'obturation du système endocanalaire utilise généralement
des ciments endodontiques à base d'eugénol. Les groupements phénol peuvent alors perturber
la polymérisation des résines [19, 255].
Les résultats sont conflictuels : selon GONTHIER [99], si un collage de la reconstitution
corono-radiculaire est envisagé, il est souhaitable de choisir un ciment endodontique avec un
temps de prise court et de l'utiliser en faible quantité, afin de limiter la diffusion de l'eugénol
au niveau de la dentine. TJAN [255] a montré que la contamination des murs dentinaires par
l’eugénol diffusant des ciments de scellement endodontiques affectait la rétention des tenons
collés. BALDISSARA [16] préconise également l’utilisation de ciment endodontique à base
de résine, sans eugénol avant le collage d’un tenon fibré. Son étude montre une influence
négative de l’eugénol sur le collage de tenons fibrés après test de fatigue (mais pas avant).
Toutefois, MANNOCCI [156] n’observe pas de différence de percolation lors du collage
d’un tenon dans un logement ayant été traité ou pas avec de l’eugénol ; un mordançage à
l'acide orthophosphorique du logement intraradiculaire et la préparation des parois canalaires
élimineraient le problème des résidus d'eugénol. BOONE [23] ne trouve pas de différence
significative en termes de rétention de tenons collés, que le ciment de scellement
endodontique contienne ou non de l’eugénol. PEUTZFELDT [199] ne démontre aucune
influence négative d’un ciment provisoire contenant de l’eugénol, sur la force d’adhésion
d’adhésifs auto-mordançants, au contraire de CARVALHO [36].
54
4. La colle
La reconstitution des dents délabrées, traitées endodontiquement, par le collage d’un
tenon impose un choix parmi les multiples systèmes adhésifs qui peuvent eux-mêmes être
combinés à une grande variété de résines de collage. Ces matériaux peuvent être polymérisés
par une réaction chimique, un processus de photopolymérisation ou la combinaison des deux
(colle dual) [25].
Une polymérisation adéquate est nécessaire pour fournir des propriétés mécaniques
suffisantes (module d’élasticité, dureté) pour renforcer les racines fragiles [272] et assurer la
rétention clinique du tenon.
FERRARI [80] recommande d’utiliser des colles chémopolymérisantes ou dual, c’est-à-dire
dont au moins une partie de la polymérisation est à activation chimique, afin d’obtenir un
meilleur degré de conversion dans les zones les plus apicales et donc une amélioration des
qualités mécaniques.
Les colles chémopolymérisables garantissent une polymérisation apicale quelque soit
la profondeur de l’ancrage mais offrent une manipulation difficile du fait de l’absence de
contrôle du temps de prise.
Les colles photopolymérisables permettent de contrôler le bon positionnement du
tenon dans son logement et ne présentent pas d’impératifs en termes de temps de
manipulation. Cependant, même si les tenons translucides sont supposés transmettre la
lumière dans le logement canalaire, ils n’améliorent pas le degré de polymérisation en
profodeur [218, 287]. D’autre part, le mode de polymérisation peut aussi influencer la
quantité de contraction après polymérisation. Cette contrainte est principalement due au
facteur de configuration (facteur C : rapport entre surface de collage et surface non collée) qui
est défavorable, pouvant atteindre 200 pour des logements de tenons canalaires : il limite le
flux de ciment, ce qui peut affecter l’intégrité de l’interface [25].
55
CEBALLOS [37] compare par nanoindentation et observation au microscope
électronique à balayage trois colles (Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein) : une auto-
polymérisante (Multilink®), une photopolymérisante (Variolink II Base®) et une dual
(Variolink II Base + Catalyseur®). Cette dernière allie les propriétés des deux autres colles :
ses valeurs de dureté et de rigidité sont aussi élevées que celles d’une colle
photopolymérisable, mais avec une capacité de déformation similaire à celle des colles
chémopolymérisables.
Certains auteurs [41, 241, 246, 248] ont montré que la polymérisation chimique de ces
colles duales ou chémopolymérisantes était inhibée par les groupements acides des adhésifs
auto-mordançants, ce qui résulte en une force d’adhésion moindre [5]. De nombreux
fabricants ont contourné le problème en commercialisant des activateurs pour rendre ces
systèmes adhésifs chémo-polymérisables. Cependant, aucune solution n’a été trouvée pour les
adhésifs en une seule étape clinique [56].
La colle présente un module d’élasticité plus faible que les matériaux qu’elle joint ; une zone
de forte concentration de contraintes existe donc à cet endroit. La colle est donc un matériau
de choix puisqu’elle présente des caractéristiques mécaniques similaires à celles de la dentine
[197].
Le logement canalaire pour l’insertion d’un tenon présente un facteur C élevé et donc
défavorable. GORACCI [101] ne montre pas de différence significative de force de collage
lors du collage de tenons fibrés avec une colle avec ou sans adhésif. D’après SADEK [220],
certaines colles ne procurent pas de meilleure rétention qu’un ciment au phosphate de zinc.
PIRANI [208] conclut également que la friction contribue grandement à la résistance à la
dislocation, sans remettre en cause l’hybridation de la dentine radiculaire et ses qualités
rétentrices et de scellement.
56
5. Les tenons fibrés
La restauration d’une dent dépulpée et très endommagée au niveau coronaire nécessite un
ancrage radiculaire. En effet, ces dents sont exposées à un risque de fracture, en particulier
dans la région cervicale, qui est plus soumise aux contraintes de mastication.
Une dent dépulpée présente, outre une perte de substance liée à la réalisation d’une cavité
d’accès endodontique, des modifications dentinaires physiologiques et mécaniques :
diminution du taux de collagène immature (réduction de la dureté et de la résistance au
cisaillement), déshydratation provoquant une diminution du module de Young [203],
modification de la sensibilité aux contraintes masticatoires par perte des propriétés
« mécanoréceptrices » de la pulpe [280].
En fonction des paramètres cliniques, le choix s’oriente vers une reconstitution corono-
radiculaire (RCR) métallique (tenon métallique avec reconstitution coulée ou composite
collée) ou une RCR plus esthétique réalisée soit en céramique pure (en particulier à base
d’oxyde de zirconium), soit à base de matériaux composites plastiques (tenons fibrés et
composite).
Les tenons renforcés par des fibres, utilisés dans ces reconstitutions composites, ont
une nature chimique qui leur permet d’être collés aux parois dentinaires par un système
adhésif et une colle. [78] Plusieurs études cliniques ont prouvé leur efficacité en terme
mécanique et d’étanchéité [7, 30, 50, 51, 77, 79, 85, 95].
5.1 Composition
Ces tenons sont constitués de fibres noyées dans une matrice résineuse. Le but de
ces tenons composites est d’obtenir une adhésion forte entre les différents composants afin de
bénéficier d’un matériau unique avec des performances améliorées. [177]
57
5.1.1 Fibres
Les premiers tenons fibrés, à base de fibres de carbone équitendues et
unidirectionnelles, noyées dans une matrice époxy, décrits par DURET [64] en 1990 puis
TORBJONER en 1996 [258], ont montré des propriétés mécaniques intéressantes. Ces tenons
FRC (Fiber-Reinforced Composites) ont été améliorés par la suite: après les fibres de carbone
sont apparues les fibres de quartz, de zircone (blanches), de verre (translucides) [11]. Ces
fibres sont noyées après silanisation au sein d’une matrice composite transparente.
Plus esthétiques que les tenons en fibres de carbone, tout en étant radio-opaques, ces
derniers tenons fibrés autorisent la photopolymérisation des systèmes adhésifs dual par la
transmission de la lumière [261, 272]. GRANDINI [107] constate toutefois que la
photopolymérisation en un temps de l’adhésif et du ciment de collage à travers un tenon fibré
translucide procure de moins bons résultats en terme de formation de couche hybride et de
morphologie des tags, par rapport à la photopolymérisation en deux temps. La transmission de
la lumière pourrait être insuffisante pour permettre une polymérisation complète en un temps.
Les fibres de verre sont composées de SiO2, CaO, B2O, Al2O et d’autres oxydes de
métaux alcalins dans une phase amorphe. Les diamètres de certains filaments de verre (R-
glass et S-glass) sont plus courts, améliorant la capacité de la matrice à se répandre entre les
fibres et augmentant de ce fait la rigidité interlaminaire.
Les fibres de quartz en silice pure présentent un faible coefficient d’expansion
thermique, qui semble bénéfique en termes d’intégrité structurale au cours des altérations
thermiques. [233]
Il est possible de renforcer les fibres durant le processus de fabrication : les fibres pré-
contraintes sont imbibées de résine puis les contraintes sont relâchées après polymérisation.
Cette procédure induit une compression des fibres de verre qui sont capables d’absorber des
contraintes de tension quand le tenon est exposé à des forces de flexion. [233]
Le pré-traitement de surface des fibres par sablage ou silanisation est une autre
méthode améliorant la force de collage à l’interface fibres/matrice. Une bonne adhésion
interfaciale assure le transfert des charges de la matrice aux fibres [105].
Les fibres de quartz silanées auraient une meilleure adhésion à la résine époxy qui sert de
matrice au tenon que les fibres de verre silanées [7].
58
5.1.2 Matrice
Les polymères utilisés comme matrice sont généralement des résines époxy ou
d’autres polymères ayant un fort degré de conversion et un taux élevé de réticulation. [105,
251]. Ces polymères contiennent du Bis-GMA (bisphénol-glycidyl méthacrylate) et, pour
certains seulement, des chaînes de PMMA (polyméthacrylate de méthyl) à haut poids
moléculaire. Ces dernières rendent plus plastique la rigidité conférée par la réticulation du
Bis-GMA et réduisent les tensions à l’interface entre fibres et matrice lors de la déflection
[147]. La composition de ces matrices (à base de Bis-GMA) rend les tenons
chimiquement compatibles pour un collage avec les colles, constituées communément
elles aussi de méthacrylate [78].
Alors que les fibres constituent la composante de résistance à la traction, la matrice
assure la résistance à la compression et l’absorption des contraintes dans l’ensemble du tenon.
Comme les modules d’élasticité des fibres et de la matrice sont différents, les tensions se
développent à l’interface entre fibres et matrice et se propagent le long de la surface des
fibres. [233]
Les tenons fibrés doivent leurs propriétés mécaniques non seulement aux
caractéristiques de la matrice et des fibres mais aussi à la force d’adhésion à l’interface entre
ces composants et à leur géométrie (longueur des fibres, orientation et concentration). [31]
Toute divergence des fibres par rapport à l’axe longitudinal du tenon résulte en une
transmission des contraintes à la matrice. C’est pourquoi théoriquement, les fibres parallèles
permettent aux tenons de mieux résister aux charges que des fibres orientées obliquement.
[105]
Des défauts de structures (vides au sein de la matrice, micro-bulles, craquelures,
discontinuité le long des interfaces entre fibres et matrice) peuvent survenir durant le
processus de fabrication et affaiblir le tenon [105]. Une augmentation du ratio fibres/ matrice
mais aussi de l’aire totale de l’interface fibres/matrice accroît la rigidité et le module
d’élasticité. Cependant, des valeurs trop élevées du module d’élasticité pourraient conduire à
des fractures radiculaires.
59
En fonction de la structure de la matrice du tenon, la pénétration de la résine adhésive
diffère : MANNOCI [158] observe une pénétration de la résine sur plusieurs microns (de 3,5 à
22,8 microns en fonction du temps de contact) lorsque la matrice présente un réseau
interpénétrant de polymères (IPN : interpenetrating polymer network), alors qu’il n’y a
aucune pénétration lorsque la matrice est un polymère réticulé. LE BELL [150] conclut aussi
à une meilleure adhésion du composite de collage sur un tenon lorsque la matrice est un
polymère semi-IPN plutôt qu’un polymère réticulé.
5.2 Traitement de surface
La longévité d’une reconstitution par tenon fibré dépend de la qualité de l’adhésion entre
le système adhésif et la dentine, mais aussi entre le système adhésif et le tenon fibré.
Différentes études [34, 221] ont montré une adhésion moins forte entre colle et tenon fibré
qu’entre colle et substrat dentinaire. Ceci peut s’expliquer par l’absence de toute interaction
chimique entre la résine composite à base de méthacrylate et la matrice du tenon fibré à base
de résine époxy. [189].
Plusieurs types de traitement de surface ont été proposés pour améliorer l’adhésion des
ciments de collage aux tenons fibrés:
silanisation, [222]
air-abrasion,
air-abrasion avec des particules d’alumine et de silice (système CoJet®),
[222, 263]
conditionnement à l’acide (fluorhydrique, phosphorique, permanganate de
potassium). [177, 263]
5.2.1 Silanisation
Le traitement de surface des tenons par silanisation augmente la qualité du collage au
niveau de l’interface tenon - colle [7, 102, 163]. Toutefois, la rétention globale du tenon à la
dentine n’est pas augmentée pour autant car elle est alors limitée par les forces d’adhésion
entre la colle et les parois dentinaires radiculaires [223].
60
Les agents de couplage amino-silanes sont utilisés en général comme promoteurs
d’adhésion en présence de polymères de résine époxy car ils assurent une adhésion
chimique entre substrats inorganiques et polymères, tout en augmentant la mouillabilité.
[126] En dentisterie, ce sont en général des MéthacryloxyPropyl trimethoxySilanes (MPS) qui
sont appliqués. [162, 189] Cependant, l’adhésion entre silane et matrice époxy n’est pas
optimale ; il est donc nécessaire d’éliminer une couche superficielle de matrice en résine
époxy afin de permettre la silanisation des fibres de quartz exposées. Ensuite, la force de
collage est augmentée par l’union chimique entre fibres de quartz silanisées et résine à base de
méthacrylate. [162]
MONTICELLI [176] démontre l’influence de la composition de l’agent de silanisation en
termes d’acidité, de taux de solvant, de degré d’hydrolyse et de température de séchage :
l’évaporation du solvant est facilitée à la température de 38°C, ce qui résulte en une
amélioration de la force d’adhésion entre colle et tenon fibré.
5.2.2 Air-abrasion
BALBOSH [15] montre que l’application d’ED Primer avant scellement au ciment
Panavia F sur des tenons en fibres de verre n’améliore pas la rétention de collage, à l’inverse
d’un traitement de surface par air-abrasion (particules d’alumine de 50 µm sous une pression
de 2,5 bars pendant 5 secondes, à 30 mm de distance). Ceci pourrait s’expliquer par
l’augmentation de la surface de collage et une meilleure interpénétration entre tenon et ciment
de collage.
5.2.3 Système Cojet®
VALANDRO [263] compare la force d’adhésion entre des tenons à base de fibres de
quartz et une colle (Duo-Link) : il utilise trois types de traitement de surface, suivis d’une
silanisation. Les résultats obtenus avec le système CoJet® (chairside tribochemical silica
coating method) qui consiste en une air-abrasion avec des particule d’oxide de silice
(SiOx) de 30 microns et des particules d’oxide d’alumine (Al2O3) sont significativement
meilleurs que ceux obtenus après conditionnement à l’acide phosphorique à 32% pendant 1
minute ou à l’acide fluorhydrique à 10% pendant 1 minute.
61
SAHAFI [221, 222] obtient aussi des forces d’adhésion satisfaisantes en sablant la surface
de tenons fibrés avec le système Co-Jet®. Cependant, le traitement se révèle trop agressif
avec un risque de modification de la forme du tenon.
5.2.4 Mordançage acide
Le mordançage à l’acide fluorhydrique a également été proposé pour les tenons en fibres
de verre [177], mais ce traitement très corrosif endommage les fibres et affecte ainsi
l’intégrité du tenon.
MONTICELLI [177] obtient une amélioration significative de la force d’adhésion entre
tenon fibré et colle, en conditionnant la résine époxy du tenon fibré par une solution de
permanganate de potassium à 20% en volume. Ce traitement chimique mordance la résine
époxy en l’oxydant et en cassant les liaisons époxides [28]. Il laisse les fibres de quartz
exposées lisses et intactes et améliore leurs propriétés hydrophiles, grâce à une solution de
neutralisation qui « nettoie » les fibres des ions résiduels de MnO2-
(oxyde de manganèse).
L’infiltration de la colle entre les fibres de verre exposées rappelle l’hybridation de la dentine.
De façon analogue, l’augmentation de la rugosité de surface du tenon et de la surface
d’adhésion fournit une résistance en friction accrue et des sites plus nombreux pour la
silanisation, améliorant l’adhésion.
5.3 Propriétés des tenons fibrés
5.3.1 Propriétés mécaniques
Les tenons fibrés permettent une économie tissulaire et une répartition plus
homogène des forces occlusales grâce à leurs propriétés mécaniques, proches de celles de
la dentine [11] et à l’effet « tampon » du joint de colle [64, 91, 258].
62
5.3.1.1 Dissipation des contraintes
Les fibres longitudinales parallèles des tenons absorbent et dissipent les
contraintes [11, 70, 234] et permettent une meilleure distribution des forces de
mastication le long de la racine [215], réduisant le risque de fracture [72, 128, 139, 183] : les
fractures de dents restaurées endodontiquement sont moins nombreuses avec des tenons en
fibres de carbone qu’avec des tenons céramiques. [6, 11, 55, 121, 128, 155, 158]. D’après
HAYASHI [121], lorsque les charges appliquées sont obliques (45°), la fracture intéresse
l’apex de la racine lorsque la dent est reconstituée avec un tenon métallique. En revanche,
dans 2/3 des cas de fractures de dents reconstituées par tenon fibré, la dent est conservable car
la fracture se situe au niveau du tiers coronaire. Le champ des contraintes exercées sur une
dent reconstituée par un tenon fibré est similaire à celui d’une dent saine d’après
PEGORETTI [193].
Comme le tenon est passif car sous-dimensionné par rapport au logement canalaire, il
crée l’espace pour un joint de colle plus épais qui joue le rôle d’amortisseur, réduisant ainsi le
risque de fracture radiculaire par une meilleure répartition des contraintes [11]. D’après
MENDOZA [168], quelque soit le système adhésif choisi, la racine résiste mieux quand le
tenon est collé que lorsqu’il est scellé avec un ciment au phosphate de zinc.
Les contraintes s’exercent sur la matrice, en particulier lors de l’application d’une force
compressive sur le tenon ou lors d’une force orientée obliquement par rapport à l’axe
longitudinal du tenon. Ces fortes contraintes sur l’interface fibres/ matrice sont responsables
d’un détachement qui explique le comportement progressivement non élastique du tenon par
délamination. L’origine de ce point de faiblesse du tenon peut se situer au niveau d’un micro-
vide ou d’une micro-fêlure au sein de la résine ou à l’interface fibre-matrice. [105] Il peut
aussi se retrouver dans des régions du tenon où la morphologie de la section change
brutalement [17].
5.3.1.2 Résistance à la traction et à la fatigue
Ces tenons fibrés présentent une haute résistance à la traction et à la fatigue.
GRANDINI [105] teste la résistance à la fatigue de huit tenons différents : les meilleurs
résultats sont obtenus avec les tenons produits par RTD et Ivoclar-Vivadent, en relation avec
leurs caractéristiques structurales. Les tenons produits par RTD sont pré-contraints en tension
avant polymérisation de la résine puis relâchés, ce qui provoque une compression de la
63
surface de la résine. Les tenons Ivoclar-Vivadent sont produits selon la technologie Vectris.
Le module d’élasticité de la résine utilisée peut également jouer un rôle dans cette résistance à
la fatigue, mais les laboratoires ne les divulguent pas.
5.3.1.3 Module élastique
Les matériaux composites fibrés sont anisotropes : le module d’élasticité varie selon
l’angle d’application des forces par rapport à l’axe des fibres [63]. Quand une charge est
appliquée selon une direction d’environ 35° par rapport au grand axe de la dent, le module
élastique des tenons fibrés est proche de celui de la dentine [11, 70, 193, 234].
PIERRISNARD [203] rapporte un module de Young de 18 GPa pour la dentine et de 21 GPa
pour les tenons en fibres de carbone. KINNEY [142] rapporte une valeur moyenne du module
d’élasticité de la dentine de 13,3 GPa (10-30 GPa) à travers une revue de littérature de 1950 à
2003. Les variations peuvent être attribuées à la composition structurale de la dentine
(tubules, dentine péri- et inter-tubulaire) et aux caractéristiques des tubules (densité, direction
et dimension) qui varient en fonction de leur localisation. Dans son étude, PLOTINO [210]
mesure pour la dentine radiculaire un module de flexion de 17,5 ±3,8 GPa et une force de
flexion de 212,9 ± 41,9 MPa. Il note également que les tenons fibrés ont des propriétés
mécaniques en flexion plus proches de celles de la dentine que les tenons en acier inoxydable,
qui, eux, sont plus résistants à la fracture.
Le module de flexion définit la flexibilité d’un échantillon : de hautes valeurs indiquent
une grande rigidité alors que des valeurs basses montrent une grande flexibilité. Le module de
flexion est calculé en prenant en compte le comportement élastique de l’échantillon en
mesurant la charge maximale qui ne causera pas de déformation plastique. Pour exemple, les
tenons fibrés étudiés présentent un module de flexion de 24,4 à 34,4 GPa alors qu’il est de
53,4 GPa pour un tenon en or, de 66,1 GPa pour un tenon en titane et de 108,6 GPa pour un
tenon en acier inoxydable [210].
5.3.1.4 Augmentation de la rétention par le collage
Le collage compenserait une longueur réduite de tenon [70].
64
5.3.2 Caractéristiques physiques
Plusieurs facteurs influencent les propriétés mécaniques des tenons :
o Le diamètre du tenon
o La forme du tenon
o Le diamètre moyen des fibres
o La densité, la longueur et l’orientation des fibres
o Le type de matrice polymère
o La force de collage à l’interface entre matrice et fibres [31]
Dans une étude incluant 17 tenons fibrés différents, LASSILA [147] a mis en évidence
une corrélation linéaire entre le diamètre des tenons et leur résistance à la fracture.
SEEFELD [233] étudie l’ultrastructure de huit tenons fibrés différents : le diamètre des
fibres et le ratio fibres/matrice varient largement en fonction des tenons : de 8,2 à 21 µm pour
le diamètre des fibres et de 41 % à 70 % pour le ratio fibres/matrice. Il retrouve une forte
corrélation (r = 0,922) entre le ratio fibre/matrice et la résistance à la flexion, mais pas entre
les autres paramètres.
65
Dénomination du tenon et laboratoire Forme Fibres Diamètre des
fibres (µm)
Ratio fibres/
matrice (%)
Fiber Kor
Jeneric-Pentron, Wallingsford, CT, USA
Cylindrique verre 8,8 41,5
Para-post fiber white
Coltene-Whaledent, Mawhaw, NJ, USA
Cylindrique verre 8,8 40,9
Luscent Anchor, Dentatus, New York,
NY, USA
conique verre 16,4 51,6
Twin-Luscent Anchor, Dentatus, New
York, NY, USA
conique verre 14,8 53,7
Style post, Metalor technologies, Stuttgart,
Germany
cylindro-
conique
verre 21 57,5
DT Light-Post, VDW, Munich, Germany conique Quartz 13,3 71,8
DT White-Post, VDW, Munich, Germany conique quartz 8,2 75,9
ER Dentin Post, Brasseler, Lemgo,
Germany
Cylindro-
conique
verre 12,5 70,1
Tech 2000 (Carbotech, Ganges, France) cylindro-
conique
carbone
Tech 21 Xop (Carbotech, Ganges, France) cylindro-
conique
silice et
zirconium
FotoTech (Carbotech, Ganges, France) cylindro-
conique
verre et
zirconium
Snowpost (Carbotech, Ganges, France) quartz
Aestheti-plus (Bisco Inc., IL, USA) verre-
silice
zirconium
Tableau 3 : Composition de différents tenons fibrés [7, 210, 233]
Dénomination du tenon et laboratoire Forme Fibres Diamètre
des fibres
(µm)
Densité des
fibres (Nb de
fibres/mm²)
Fiber Kor
Jeneric-Pentron, Wallingsford, CT, USA
cylindrique verre 18 28
Para-post fiber white
Coltene-Whaledent, Mawhaw, NJ, USA
cylindrique verre 6 18
Luscent Anchors, Dentatus, New York,
NY, USA
conique verre 15 29
DT Light-Post radio-opaque, RTD,
Grenoble, France
conique verre, pré-
tendues
12 32
Easy post, Krugg, Milano, Italy cylindro-
conique
carbone 12 34,8
Ghimas White, Casalecchio di Reno,
Bologna, Italy
verre 12 30
Snowpost, Carbotech, ganges, France silice 7 36
FRC Postec, ivoclar-Vivadent, Schaan
Liechtenstein
cylindro-
conique
verre 12 25
Tableau 4 : composition de différents tenons [105]
66
5.3.3 Propriétés esthétiques
La couleur proche de celle des tissus dentaires et la translucidité sont des facteurs
importants sous les restaurations cosmétiques [70].
5.3.4 Propriétés biologiques
Ils sont biocompatibles : l’inertie électro-chimique de ces tenons fibrés supprime le
risque de corrosion, et donc de dépôts de produits de décomposition dans les tissus dentaires
et parodontaux, à l’origine de colorations et de réactions gingivales inflammatoires [70, 153].
La dépose de ces tenons est relativement aisée, rapide et prédictible comparée aux
autres tenons métalliques ou en zircone [70] permettant un retraitement endodontique [1, 11,
161].
Le collage des reconstitutions corono-radiculaires procure une meilleure étanchéité par
rapport à un scellement au ciment au phosphate de zinc [156] grâce à la formation d’une
couche hybride. La percolation observée est moindre qu’avec un scellement au ciment verre
ionomère ou au ciment au phosphate de zinc [14, 156] et ceci est corrélé à la formation de la
couche hybride entre la résine et les parois canalaires [254]. Les tenons scellés par ciment
traditionnel n’offrent qu’une résistance à la friction [209].
5.3.5 Indications et forme du tenon
Les Reconstitutions Corono-Radiculaires foulées composites sont limitées aux
indications suivantes :
- portions coronaires peu ou moyennement délabrées et hautes [21],
- occlusion favorable,
- parallélisme favorable,
- rapport couronne clinique/racine clinique inversé,
- limites cervicales de la reconstitution supra-gingivales (distantes d’au moins 1,5
mm de la limite de la future couronne prothétique) [57].
Dans les autres configurations, les RCR métalliques ou céramiques seront préférées de
par leurs qualités mécaniques et leur facilité de mise en œuvre.
67
5.3.5.1 Longueur
La longueur et la forme de la racine (courbure, largeur mésio-distale, dimension
vestibulo-linguale, variations anatomiques…) déterminent la longueur du tenon. Plus le tenon
est long, meilleures sont la rétention et la distribution des contraintes (compression,
traction et cisaillement) [70].
Il est recommandé de préserver 3 à 5 mm de gutta-percha apicale pour maintenir l’étanchéité
apicale. [70]
Dans le cas de racines courbes, l’extrémité de l’ancrage radiculaire doit s’arrêter avant la
courbure.
Si la dent à reconstituer présente un environnement parodontal réduit, la longueur du tenon
devra se situer au-delà de la jonction os alvéolaire - racine.
La longueur de la portion radiculaire du tenon doit toujours être supérieure à la hauteur
coronaire. [202]
5.3.5.2 Diamètre
Le choix du diamètre du tenon doit préserver au maximum les structures dentaires, réduire
le risque de perforation et permettre à la dent restaurée de résister à la fracture.
Trois approches sont décrites selon les auteurs :
- « proportionnelle » : la largeur du tenon ne doit pas excéder le tiers de la largeur
radiculaire dans sa dimension la plus étroite. [240]
- « préservatrice » : le tenon doit être entouré d’un minimum de 1mm de dentine.
- « conservatrice » : il faut préserver la dentine résiduelle au maximum et préparer le
canal au minimum [204].
Une augmentation du diamètre du tenon n’augmente pas sa rétention mais provoque une
moindre résistance à la fracture de la dent reconstituée étant donné la réduction dentinaire
plus importante. [70]
5.3.5.3 Forme
Il existe des tenons calibrés et des tenons anatomiques (d’après une empreinte du
logement endocanalaire).
Les tenons calibrés peuvent être de forme cylindrique, conique ou cylindro-conique.
68
- La forme cylindrique est choisie si la rétention est privilégiée. Cependant, ils
nécessitent une mise en forme canalaire très élargie dans la moitié apicale de la racine,
fragilisant la racine et augmentant les contraintes exercées [149].
- La forme conique est choisie si la préservation de la morphologie canalaire est
privilégiée. Une conicité trop importante fragilise la partie coronaroradiculaire [149].
- Si le meilleur compromis est recherché, l’ancrage cylindro-conique allie adaptation à
la morphologie canalaire et rétention. La forme effilée de l’extrémité apicale étant plus
anatomique, elle autorise une longueur de tenon plus importante que des tenons
purement cylindriques [149].
L’ancrage radiculaire anatomique convient à des anatomies canalaires ovalaires.
5.4 Limites d’une reconstitution corono-radiculaire collée
Le tenon assure uniquement la rétention de la reconstitution coronaire nécessaire à
l’ancrage de la couronne et ne renforce pas la racine affaiblie par le traitement endodontique,
même si un tenon fibré se révèle moins nocif mécaniquement qu’un tenon coulé. [45, 71,
237].
La qualité du collage dépend du strict respect du protocole par l’opérateur (pose de la
digue..). Les manipulations sont plus difficiles qu’avec un ciment de scellement. [70]
La préparation de la surface radiculaire doit être minutieuse, éliminant toute trace de
pâte d’obturation endodontique ou de gutta-percha pour permettre une adhésion directe à la
dentine radiculaire. L’anatomie canalaire étant complexe, cela requiert l’utilisation de fraise
boule de petit diamètre et long col et/ou d’inserts ultra-soniques endodontiques. Les forets
Largo® ou de Gates® sont souvent insuffisants. [57]
Les échecs des restaurations par tenons fibrés proviennent souvent d’un décollement entre
tenon et résine ou entre colle et parois canalaires, dus à une force d’adhésion insuffisante aux
interfaces [7, 25, 79, 161].
69
2ème partie :
Expérimentations
Evaluation de l’herméticité du collage
radiculaire endocanalaire d’un tenon fibré
70
Le manque de standardisation des méthodes d’évaluation de l’étanchéité aboutit
à des résultats différents et même contradictoires car de nombreux paramètres sont
susceptibles de varier [18, 32, 59, 136, 170, 212, 217, 271, 282]. La comparaison des résultats
devient difficile [249] et l’hétérogénéité des études empêche une méta-analyse [217].
Aucune corrélation n’a été montrée entre d’une part, les techniques de pénétration de
marqueur et de filtration de fluide et d’autre part, la technique d’extraction de marqueur dans
une étude de CAMPS et PASHLEY [32]. Les deux premières méthodes prennent en compte
la porosité de l’interface entre le matériau d’obturation et la racine et sont basées sur une
mesure quantitative des liquides passant par ces interfaces.
WU et coll. [281] comparent les méthodes de filtration de fluide et de pénétration de colorant
et trouvent la première plus sensible dans la détection de vides le long d’une obturation
canalaire.
BARTHEL [18] utilise sur les mêmes dents des tests avec pénétration de colorant puis
pénétration de bactéries : il ne trouve aucune corrélation entre les résultats.
POMMEL [212] compare sur les mêmes dents les méthodes de filtration de fluide, électro-
chimiques et de pénétration de colorants pour évaluer la capacité de scellement de différentes
techniques d’obturation (cône unique et condensation verticale) et ne retrouve aucune
corrélation entre les différents tests.
KARAGENÇ [136] ne retrouve pas non plus de corrélation entre les méthodes de filtration de
fluide, électro-chimique, de pénétration de colorant et de bactéries lorsqu’il teste les
techniques d’obturation au Thermafil et en condensation latérale.
GALE [88] déplore le manque de prise en compte de la perméabilité dentinaire : une dentine
même intacte est perméable et laisse pénétrer un traceur dans une dent sans passer par une
interface défectueuse entre dentine et restauration. Les craquelures (« cracks ») peuvent
fausser les résultats de pénétration de marqueur si elles n’ont pas été
recherchées microscopiquement ; elles se produisent au cours d’une avulsion en force par
exemple. C’est pourquoi certains auteurs [200] préfèrent utiliser des dents extraites avec des
élévateurs plutôt que des daviers.
Il convient donc d’associer différentes méthodes d’évaluation. Aussi, notre étude
d’étanchéité des interfaces entre dentine radiculaire et tenons fibrés collés a été réalisée in
vitro selon trois méthodes :
71
La microscopie électronique à balayage permet une évaluation
micromorphologique qualitative de l’interface. L’utilisation de scores et de ratios de
longueurs selon la technique décrite par FERRARI [76] ajoute une dimension
quantitative.
La mesure de la filtration de fluide apporte une notion dynamique de flux et
évalue quantitativement la percolation d’un fluide. Cette méthode présente les
avantages suivants [211]:
o L’échantillon n’est pas détruit et l’évaluation peut donc être poursuivie
dans le temps.
o Les résultats sont enregistrés automatiquement, évitant les biais liés à
l’observateur.
o Les résultats sont très précis.
L’étude par spectrophotométrie nous donne des informations sur la qualité de
l’interface au niveau moléculaire, par la recherche d’un transfert d’énergie de
résonance (FRET) entre deux éléments fluorescents, la dentine et l’adhésif marqué par
la fluorescéine.
72
A. Etude des interfaces
dentine radiculaire/colle/système adhésif/tenon fibré
par Microscopie Electronique à Balayage
1. MATERIEL
1.1 Tenons fibrés FRC Postec
1.2 Monobond S :
1.3 Colle Variolink II :
1.4 Système adhésif
1.4.1 Monocomposant dual : Excite DSC*
1.4.2 Automordançant dual: AdheSE DC *
2 METHODE
2.1 Traitement endodontique
2.2 Division randomisée
2.3 Collage du tenon
2.3.1 Système adhésif Excite DSC*
2.3.2 Système adhésif AdheSE DC*
2.4 Evaluation microscopique
2.4.1 Observation de la couche hybride
2.4.2 Evaluation de la morphologie des tags de résine
2.5 Analyse statistique
3. RESULTATS
3.1 Evaluation de la couche hybride
3.2 Evaluation des tags de résine
4. DISCUSSION
5. CONCLUSION
73
L’objectif de cette étude consiste en une comparaison des interfaces apportées par le
système adhésif « one-bottle » dual Excite DSC (Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein)
après mordançage total d’une part et d’autre part par le système automordançant dual AdheSE
DC (Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein), associés à la colle Variolink II (Ivoclar
Vivadent, Schaan, Liechtenstein), dans le collage de tenons radiculaires FRC Postec (Ivoclar
Vivadent, Schaan, Liechtenstein). Cette évaluation, faite par microscopie électronique à
balayage, compare les résultats obtenus au niveau des régions dentinaires radiculaires, selon
la méthode décrite par FERRARI [76]: évaluation de la continuité de la couche hybride et
observation qualitative et quantitative, des tags de résine à trois niveaux radiculaires.
L’hypothèse nulle testée est la suivante: il n’existe pas de différence significative dans
la micromorphologie de l’interface, évaluée à partir de l’observation qualitative et quantitative
de la couche d’interdiffusion dentine-résine et des tags et branches latérales de résine, entre
ces deux systèmes adhésifs utilisés in vitro.
1. MATERIEL
26 dents antérieures humaines monoradiculées saines, extraites pour raisons parodontales sont
réparties de façon aléatoire en deux groupes. Elles sont totalement exemptes de caries, de
fractures ou fêlures et de résorption ; leur apex est fermé et leur courbure radiculaire n’excède
pas 10° dans les 10mm coronaires.
Les dents sont conservées dans une solution de chloramine T à 0,1% à 4°C pendant un
maximum de 4 semaines avant leur utilisation.
1.1 Tenons fibrés FRC Postec
Ces tenons radiculaires cylindro-coniques (conicité de 5°18) sont composés de fibres de
verre continues unidirectionnelles orientées suivant l’axe longitudinal du tenon, noyées après
silanisation dans une matrice polymère composée d’uréthane diméthacrylate et de
triéthylèneglycol diméthacrylate.
74
composition standard en pourcentage de poids :
- triéthylèneglycol diméthacrylate 17,5
- uréthane diméthacrylate 18,3
- dioxyde de silice à haute dispersion 0,9
- trifluorure d’ytterbium 3,0
- stabilisateurs et catalyseurs <0,3
- fibres de verre 61,5
diamètre maximal:
- 1,3 mm pour la taille 1, indiquée pour les incisives centrales et latérales inférieures,
latérales supérieures,
- 1,8 mm pour la taille 3, indiquée pour les incisives centrales maxillaires et les canines.
1.2 Monobond S :
C’est une solution pré-hydrolysée monocomposante d’agent de silanisation. Elle
contient 1.0% en poids de 3-trimethoxysilylpropylmethacrylate (3-MPS) dans une solution
d’éthanol 52% et d’eau distillée 47%, à pH=4.
1.3 Colle Variolink II :
Cette colle à polymérisation dual contient :
- Bis-GMA (glycildylméthacrylate) 10-14%
- Triéthylèneglycol diméthacrylate 5-7%
- Diméthacrylate d’uréthane 5-7%
- Péroxyde de benzoyle <1%
- Ytterbiumtrifluoride 25%
1.4 Système adhésif
1.4.1 Monocomposant dual : Excite DSC*
Adhésif amélo-dentinaire dual et monocomposant (promoteur et adhésif sont dans le
même flacon), l’Excite DSC* nécessite un mordançage préalable à l’acide phosphorique pour
éliminer la boue dentinaire et déminéraliser la matrice sous-jacente avant l’application d’un
monomère hydrophile.
75
L’adhésif est livré en unidoses avec un applicateur spécifique pour les canaux
radiculaires. Il s’applique en une seule couche à l’aide de ce pinceau imprégné de cristaux
d’initiateurs (catalyseur et base), nécessaires pour déclencher le durcissement dual (figure 5).
Les initiateurs se dissolvent lorsque l’applicateur est mis en contact avec la solution d’adhésif
et lorsque l’adhésif est appliqué sur les tissus dentaires. Deux pinceaux applicateurs sont
disponibles selon les indications : pinceau vert « regular » / pinceau bleu plus fin et plus long
pour les canaux radiculaires et dans les cas de microdentisterie.
Sans dilution préalable de différents composants, les erreurs de mélange et de dosage
sont éliminées et la formule reste stable et équilibrée, sans évaporation de solvant.
L’Excite DSC présente un pourcentage de monomères hydrophiles élevé. Les nano-
charges qui le composent lui confèrent une haute viscosité et produisent une couche d’aspect
brillant facile à visualiser.
La photopolymérisation préliminaire à l’application de la colle n’est pas préconisée.
Figure 5: observation au MEB : les pinceaux applicateurs de l’Excite DSC sont imprégnés de
cristaux d’initiateurs (x100 à gauche, x500 à droite) (photos Ivoclar Vivadent)
Composition en pourcentage de poids :
- acrylate d’acide phosphonique, hydroxyéthyle diméthacrylate, méthacrylate 78,3 %
- dioxyde de silicium à haute dispersion 0,5 %
- éthanol (solvant) 19,5 %
- catalyseurs et stabilisants 1,7 %
Caractéristiques physiques :
- résistance au cisaillement sur la dentine > 10 N/mm²
- résistance au cisaillement sur l’émail > 10 N/mm²
76
1.4.2 Automordançant dual: AdheSE DC *
L’AdheSE DC* (Vivadent, Schaan, Liechtenstein) est un système adhésif
automordançant Dual Cure à trois composants, comprenant un promoteur, un adhésif
(« bonding ») et un activateur.
Ce système adhésif repose sur l’utilisation de monomères polymérisables acides sans
rinçage, provoquant une déminéralisation moins agressive qu’un adhésif « total-etch ». Il ne
dissout pas la boue dentinaire mais imprègne les bouchons de boue dentinaire à l’entrée des
tubules dentinaires. Mordançage et préparation (« priming ») dentinaires se font en un seul
temps, incorporant les bouchons de boue dentinaire dans les tags de résine [195]. Cette
méthode d’application simplifiée évite les étapes de rinçage et séchage, limitant les erreurs
liées à l’excès de rinçage ou de séchage qui peuvent avoir une influence négative sur
l’adhésion [134].
Composition
AdheSE DC primer contient :
- du bis acrylamide 20%
- de l’acrylate acide phosphonique 40%
- des initiateurs et des stabilisants <0,4%
- eau 40%
AdheSE DC bonding contient :
- de l’HEMA (hydroxy éthyl méthacrylate), du diméthacrylate, 97%
- du dioxyde de silicium à haute dispersion, 2%
- des initiateurs et des stabilisants. 1%
AdheSE DC activator contient du solvant et des initiateurs.
Indications
Cet adhésif est indiqué pour les restaurations directes en composite, céromère et compomère
photopolymérisables.
77
Contre-indications
AdheSE DC ne doit pas être utilisé
- en cas d’allergie connue à l’un des composants ou lorsque les prescriptions du mode
d’emploi ne peuvent être appliquées.
- pour des coiffages pulpaires directs.
Intérêt de la microbrossette
Elle permet de créer une couche hybride plus uniforme qu’une brosse standard. Ce collage
micromécanique de meilleure qualité diminue la percolation dans le canal radiculaire entre le
tenon, le ciment, l’adhésif et la dentine radiculaire. FERRARI [74 80 79] note une différence
significative dans le ratio longueur d’interface tenon / dentine observée - longueur de la
couche hybride entre deux échantillons avec versus sans microbrosse. Celle-ci permet
d’obtenir une même morphologie et densité de tags de résine au niveau des tiers coronaires,
moyens et apicaux du logement canalaire. Sa forme plus fine autorise l’apport de promoteur-
adhésif jusqu’au tiers apical de la préparation canalaire.
2. METHODE
2.1. Traitement endodontique
26 dents monoradiculées et monocanalaires conservées dans de la chloramine T à 0,1
% sont sectionnées à la jonction amélo-cémentaire à l’aide de l’Isomet (Isomet, Buehler, Lake
Bluff, NY, USA) à vitesse lente sous irrigation d’eau.
La longueur de travail est établie en soustrayant 1mm de la longueur observée lorsque
l’extrémité d’une lime 10 apparaît à l’apex.
L’alésage est réalisé mécaniquement à l’aide du système Hero 6, 4, 2 (MicroMega SA,
Geneva, Suisse) à une vitesse de 400 tours/minute, à la longueur de travail, avec irrigation à
l’hypochlorite de sodium 3% entre chaque passage d’instrument. La préparation définitive a
une angulation de 6° et un diamètre de 0,3 mm à l’apex.
78
La préparation canalaire est finalisée chimiquement par irrigation à l’EDTA (éthylène
diamine tétracétique) 17% (Spad, Dijon, France, lot 3002) puis rincée au NaCl 0,9% et
séchée avec des pointes de papier (Spad, Dijon, France, lot 73682).
L’obturation canalaire est réalisée à la gutta percha (Dentsply DeTrey, Konstanz,
Allemagne, lot 010603) enduite de ciment AH-26, (Dentsply DeTrey, Konstanz, Allemagne,
lot 0309001243), selon la technique de la condensation latérale : le maître-cône est enduit de
ciment et inséré à la longueur de travail ; un « finger spreader » (Kerr) est inséré dans le canal
environ 1 mm en retrait par rapport à la longueur de travail ; la compaction latérale est
réalisée avec des cônes de gutta-percha non standardisés jusqu’à obturation du canal. Le
ciment AH-26 est à base de résine époxy, sans eugénol, afin d’éviter un éventuel effet sur les
conditions de polymérisation des adhésifs.
La préparation du logement canalaire se fait sur une longueur de 9 mm à partir de la
jonction émail-cément à l’aide de forets type Gates-Glidden sans dépasser un diamètre de 0,7
mm, puis de pré-forets et forets Mooser n°1 (Cendres et Métaux SA, E16231 et E 16236)
(pour incisives mandibulaires, incisives latérales maxillaires) et n°3 (Cendres et Métaux SA,
E19636 et E 19634) (pour canines, incisives centrales maxillaires), préconisés par le fabricant.
Les tenons utilisés sont les FRC Postec (Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein, lots
E94037, E94050, E94005).
2.2. Division randomisée
- en deux groupes de treize dents
2.3. Collage du tenon
Le protocole reprend les indications du fabricant (Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein).
2.3.1 Système adhésif Excite DSC*
Mordançage avec du Total Etch 37% pendant 15 secondes
Rinçage avec une solution de NaCl 0,9 %
Séchage à l’aide d’une soufflette et de pointes papier sans dessécher dentine
Dépose de 2 à 3 couches d’Excite DSC (Ivoclar Vivadent AG, Schaan, Liechtenstein)
avec une microbrossette imprégnée d’initiateurs, fournie par le fabricant
79
Elimination des excès avec des pointes papier
Une couche de Monobond S (Ivoclar Vivadent AG, Schaan, Liechtenstein) est appliquée
au pinceau sur le tenon FRC Postec préalablement dégraisssé à l’alcool.
Après 60 secondes, séchage
Mélange de deux égales longueurs de base et catalyseur Variolink II
Enduction puis insertion du tenon
Elimination des excès avec un pinceau
Photopolymérisation simultanée de la colle et de l’adhésif dual pendant 60 secondes
avec une lampe Heliolux II (Ivoclar Vivadent AG, Schaan, Liechtenstein) d’une intensité
lumineuse de plus de 400mW/cm².
Reconstitution du faux moignon en Tetric Ceram (composite microhybride, comprenant
outre des catalyseurs, stabilisants et pigments, un monomère composé de Bis-
glycidylméthacrylate, uréthane diméthacrylate et triéthylèneglycol diméthacrylate ; les
charges sont des charges de verre, le trifluorure d’ytterbium et le dioxyde de silice à haute
dispersion) (Ivoclar Vivadent AG, Schaan, Liechtenstein)
Photopolymérisation 60 secondes par couche de 2 mm d’épaisseur
2.3.2 Système adhésif AdheSE DC*
Rinçage par une solution de NaCl 0,9 %
Séchage avec une soufflette et des pointes papier sans dessécher la dentine
Dépose de 2 à 3 couches de AdheSE primer (Ivoclar Vivadent AG, Schaan,
Liechtenstein) avec la microbrossette fournie par le fabricant: enduction puis massage (le
temps total d’action ne doit pas être inférieur à 30s) pour parfaitement imprégner les
surfaces
Elimination des excès avec un souffle d’air fort et des cônes de papier jusqu’à ce que le
film de liquide ne soit plus en mouvement
Le bonding et l’activateur sont mélangés en quantités égales puis appliqués sur les parois
dentinaires avec une microbrossette.
Le bonding est réparti à l’aide d’un souffle d’air très léger en évitant la formation de
bulles d’air : il ne contient pas de solvant susceptible de s’évaporer.
Elimination des excédents avec des pointes papier ou à l’aide d’un applicateur neuf et sec
Silanisation du tenon FRC Postec avec le Monobond S pendant 60 secondes
Séchage
80
Mélange de la base et du catalyseur Variolink II
Enduction puis insertion tenon
Elimination des excès avec un pinceau
Photopolymérisation 60 secondes
Reconstitution du faux moignon à l’aide de composite Tetric Ceram
2.4 Evaluation microscopique
Les échantillons sont conservés dans de l’eau à température ambiante durant une semaine.
Chaque dent est ensuite noyée dans un bloc de résine et sectionnée selon son grand axe
longitudinal dans le sens mésio-distal, à l’Isomet (Isomet, Buehler, Lake Bluff, NY, USA), à
basse vitesse sous irrigation d’eau. Nous obtenons alors deux groupes d’échantillons : l’un est
préparé au niveau de la surface de coupe afin d’observer la couche hybride ; l’autre nécessite
la dissolution complète du substrat dentinaire dans le but d’observer les tags de résine qui ont
pénétré les tubules dentinairest.
2.4.1 Observation de la couche hybride
Une moitié de chaque dent est déminéralisée à l’acide phosphorique à 32% pendant 1
minute, rincée et légèrement séchée puis déprotéinisée à l’hypochlorite de sodium à 3 %
pendant 30 minutes (les composants organiques de la dentine sont éliminés).
Cette dissolution partielle de la dentine met en relief l’interface et permet son observation
tridimensionnelle au Microscope Electronique à Balayage (MEB) (figure 6). De plus, cette
préparation teste la résistance à la dégradation de la couche hybride : en effet, la résistance à
la dégradation acide prouve que la résine a efficacement infiltré le réseau de fibrilles de
collagène et l’a protégé de la dissolution au cours de la préparation [270].
Figure 6 : L’échantillon préparé pour l’observation de la couche hybride
au MEB est prêt à être métallisé.
81
Cet échantillon est ensuite préparé pour l’observation microscopique : fixation,
déshydratation (par des bains de concentrations croissantes d’alcool), métallisation à l’or
après fixation sur un plot métallique par un adhésif conductible et un vernis adhésif à base
d’argent. Cette métallisation permet de dissiper les électrons en surface de l’échantillon [270].
L’observation de la zone d’interdiffusion résine-dentine (RDIZ) est réalisée au MEB à
grossissement 440, sur l’ensemble de l’interface de collage (figure 7). L’uniformité et la
continuité de la couche hybride sont évaluées. D’un point de vue quantitatif, la longueur
observée de couche hybride est mesurée et rapportée à la longueur totale de l’interface
observée. La présence de vides au sein des différentes couches et interfaces est notée : au sein
de la couche d’adhésif, entre l’adhésif et la colle, dans l’épaisseur de la colle et entre la colle
et le tenon.
Figure 7 : observation au MEB : la couche hybride obtenue avec l’adhésif Excite DSC (Ivoclar,
Vivadent, Schaan, Liechtenstein) est continue et régulière ; il n’y a pas de discontinuité entre les
différents composants au niveau des différentes interfaces. (x 440)
P : tenon fibré FRC Postec (Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein)
C : colle Variolink II (Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein)
H : couche hybride
R : tags de résine
D : dentine radiculaire
x 440
82
2.4.2 Evaluation de la morphologie des tags de résine
L’autre moitié de la dent noyée dans la résine est maintenue durant 24 heures dans une
solution d’acide chlorhydrique à 37% puis dans une solution d’hypochlorite de sodium à 3%
pendant 10 minutes afin de dissoudre complètement le substrat dentinaire pour permettre
l’examen des tags de résine et leurs branches latérales (figure 8). L’échantillon est ensuite
préparé pour l’observation au MEB (rinçage, déshydratation à l’alcool, métallisation à l’or).
Figure 8: l’échantillon préparé pour l’observation au MEB des
tags de résine est prêt à être métallisé.
La longueur du tenon concernée par le collage mesurant 9 mm, les tags et leurs branches
latérales sont observées à trois niveaux : coronaire à 1 mm de la jonction amélo-cémentaire
(JAC), moyen à 4,5 mm de la JAC et apical à 8 mm de la JAC (ou à 1mm de l’extrémité
apicale du tenon) (figure 9).
Figure 9 : La densité des tags et leur morphologie sont observés au MEB à trois niveaux du
tenon fibré : 1 mm (cervical), 4,5 mm (moyen) et 8 mm (apical) par rapport à la jonction amélo-
cémentaire.
83
Des photographies à grossissement 540 sont prises en série afin de balayer ces trois niveaux
d’observation. Quatre scores (figures 10 à 13) sont attribués en fonction de la morphologie et
de la densité des tags :
- 0 lorsque la surface observée est indemne de tags,
- 1 lorsque des bouchons de résine sont présents, c’est-à-dire des tags très courts et
très réguliers,
- 2 pour des tags uniformes sans branches latérales
- 3 pour des tags longs, denses et avec de nombreuses branches latérales.
Figure 10 : observation au MEB : score 0 : la surface du tenon enduit de colle est indemne de
tags (x 540).
Figure 11 : observation au MEB : score 1 : les tags sont très courts (x 540).
x 540
x 540
84
Figure 12:observation au MEB : score 2 : les tags sont uniformes, à base en forme de cône
renversé, sans ou avec peu de branches latérales (x 540).
Figure 13: observation au MEB : score 3 : les tags apparaissent longs, denses, avec de
nombreuses branches latérales (x 540).
2.5 Analyse statistique
Le ratio longueur de couche hybride observée - longueur de l’interface observée est considéré
comme une variable continue et n’a pas une distribution normale. De ce fait, ces ratios en
fonction de l’adhésif sont comparés en utilisant le test non paramétrique de Mann et Whitney
avec un degré de significativité de p=0,05.
x 540
x 540
85
Les scores moyens assignés aux tags de résine aux trois niveaux d’observation radiculaires (à
1 mm, 4,5 mm et 8 mm de la jonction émail-cément) sont comparés globalement par analyse
de variance puis deux à deux à l’aide du test de Scheffé. Les scores moyens obtenus avec les
deux adhésifs sont comparés par le test de Student. L’effet propre de l’adhésif, du niveau
d’observation et de l’interaction entre l’adhésif et le niveau d’observation est déterminé par
une Analyse de Variance (ANOVA) pour données répétées.
Cette analyse prend en compte des effets fixes (adhésif, niveau radiculaire d’observation, et
interaction adhésif*niveau) et des effets aléatoires (échantillon et mesure). Le niveau
d’observation et les mesures sont considérés comme des variables répétées. Le niveau de
significativité est de p=0.05.
3. RESULTATS
3.1 Evaluation de la couche hybride :
Les tests ne révèlent pas de différence significative entre les deux adhésifs AdheSE DC et
Excite DSC concernant la présence d’une couche hybride sur l’ensemble des interfaces
observées (tableau 5). 80,7% de l’interface de collage observée avec l’Excite DSC présente
une couche hybride et 87,7% lorsque l’adhésif utilisé est l’AdheSE DC.
Adhésif associé
au ciment
Variolink 2**
Longueur
de
l’interface
observée
en mm
Longueur
de la
couche
hybride
en mm
Mediane Intervalle
interquartile
p*
0.10
Excite DSC** 170,5 136,0 84.2% 80-96
AdheSE DC** 181,4 160,1 99% 81-100
Tableau 5: Evaluation du ratio longueur de couche hybride / longueur d’interface observée pour
chaque adhésif et comparaison entre les deux adhésifs : il n’y a pas de différence significative du
ratio en fonction de l’adhésif (P<0,05)
* : comparaison entre les adhésifs
** Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein
86
L’observation de la présence de bulle, vide ou trou au sein du ciment de collage ou au niveau
de l’une des interfaces tenon/ciment et ciment/adhésif montre qu’une ou plusieurs bulles, d’un
diamètre maximum d’une trentaine de microns, apparaissent au sein de l’épaisseur de la colle
dans une grande majorité de spécimens, quelque soit l’adhésif. Des décollements ponctuels
sont à noter au niveau des interfaces tenon/colle et colle/adhésif.
Cinq échantillons présentent des restes de matériaux d’obturation au niveau de certaines zones
des parois canalaires.
L’épaisseur de la couche de colle varie en fonction de l’anatomie radiculaire.
Figure 14 : Observation au MEB : la couche hybride obtenue avec l’adhésif Excite DSC (Ivoclar
Vivadent, Schaan, Liechtenstein) est continue ; elle présente des zones de porosité. (x 440).
D : dentine ; A : Adhésif, C : colle, HL : couche hybride, T : tag de résine.
x 440
87
(a)
(b)
Figure 15: Observation au MEB : la couche hybride obtenue avec l’adhésif AdheSE DC (Ivoclar
Vivadent, Schaan, Liechtenstein) est continue (x440 (a) et x1800 (b)).
x 440
x 1800
88
3.2 Evaluation des tags de résine
L’ANOVA pour données répétées ne permet pas de mettre en évidence une
différence significative entre les deux adhésifs utilisés ni une interaction entre l’adhésif
et le niveau d’observation radiculaire. En revanche, il existe une différence significative
(p<0,001) en fonction du niveau radiculaire, quelque soit l’adhésif utilisé. Les scores sont
significativement différents entre eux et significativement plus élevés en allant du tiers
coronaire vers le tiers apical (tableau 6). Les tags de résine sont plus denses, plus longs, avec
plus de branches latérales dans les zones coronaires que dans les zones apicales (figure 18).
Traitement Tiers
Coronaire
1 mm
Tiers Moyen
4,5 mm
Tiers Apical
8 mm
Total
Groupe 1 (Excite DSC*) 2.74
2.22 1.58
2.24*
Groupe 2 (AdheSE DC*) 2.91
2.00
1.01
2.08*
Total 2.84a
2.10b
1.72c
Tableau 6: Comparaison des moyennes des scores des tags de résine en fonction du niveau
d’observation radiculaire et de l’adhésif
*Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein * : pas de différence significative entre les adhésifs
a, b, c : les niveaux d’observation avec une lettre différente sont significativement différents
Figure 16 : Observation au MEB : les branches latérales sont nombreuses et les tags présentent
un aspect rugueux au tiers moyen après application de l’Excite DSC (Ivoclar Vivadent, Schaan,
Liechtenstein) (x 3600).
x 3600
89
(a)
(b)
Figure 17 : observation au MEB : le score 3 est attribué en présence de nombreuses branches
latérales sur ces tags longs et denses obtenus au tiers coronaire avec l’AdheSE (Ivoclar,
Vivadent, Schaan, Liechtenstein) (x 540 (a), x 2000 (b)).
x 540
x 2000
90
L’observation au MEB d’un tenon fibré enduit de colle Variolink II et d’adhésif AdheSE DC
(Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein) met en évidence une variation de distribution des
tags de résine en fonction des différents niveaux radiculaires (figure 18).
Figure 18 : observation au MEB : le tiers cervical du tenon fibré après dissolution du substrat
dentinaire montre une distribution très dense des tags de résine AdheSE DC (x 54).
Figure 19 : observation au MEB de la même zone que la figure 18 : les tags sont longs et fins
(x 540).
x 540
x 54
91
Figure 20 : observation au MEB du tiers moyen du tenon : la longueur des tags est moins
homogène, associant des zones comparables au tiers cervical et des zones avec des tags courts,
comme s’ils avaient été sectionnés, obturant juste l’entrée tubulaire (x 54).
Figure 21: observation au MEB de la même zone que la figure 20, montrant l’hétérogénéité
morphologique des tags (x 540)
x 54
x 540
92
Figure 22 : observation au MEB : le tiers apical du tenon présente des tags de résine rares et des
fibres de quartz exposées (x 54).
Figure 23 : observation au MEB : les tags apparaissent rares et très courts, certains semblant
même creux (x 540).
x 540
x 54
93
(a)
(b)
Figure 24 : Observation au MEB : la surface du tenon fibré FRC Postec après collage avec
l’Excite DSC et le Variolink II (Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein), montre de nombreuses
branches latérales et des tags de résine à l’aspect rugueux avec une base en cône renversé. (x 540
(a), x 3000 (b)).
x 3000
x 540
94
4. DISCUSSION
L’hypothèse nulle ne peut pas être rejetée par les tests statistiques : nous ne pouvons
pas conclure à une différence significative entre les deux adhésifs utilisés, un automordançant
et un monocomposant dual, tant en terme de morphologie de l’interface adhésif-dentine par
l’étude qualitative des tags de résine qu’en terme de présence de la couche hybride. Ce
résultat rejoint celui de FERRARI et VICHI [78] et PERDIGAO [196]: couche hybride et tags
de résine apparaissent avec les deux systèmes adhésifs utilisés (automordançants et dual
monocomposant), même si le conditionnement des parois canalaires se fait de manière
différente : l’application de l’Excite DSC (Dual-Self-Cure), monocomposant, est précédée
d’un mordançage à l’acide phosphorique suivi d’un rinçage, éliminant la boue dentinaire et
déminéralisant la dentine sous-jacente. L’automordançant AdheSE DC ne nécessite bien sûr
qu’une étape sans rinçage avant l’application du bonding activé. La déminéralisation de la
surface dentinaire et l’infiltration par le monomère de ces zones déminéralisées se font
simultanément, les acides contenus dans le promoteur étant neutralisés sur la dentine [110].
En termes de continuité et d’uniformité de la couche hybride, notre étude ne met pas
en évidence de différence significative entre les deux adhésifs « one-bottle » (figure 14) et
« self-etch » (figure 15). FERRARI et VICHI [78] montrent que l’utilisation d’un adhésif dual
procure une couche hybride plus uniforme au niveau du tiers apical, comparé à des adhésifs
photopolymérisables. En utilisant la même méthodologie d’observation, mais dans des
conditions in vivo, VICHI et coll [272] mettent en évidence, au niveau du tiers apical, un
collage micromécanique plus efficace par les systèmes adhésifs en trois étapes comparés aux
systèmes monocomposants. GREGOIRE [109], BRESCHI [26], BITTER [22] remarquent
que la couche hybride apparaît moins épaisse avec les automordançants qu’avec les « etch and
rinse ». En effet, la déminéralisation par l’acide phosphorique provoquerait une pénétration
plus profonde de l’adhésif par rapport à un automordançant qui ne peut pénétrer la boue
dentinaire que de façon incomplète. BITTER [22] ne retrouve pas de variation d’épaisseur de
la couche hybride en fonction de la zone radiculaire observée au contraire de FERRARI et
MANNOCI [76, 75] qui observent une couche hybride significativement plus fine dans les
régions affectées d’une faible densité tubulaire comme celle du tiers apical. Cette réduction
95
n’influerait pas sur la qualité du collage [110, 127, 247]. PIOCH [206], HASHIMOTO [120]
montrent qu’une couche hybride épaisse obtenue après un temps de déminéralisation trop
long peut entraîner une réduction de la force de collage si l’hybridation de la dentine est
incomplète. Il faut donc considérer la qualité de la couche hybride mais aussi sa continuité. La
persistance de gutta percha lors de la mise en forme pour le logement du tenon empêche toute
hybridation. La morphologie radiculaire et la préparation du logement radiculaire jouent donc
un rôle non négligeable dans la continuité de la couche hybride.
Concernant l’évaluation qualitative des tags de résine par des scores, il apparaît une
différence significative en fonction du niveau radiculaire d’observation, indépendamment du
système adhésif. Les tags sont de moins en moins denses et longs avec disparition des
branches latérales lorsque l’observation progresse vers la région apicale. Notre étude rejoint
les résultats de BITTER [22], FERRARI [75, 80], VICHI [272], GRANDINI [107],
PERDIGAO [194] et CEBALLOS [37] qui notent une différence significative de longueur et
de densité des tags entre les tiers coronaires et moyens et le tiers apical, où les tags
ressemblent à des « bouchons obturant les tubules dentinaires». Dans les deux tiers
coronaires, nous retrouvons la présence de branches latérales et de tags à la surface rugueuse
[74, 75, 107] en forme de cône renversé à la base (figure 24), qui sont plus rares au niveau
apical (figure 22). Pour ces auteurs, ces caractéristiques sont significativement plus présentes
au niveau apical avec un adhésif dual qu’avec des adhésifs photopolymérisables.
FERRARI [80] recommande d’utiliser conjointement à ces systèmes adhésifs « one-bottle » et
« self-etch » des résines de collage auto-polymérisantes ou dual afin d’obtenir un meilleur
degré de conversion dans les zones les plus apicales et donc une amélioration des qualités
mécaniques [92]. Cette morphologie des tags de résine moins favorable au niveau du tiers
apical peut s’expliquer par un accès plus difficile à ce niveau du logement canalaire.
Toutefois, l’utilisation d’une microbrossette fournie par le fabricant (Ivoclar Vivadent,
Schaan, Liechtenstein), spécifique pour les canaux radiculaires, donne de meilleurs résultats
au niveau du tiers apical tant en termes d’uniformité de la couche hybride qu’en termes de
morphologie et de densité des tags de résine [74]. Elle permet en effet d’accéder plus
aisément dans la portion profonde et étroite des canaux radiculaires, d’appliquer une certaine
pression sur l’adhésif, optimisant sa pénétration dans le substrat déminéralisé [107].
Alors que les tags de résine se font rares et courts au niveau apical, nous avons observé des
longueurs de tags de résine allant jusqu’à 258 microns dans la région cervicale. FERRARI
96
[76] mesure lui aussi des tags longs de plusieurs dizaines de microns dans une étude in vivo,
dans laquelle un tenon en fibres de carbone est collé à l’aide d’un adhésif monocomposant
photopolymérisable. TITLEY [254] montre que les tags sont une combinaison de résine et de
lamina limitans. Cette structure organique flexible, très riche en glycosaminoglycannes
(GAG), borde les tubules dentinaires sur toute leur longueur [252]. Ces GAG résistent aux
attaques acides et au NaOCl, ce qui pourrait expliquer leur participation dans la formation de
tags particulièrement longs. GIACHETTI [92] explique que la lamina limitans se collapse sur
elle-même lorsqu’elle n’est plus supportée par la dentine péritubulaire, justifiant la forme
sinueuse et l’absence de fracture de tags très longs. Les tags ne seraient pas entièrement
constitués de GAG, mais la résine ne serait pas non plus leur seule composante.
La différence significative de densité et de morphologie des tags de résine en fonction du
niveau radiculaire peut s’expliquer en partie par des variations de l’ultrastructure du substrat
dentinaire. La dentine radiculaire présente des spécificités morphologiques comparée à la
dentine coronaire : HARRAN PONCE [118] montre que l’aire des tubules dentinaires ouverts
sur les parois de la chambre pulpaire est significativement supérieure par rapport à toutes les
autres surfaces internes dentinaires (34,08% au niveau de la pulpe camérale, 25% au tiers
cervical). Les tubules dentinaires ont une forme conique. La forme de l’ouverture varie en
fonction de la région dentinaire, en relation avec la morphologie des odontoblastes : au niveau
des parois camérales, elle apparaît grossièrement circulaire pour devenir ovalaire au tiers
apical de la dent. En effet, ces caractéristiques sont en rapport avec les cellules : cylindriques
au niveau coronaire, cubiques au tiers moyen et plates au niveau du tiers apical. La densité
des tubules dentinaires est également moins importante dans la pulpe radiculaire que camérale
[118, 174], la perméabilité et la surface de collage sont donc diminuées. MJÖR [175] montre
une diminution du nombre de tubules dentinaires en direction apicale : de 57600 tubuli/mm²
dans la région coronaire à 19600 tubuli/mm² au niveau apical. Au niveau apical, la couche
hybride deviendrait donc plus importante que les tags de résine en termes de qualité
d’adhésion. L’oblitération des tubules par de la dentine réactionnelle et leur variation de
direction peuvent également affecter les propriétés dentinaires et avoir de ce fait une
incidence sur le collage [174]. Au niveau de la couche interne de la dentine radiculaire,
KAGAYAMA [133] observe que les tubules dentinaires présentent peu de branches par
rapport aux couches moyennes et externes. Les caractéristiques morphologiques de la dentine
radiculaire pourraient donc expliquer les moins bons résultats en termes d’adhésion au niveau
97
apical. FERRARI [75] remarque que cette grande variabilité de densité tubulaire existe selon
les régions au sein d’une même dent et selon les dents d’un même individu.
La qualité de l’interface entre adhésif et colle peut s’expliquer par la composition
chimique semblable de ces matériaux et, concernant l’Excite DSC associé au Variolink II, par
l’absence de photopolymérisation entre l’application de l’un et de l’autre [37]. GRANDINI
[107] décrit des interfaces entre adhésif, tenon et colle « substantiellement » indemnes de
vides ou de bulles. Les décollements rares et discontinus entre tenon et colle (observés sur 3
échantillons) paraissent liés à des artefacts de préparation [80]. VICHI [272] note des vides
dans quelques échantillons et les attribue à la pression sous vide créée lors de la métallisation
et de l’observation au MEB. Les séquences de décalcification, déprotéinisation puis
déshydratation des échantillons suivie de la mise sous vide au cours de la métallisation puis de
l’observation au MEB peuvent induire des contraintes [74, 270]. L’adhésion entre la résine
qui entoure les fibres de verre et la colle est optimisée par leur composition chimique similaire
et la couche de silane [107]. Cette qualité de l’interface améliore l’étanchéité liée au collage.
MANNOCCI [156] ne retrouve d’ailleurs aucune percolation entre tenon et colle, à la
différence des tenons scellés au ciment au phosphate de zinc.
La couche de colle varie en épaisseur en fonction de l’anatomie radiculaire. Des bulles
(diamètre : 20 à 30 microns) y sont inclues dans 73% des échantillons, ce qui peut s’expliquer
par le mélange manuel de la base et du catalyseur du VarioLink II ou comme le décrivent
certains auteurs [37, 74, 106, 107, 272], par la viscosité de la colle et l’anatomie de la racine.
FERRARI [74, 80] met en évidence des bulles au niveau de cette couche de colle dans 20% à
50% des échantillons selon les systèmes adhésifs testés. VICHI [272] observe un pourcentage
de bulles (30% à 60 %) augmentant avec la viscosité de la colle. Quant à GRANDINI [107],
elle constate un plus grand nombre de bulles ou vides lorsque la photopolymérisation de
l’adhésif et de la colle se fait en un temps (30%) qu’en deux temps (10%).
Un rapport intime des différentes surfaces de collage entre elles autorise une adhésion
non seulement micromécanique mais également chimique, diminuant le risque de
micropercolation et augmentant par là la pérennité de la reconstitution. Le protocole de
réalisation clinique d’une reconstitution corono-radiculaire collée doit donc être respecté
scrupuleusement et l’indication doit être posée après évaluation des différents paramètres
cliniques.
98
5. CONCLUSION
En conclusion, l’hypothèse nulle ne peut pas être rejetée : il n’y a pas de différence
significative entre les deux adhésifs dual, un automordançant AdheSe DC (Ivoclar
Vivadent, Schaan, Liechtenstein) et un mono composant Excite DSC (Ivoclar Vivadent,
Schaan, Liechtenstein) associés à la colle Variolink II (Ivoclar Vivadent, Schaan,
Liechtenstein) pour le collage radiculaire de tenons fibrés Postec FRC (Ivoclar Vivadent,
Schaan, Liechtenstein) en ce qui concerne la morphologie de l’interface adhésif-dentine.
Néanmoins, une différence significative existe indépendamment de l’adhésif utilisé,
entre les différents tiers d’observation radiculaire (tiers cervical, moyen et apical) : la
qualité des tags de résine est moindre en termes de longueur, de densité et de présence de
branches latérales au niveau apical comparé aux niveaux d’observation cervicaux et moyens
de la racine. [184]
99
B. Etude de l’étanchéité radiculaire par la méthode de
filtration de fluide, après obturation endodontique et
collage d’un tenon fibré FRC Postec : comparaison entre
témoins et deux systèmes adhésifs : Excite DSC et AdheSE
DC, alliés à la colle Variolink II
1. La filtration de fluide
2. Matériel et méthode
A. Préparation des échantillons
2.1. Obturation endodontique de la racine
2.2. Randomisation
2.3. Préparation du logement canalaire et collage du tenon
2.3.1. préparation du logement canalaire
2.3.2. collage du tenon avec l’Excite DSC
2.3.3. collage du tenon avec l’AdheSE DC
B. Mesures de la filtration de fluide
3. Résultats
4. Discussion-Conclusion
100
L’objectif de notre étude est de comparer les variations de filtration de fluide entre des
dents obturées endodontiquement et les mêmes dents après insertion d’un tenon fibré,
- collé avec un système adhésif monocomposant (Excite DSC + Variolink II, Vivadent,
Schaan, Liechtenstein)
- ou collé avec un système adhésif automordançant (AdheSE DC + Variolink II,
Vivadent, Schaan, Liechtenstein)
- ou sans aucun système adhésif (groupe témoin).
1. LA FILTRATION DE FLUIDE
Le système de filtration de fluide a été adapté à l’odontologie par OUTHWAITE [188] en
1976, puis par GREENHILL et PASHLEY en 1981 [108], DERKSON et PASHLEY en 1986
[60]. Dans notre spécialité, cette mesure des variations de flux permet d’aborder soit l’étude
de la perméabilité dentinaire, soit des variations d’étanchéité après thérapeutique.
YOSHIMURA [288], WU et WESSELINK [285] ont utilisé les premiers cette technique pour
l’étude de la percolation endodontique.
Le calcul du flux d’un fluide de viscosité η (ici l’eau) à travers un tuyau cylindrique de rayon
r et de longueur l est donné par l’équation suivante : Jν= π r4 ΔP / 8ηl
où ΔP représente la différence de pression entre les deux extrémités du tuyau.
Selon la loi de Poiseuille, le flux hydrodynamique est donc défini par la longueur et le
diamètre du tube : il varie selon le diamètre du tube à la puissance 4 mais selon la longueur du
tube seulement à la puissance 1. De ce fait, de petits changements de diamètre du tube ont des
conséquences plus larges sur le mouvement de fluide que de petits changements de longueur
de tube. En odontologie, ceci explique l’importance de disposer de racines de longueur égale
(pour que la longueur maximale du vide le long de la racine ne varie pas). Un mouvement de
fluide survient seulement s’il existe un vide de bout en bout. Les vides type cul-de-sac évitent
les mouvements de fluide [284].
La mesure de la filtration de fluide présente de nombreux avantages [146, 211, 285] :
Cette technique est non destructive et reproductible : des observations du même
échantillon peuvent être répétées au cours du temps, révélant des modifications de
scellement.
101
Les résultats sont enregistrés automatiquement, évitant les biais liés à l’opérateur.
Les résultats sont très précis, de l’ordre du nanolitre.
Cette technique est plus sensible que la pénétration de colorant car indépendante de la
taille moléculaire du traceur, de son affinité pour la dentine, de son pH [289].
La sensibilité du système peut être ajustée en modifiant la pression utilisée et le diamètre
de la micropipette [82].
Pour rendre possible des comparaisons entre les différentes études de conductance, il faut
veiller à la standardisation du matériel et de la méthode. Dans chaque protocole, il convient
de définir les paramètres suivants [211] :
Le diamètre interne du tube contenant la bulle : plus il est petit, plus l’appareil est
précis.
Le temps de mesure
Il varie généralement entre 1 et 3 minutes mais peut aller jusqu’à 3 heures. Un
temps d’une heure devrait être adéquat d’après POMMEL [211].
La quantité filtrée décroît avec l’augmentation du temps de mesure, ce qui peut
s’expliquer par
o le remplissage initial de vides microscopiques
o la compliance du système, c’est-à-dire le changement de volume du
système pour chaque unité de changement de pression : par exemple,
un tube élastique long peut s’élargir plus qu’un petit tube rigide. Ces
modifications interviennent de façon plus marquée pour de hautes
pressions.
La pression appliquée: quand elle augmente, la quantité filtrée diminue. Cette pression
doit être proche des pressions physiologiques, soit 15 cm H²O, quand un équipement
suffisamment sensible est utilisé.
La précision de l’enregistrement : le plus petit volume enregistrable dépend du diamètre
du tube (0,5 à 1mm) et du plus petit déplacement de la bulle enregistrable (0,005 mm à 0,5
mm).
Pour réduire l’influence des variations anatomiques, la longueur des échantillons
dentaires, le diamètre canalaire et l’anatomie canalaire doivent être standardisés. [146,
285]
102
2. MATÉRIEL ET MÉTHODE
A. Préparation des échantillons
L’échantillonnage comprend 30 dents monoradiculées de longueur identique, extraites pour
raisons parodontales, exemptes de caries. Les 30 dents sont sectionnées à la jonction amélo-
cémentaire à l’Isomet (Isomet, Buehler, Lake Bluff, NY, USA) puis obturées
endodontiquement.
2.1. Obturation endodontique de la racine :
La longueur de travail est établie en soustrayant 1mm de la longueur observée lorsque
l’extrémité d’une lime 10 apparaît à l’apex. L’alésage mécanique est réalisé à l’aide du
système Hero 6, 4, 2 (MicroMega SA, Geneva, Suisse, lot 110705) à une vitesse de 400
tour/minute, à la longueur de travail, avec irrigation à l’hypochlorite de sodium 3% entre
chaque passage d’instrument. A l’issue de l’alésage, le canal est irrigué avec 3 ml d’EDTA
14% (Edetat, Rierre Rolland, France, lot 3163) pendant 30 secondes afin d’éliminer la boue
dentinaire avant l’obturation, puis rincé avec du chlorure de sodium NaCl 0,9% (Braun
medical, Boulogne, France, lot 6091C13). Le séchage est effectué à l’aide de pointes de
papier (Absorbent paper points 4% 30, lot 010506, R et S). Le canal est ensuite obturé par des
cônes de gutta percha et du ciment Topseal (Dentsply Maillefer, lot 0348880), selon la
technique de la condensation latérale : le maître-cône (4% 030 Dentsply Maillefer, lot
030806) est enduit de ciment et inséré à la longueur de travail ; un « finger spreader » (Kerr)
est inséré dans le canal environ 1 mm en retrait par rapport à la longueur de travail ; la
compaction latérale est réalisée avec des cônes de gutta-percha (pointes auxiliaires Dentsply
Maillefer, lot 020105) jusqu’à obturation du canal.
2.2. Randomisation
Les dents sont tirées au sort afin de constituer 3 groupes de 10 dents :
Groupe A : 10 dents pour le collage du tenon avec l’Excite DSC et la colle Variolink II.
Groupe B : 10 dents pour le collage du tenon avec l’AdheSE DC et la colle Variolink II.
Groupe C : 10 dents témoins pour lesquelles le tenon est inséré sans aucun système
adhésif.
103
2.3. Préparation du logement canalaire et collage du tenon
Cette étape a lieu 24 heures après l’obturation canalaire pour respecter le temps de prise du
ciment Topseal (8 heures minimum à 37°C).
2.3.1. Préparation du logement canalaire
Le canal est désobturé avec des forets Largo n°1, 2 puis 3 (Dentsply Maillefer) sur une
longueur de 9 mm. Le logement canalaire est mis en forme par des pré-forets et forets type
Mooser (Cendres et Métaux SA, E19636 et E 19634) correspondant au tenon FRC Postec n°3
pour canines, incisives centrales maxillaires et prémolaires.
2.3.2. Groupe A : collage du tenon avec l’Excite DSC et la colle Variolink II
Le logement canalaire est rincé au chlorure de sodium 0,9% puis les parois sont mordancées
avec du Total Etch 37% (lot G14047 Ivoclar Vivadent, Schaan Liechtenstein) durant 15
secondes. Après un rinçage avec une solution de NaCl 0,9 %, et un séchage doux à l’air et
avec des pointes de papier sans dessécher la dentine, deux couches d’Excite DSC (lot F61488,
Ivoclar Vivadent, Schaan Liechtenstein) sont déposées avec une microbrossette imprégnée
d’initiateurs, fournie par le fabricant. Les excès sont éliminés avec des pointes de papier. Une
couche de silane (Monobond S, Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein) est appliquée au
pinceau sur le tenon FRC Postec (lots D56818 et D29549, Ivoclar Vivadent, Schaan,
Liechtenstein) préalablement dégraissé à l’alcool. Après soixante secondes, le tenon est séché
avec un souffle d’air. Deux égales longueurs de base et de catalyseur Variolink II (Ivoclar
Vivadent, Schaan, Liechtenstein, lot G14649 catalyseur, lot G14933 base) sont mélangées. Le
tenon en est enduit puis inséré dans la racine. Les excès sont éliminés avec un pinceau. La
photopolymérisation du système adhésif dual et de la colle dual est réalisée simultanément,
durant soixante secondes à travers le tenon, avec une lampe LED en mode HIP (Bluephase,
Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein). Le tenon est sectionné au ras de la dentine
cervicale.
104
2.3.3. Groupe B : collage du tenon avec l’AdheSE DC et la colle Variolink II
Le logement canalaire est rincé avec une solution de NaCl 0,9 % puis séché doucement à l’air
et avec des pointes de papier sans dessécher la dentine. Deux couches d’AdheSE primer
(Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein, lot H33433) sont déposées avec une microbrossette
fournie par le fabricant, adaptée au collage intra-radiculaire. L’enduction puis le masssage des
parois dure au moins trente secondes pour parfaitement imprégner les surfaces canalaires. Les
excès sont éliminés avec un souffle d’air fort et des cônes de papier. L’AdheSE Bond est
ensuite soigneusement mélangé avec l’AdheSE DC Activator en quantités égales puis
appliqué sur les parois et réparti à l’aide d’un souffle d’air très léger en évitant la formation de
bulles d’air : le bonding ne contient pas de solvant susceptible de s’évaporer. Les excédents
sont éliminés avec des pointes papier. Le tenon FRC Postec est silanisé avec l’application
d’une couche de Monobond S (Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein) pendant soixante
secondes, puis séché. Il est enfin enduit du mélange de base et de catalyseur de Variolink II et
inséré jusqu’à la longueur prévue. Les excès sont déposés avec un pinceau. Après une
photopolymérisation à l’aide d’une lampe LED en mode HIP (Bluephase, Ivoclar Vivadent,
Schaan, Liechtenstein), le tenon est sectionné au ras de la dentine cervicale.
2.3.4. Groupe C : insertion du tenon sans système adhésif
Ce groupe correspond au contrôle négatif.
B. Mesure de flux
Le principe est une mesure de filtration transcanalaire sous pression. Le système (figure 25)
est composé :
- d’une source de pression : la pression utilisée dans ce protocole est de 0,2 bars, soit
200 cm H2O, ce qui reproduit la pression des fluides pulpaires [33].
- d’un système de mesure automatique (FLODEC, De Marco Engineering, Genève,
Suisse) qui émet un signal électrique en fonction du déplacement du ménisque de la
bulle dans le tube capillaire.
- d’un ordinateur qui analyse le signal électrique pour calculer la variation du flux.
105
Des porte-échantillons en polycarbonate ont été spécialement conçus. Ils comportent deux
chambres connectées au système de mesure, avec une soupape de purge pour éliminer les
bulles d’air. Entre les deux chambres hermétiquement scellées par des joints haute pression,
l’échantillon est fixé au moyen d’un disque en polycarbonate, percé en son centre d’un trou de
2,8 mm de diamètre et collé avec de la colle Araldite à prise rapide (BOSTIK, durcisseur
AD50454700, Résine AD50454800) sur la partie cervicale de la racine obturée, de manière à
superposer la perforation circulaire du disque avec l’entrée du canal radiculaire. Un temps de
séchage d’une durée de 24 heures est respecté.
La pression exercée depuis la partie coronaire de l’échantillon radiculaire provoque un flux de
serum physiologique à travers les vides le long de l’obturation radiculaire. Un manomètre
(Protais, Merck Eurolab, Bordeaux France), situé sur la partie supérieure du porte-échantillon,
permet de quantifier la pression avec une précision de 0,01 bar. Le mouvement liquidien
déplace une bulle d’air dans le tube capillaire de 370 mm de long et de diamètre interne de
0,75 mm. Le volume de fluide transporté est calculé en fonction du déplacement de la bulle
d’air, détecté automatiquement par un capteur optique (faisceau infra-rouge couplé à une
photo-diode). Le déplacement de la bulle est détecté avec une précision de 5 μm,
correspondant à un volume de 2,208 nL [110]. La mesure est effectuée toutes les 30 secondes
durant 15 minutes.
Figure 25 : Système de mesure de filtration de fluide.
106
Dans chaque groupe de 10 dents, des mesures de flux sont réalisées
1. après l’obturation endodontique à la gutta percha : cette mesure est la mesure de
référence pour chacune des dents testées dans chacun des trois groupes.
2. après préparation du logement canalaire et insertion d’un tenon fibré FRC
Postec : le tenon est soit collé avec l’un des systèmes adhésifs (Excite DSC pour le
groupe A ou AdheSE DC pour le groupe B) associé à la colle Variolink II, soit inséré
sans colle ni adhésif (groupe témoin C).
Pour chaque échantillon, la variation de flux est exprimée en pourcentage d’augmentation ou
de réduction de la valeur de référence. De ce fait, chaque échantillon est utilisé comme son
propre témoin. Ces données relatives permettent de rapporter la mesure finale de filtration
(avec tenon et gutta percha) à la mesure de référence (avec gutta percha seule) et de limiter les
variations liées à l’anatomie radiculaire.
Le test statistique utilisé est le test de Wilcoxon pour données appariées. Il compare les
groupes deux à deux en comparant les variations de flux en pourcentage de la valeur de
référence.
3. RÉSULTATS
Excite DSC
(groupe A)
AdheSE DC
(groupe B)
Témoin (sans adhésif)
(groupe C)
médiane intervalle
interquartile
médiane intervalle
interquartile
médiane intervalle
interquartile
P50 P25 P75 P50 P25 P75 P50 P25 P75
Contrôle
27,0045
23,58
61
29,444
31,3581
27,2678
35,07
98
28,0109
26,0222
31,3467
Tenon
30,7719
26,22
36
32,094
7
26,7411
24,2683
29,33
48
42,5917
35,7242
48,2599
Médiane de
la variation
en
pourcentage
de flux
0,0446 -
0,448
2,1171 -0,2211 -0,0527 0,035
8 0,6631 0,1126 1,12218
Tableau 7 : comparaison des pourcentages de variations de flux entre les groupes A, B et C
Il n’y a pas de différence significative entre les pourcentages de variations de flux entre
le groupe A (adhésif Excite DSC) (+ 4%) et le groupe B (adhésif AdheSE DC) (- 22%). En
revanche, les groupes A et B diffèrent significativement du groupe témoin C (+ 66%), qui
présente une augmentation significative de flux.
107
4. DISCUSSION
Lors d’une reconstitution corono-radiculaire, une portion de matériau d’obturation
endocanalaire, de longueur au moins égale à la hauteur coronaire, doit être éliminée afin de
permettre l’ancrage radiculaire. Le collage du tenon devrait ensuite conserver si ce n’est
améliorer l’étanchéité initiale du traitement endocanalaire, afin de préserver l’organe dentaire
de tout passage bactérien. Dans notre étude, la perméabilité après désobturation canalaire des
9 mm coronaires et insertion d’un tenon sans système adhésif augmente significativement par
rapport aux mesures de référence avec obturation complète du système endocanalaire. Ces
résultats sont comparables à ceux de WU [283]. Après désobturation des 2/3 coronaires du
traitement endocanalaire, préservant 4 mm d’obturation apicale, il observe une perte
d’étanchéité significative par rapport à l’obturation complète initiale du système canalaire. La
contraction de prise du ciment d’obturation canalaire peut entraîner un détachement du ciment
des parois dentinaires ou de la gutta percha, créant de nombreux vides. Sur une courte
distance d’obturation, ces vides risquent plus facilement d’être connectés que sur toute la
longueur radiculaire, expliquant une perméabilité augmentée.
La perméabilité du groupe témoin n’utilisant aucun adhésif pour le scellement du tenon est
significativement augmentée par rapport aux groupes A et B, pour lesquels le tenon est collé
avec l’adhésif monocomposant utilisé après mordançage total, l’Excite DSC, ou avec
l’adhésif automordançant AdheSE DC, associés à la colle dual Variolink II. Ces résultats
montrent que le collage du tenon améliore l’herméticité de la reconstitution corono-
radiculaire. La variation du flux est positive dans le cas de l’Excite DSC (+ 4%) et négative
dans le cas de l’AdheSE DC (- 22 %). Cependant, les tests statistiques ne montrent pas de
différence significative entre ces deux adhésifs. L’étanchéité est donc statistiquement
comparable que le tenon soit scellé avec l’adhésif monocomposant utilisé après mordançage
total Excite DSC ou avec l’adhésif automordançant AdheSE DC, associés à la colle dual
Variolink II.
L’étanchéité dans un canal radiculaire dans lequel est collé un tenon, peut être influencée par
différentes variables [14, 81, 146, 219]:
- la morphologie du système canalaire
- la morphologie des surfaces radiculaires au niveau des parois canalaires
- la quantité de dentine restante après préparation du logement pour le tenon
108
- la préparation du logement pour le tenon et son volume
- le type de tenon et de matériau de reconstitution coronaire
- la technique d’obturation,
- les propriétés physiques et chimiques du matériau de scellement,
- la boue dentinaire,
- la technique de manipulation des matériaux,
- les conditions cliniques (contamination salivaire, localisation de la dent traitée sur
l’arcade)
- l’élimination du ciment de scellement ou du ciment temporaire.
Dans nos conditions expérimentales, seuls le système adhésif et la dent avec ses particularités
anatomiques individuelles (anatomie canalaire et ses ramifications, structure dentinaire)
varient. La mesure relative et non absolue du flux permet de s’affranchir de cette variabilité
interindividuelle : pour chaque dent, la variation du flux est calculée par rapport à la mesure
de référence représentée par la dent obturée à la gutta percha ; chaque dent est donc son
propre témoin.
Pour reproduire les conditions cliniques, nous avons préalablement réalisé une obturation
endodontique de chaque dent. La désobturation canalaire nécessaire à la préparation du
logement pour le tenon peut laisser persister des restes de ciment de scellement ou de gutta
percha, ce qui empêche ponctuellement l’adhésion. BACHICHA [14] s’affranchit de ce risque
en obturant la partie apicale a retro, après collage du tenon sur les 7 mm coronaires. WU [283]
colle lui aussi directement les tenons sur la dentine radiculaire sans traitement canalaire
préalable.
Différents adhésifs ont déjà été testés par cette méthode de filtration de fluide. Lors de
mesures sur des échantillons dentinaires coronaires, GREGOIRE [111] obtient une meilleure
étanchéité dentinaire avec quatre systèmes « total etch » qu’avec 2 automordançants. Dans
une autre étude en 2005, la comparaison de neuf systèmes automordançants et d’un système
« total etch » donne les mêmes résultats quant à la différence entre adhésif à mordançage
préalable et automordançants. En outre, cette étude met en évidence des différences selon la
composition chimique des systèmes adhésifs. La plupart des automordançants confèrent une
meilleure étanchéité que les systèmes utilisant un mordançage préalable car la boue dentinaire
n’est pas éliminée mais intégrée dans la couche hybride. Cependant, les pourcentages de
réduction de flux après enduction d’un disque de dentine coronaire ne sont pas comparables à
109
ceux obtenus pour des collages endocanalaires. Les conditions d’accessibilité et de
manipulation sont moins aisées. De plus, certains auteurs [81, 113] remarquent que durant la
préparation du logement pour le tenon radiculaire, une réduction de l’épaisseur de dentine
radiculaire ou l’élimination de l’agent de scellement qui pénétrait les tubules dentinaires peut
entraîner une augmentation de perméabilité radiculaire, bien que la pression pulpaire positive
soit absente dans les dents traitées endodontiquement.
Des études de filtration de fluide ont été déjà menées sur des échantillons radiculaires :
FOGEL [82] observe la présence d’une percolation le long de tenons scellés, quelque soit le
matériau utilisé : avec un ciment au phosphate de zinc, un ciment polycarboxylate, une résine
composite (sans adhésif ou avec adhésif). USUMEZ [262] obtient des résultats variables en
fonction des tenons (métallique, en zircone, en fibres de verre, en fibres de polyéthylène
(Ribbond)) et des systèmes de collage utilisés. Les racines testées ont été obturées
préalablement à la gutta-percha. L’étanchéité la meilleure est obtenue avec les combinaisons
Ribbond/Clearfil Liner Bond (adhésif automordançant, Kuraray, Osaka, Japon) et Variolink II
(Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein), et tenons fibres de verre/ Clearfil Liner Bond et
Panavia F (Kuraray, Osaka, Japon) sans différence significative. La percolation coronaire
augmente de façon significative dans le groupe avec les tenons en fibres de verre après trois
mois. Lors du collage de tenons radiculaires fibrés, ROGIC-BARBIC [219] mesure lui aussi
une percolation quelque soit la colle testée ; le Variolink II montre les meilleurs résultats en
terme d’étanchéité, suivi par le Fuji PLUS (GC Corporation, Tokyo, Japon) et un ciment au
phosphate de zinc. Les résultats sont similaires à ceux de BACHICHA [14] qui obtient une
meilleure étanchéité avec les colles C and B Metabond et Panavia-21 comparées à un ciment
verre ionomère ou un ciment au phosphate de zinc. En revanche, WU [283] ne montre pas de
différence significative entre l’obturation radiculaire complète et le scellement du tenon par
quatre systèmes différents : ciment au phosphate de zinc, Ketac Cem, Fuji Duet (CVI modifié
par de la résine) et Panavia EX. Il ne montre pas non plus de différence significative de
pénétration de fluide lorsque la racine obturée est désobturée au niveau du tiers apical. Notons
que l’efficacité de scellement des quatre matériaux de scellement est mesurée sur des racines
non obturées endodontiquement au préalable.
CHERSONI [42] utilise la méthode des répliques pour étudier in vivo les mouvements de
fluide à travers différents adhésifs appliqués sur les parois de logements canalaires après
désobturation radiculaire. L’observation des gouttelettes de fluide sur la dentine radiculaire
110
est similaire à celle observée par les mêmes auteurs sur de la dentine vitale profonde. La
présence de larges gouttelettes lors de l’utilisation d’un adhésif total-etch peut être liée à une
rétention d’eau dans les entrées tubulaires élargies lors du rinçage après mordançage. Cette
eau ne serait pas complètement éliminée par les cônes de papier. En ce qui concerne les auto-
mordançants, les auteurs spéculent que l’eau pourrait provenir d’une part de l’eau contenue
dans ces adhésifs et d’autre part de l’eau contenue dans les dents dépulpées. Les systèmes
adhésifs simplifiés (self-etch ou total-etch) sont très hydrophiles et se comporteraient après
polymérisation comme des membranes perméables aux fluides dentinaires, et ce même dans
la dentine de racines traitées endodontiquement [244]. Cette transudation de fluides
dentinaires pourrait d’ailleurs interférer avec la polymérisation des colles duales ou auto-
polymérisantes et réduire leurs propriétés mécaniques.
En conclusion, notre étude ne montre pas de différence significative dans la variation
d’étanchéité obtenue sur des dents traitées endodontiquement puis ayant bénéficié du collage
d’un tenon fibré translucide par deux systèmes adhésifs différents, un total-etch two-step,
l’Excite DSC, et un self-etch two-step, l’AdheSE DC.
111
C. Etude spectrofluorimétrique de l’interface
dentine radiculaire- adhésif monocomposant Excite DSC
1. Objectif
2. Définitions
2.1 Fluorescence
2.1.1 Etats excités, transition énergétique
2.1.2 Excitation, émission, déplacement de Stokes
2.1.3 Coefficient d’absorption molaire
2.1.4 Rendement quantique de fluorescence
2.2 FRET : Förster Resonance Energy Transfer
2.3 Marqueurs fluorescents
2.3.1 Avantages des marqueurs fluorescents
2.3.2 Principaux marqueurs fluorescents utilisés en recherche dentaire
3. Caractérisation de la sonde par le FRET
3.1 Matériel
3.1.1 Spectrofluorimètre
3.1.2 MSF : Microspectrofluorimètre
3.1.3 Echantillons dentaires
3.1.4 Adhésif Excite DSC
3.1.5 Marqueur fluorescent : fluorescéine (FITC) sur polysaccharide Dextran
3.2 Etude spectrofluorimétrique
3.2.1 Caractérisation des spectres d’excitation et d’émission de la dentine
3.2.2 Caractérisation du système adhésif Excite DSC
3.2.2.1 Caractérisation des spectres d’excitation et d’émission
3.2.2.2 Préparation du mélange Excite DSC-Dextran fluorescéine
3.2.2.3 Validation du mélange Excite DSC-Dextran FITC
3.2.3 Couple Dextran FITC-Excite DSC
3.2.3.1 Effet de la photopolymérisation sur le FITC et sur le mélange
ExciteDSC-Dextran FITC
3.2.3.2 Chémopolymérisation du mélange Excite-Dextran FITC
3.2.3.3 Effet du mordançage dentinaire
3.2.3.4 Conclusions
3.2.4 Couple FITC-dentine : Caractérisé par le rayon de Förster : R0
3.3 FRET : Mise en évidence d’un FRET entre dentine et Excite FITC : étude au
spectrofluorimètre et au microspectrofluorimètre
4. Discussion Conclusion
112
1. OBJECTIF
Les techniques fluorimétriques sont particulièrement sensibles et permettent de fournir
des informations spatiales et temporelles au niveau moléculaire. La fluorescence peut être
modifiée de façon très spécifique par l’environnement de la molécule émissive, qui sert alors
de sonde. [264] Nous avons appliqué cette technique de mesure à l’étude d’une situation
clinique : l’imprégnation de la dentine radiculaire par un système adhésif monocomposant
utilisé après mordançage acide et rinçage à l’eau.
L’objectif de cette étude est la mesure directe d’une interaction entre adhésif mono-
composant et dentine radiculaire au niveau de la zone d’interdiffusion adhésif–dentine
(ou couche hybride) par fluométrie (spectrofluorimétrie stationnaire et
microspectrofluorimétrie).
Après avoir caractérisé les différents composés (la dentine et le système adhésif Excite
DSC), nous avons cherché à mettre en évidence et à mesurer un transfert d’énergie entre un
donneur, la dentine autofluorescente et un accepteur, l’Excite DSC mélangé à un marqueur
fluorescent. Cette approche par mesures de transfert de fluorescence par résonance
(FRET) nous donnerait des informations sur la proximité spatiale, au niveau
moléculaire, entre résine et dentine au sein de la couche hybride.
2. DÉFINITIONS
2.1 Fluorescence
La fluorescence est une forme de photoluminescence. La luminescence est la propriété
de nombreuses substances d’émettre de la lumière sous l’effet d’une excitation.
Phosphorescence et fluorescence résultent d’une interaction de la matière avec la lumière :
l’absorption de photons conduit l’espèce absorbante dans un état électronique excité. Au
XIXème siècle, la distinction entre fluo- et phosphorescence était basée sur la durée de
l’émission : la fluorescence ne se produit que pendant l’excitation alors que dans le
phénomène de phosphorescence, la lumière continue à être émise après la fin de l’excitation.
En réalité, dans le cas de la phosphorescence, les molécules excitées passent par un état
intermédiaire (« état triplet »), avant d’émettre des photons, contrairement à ce qui se passe
lors d’une émission de fluorescence. La durée de vie de l’état excité est de l’ordre de la
113
nanoseconde pour la fluorescence alors qu’elle est de l’ordre de la microseconde voir de la
seconde pour la phosphorescence [264].
Une fois qu’une molécule est portée dans un état excité par absorption de photon,
elle revient spontanément à l’état fondamental. Divers processus vont modifier les
paramètres de ce retour à l’état de base : transfert d’électron, transfert d’énergie, transfert de
proton, changement conformationnel, interaction avec le solvant, collisions avec d’autres
entités... Il peut y avoir ou non émission de fluorescence selon que les voies de désexcitation
entrent en compétition ou non avec cette émission. D’autre part, ces différents processus de
désexcitation peuvent modifier les caractéristiques de l’émission de fluorescence (spectre,
rendement quantique, durée de vie) : la molécule joue alors le rôle de sonde en fournissant
des informations sur son environnement immédiat.
2.1.1 Etats excités, transition énergétique
La répartition des électrons sur les différents niveaux d’énergie est donnée par la loi de
Boltzmann :
ΔE représente l’énergie nécessaire pour peupler les états excités à partir de l’état fondamental.
Les états d’énergie sont quantifiés : chaque absorption ou émission d’une quantité E d’énergie
lumineuse par un atome est liée à la fréquence de cette lumière (principe de Planck) :
E = h υ = h c / λ
h : constante de Planck (6,63x10-34
Js)
c : célérité de la lumière (3x108 m/s)
λ : longueur d’onde (nm)
L’absorption d’un photon d’énergie appropriée « hυ » (domaine UV-visible) fait passer une
molécule de l’état fondamental à un état électronique excité. Une telle transition correspond à
la redistribution des électrons périphériques sur les orbitales (principalement π) et à la
promotion d’un électron dans une orbitale inoccupée d’énergie supérieure. Quand, au sein
d’une molécule à l’état fondamental, un des deux électrons de spins opposés d’une orbitale
moléculaire est promu dans une orbitale moléculaire d’énergie plus élevée, son spin est en
kT
E
fondexcité NN exp
114
principe inchangé de telle sorte que le nombre quantique total de spin (S= ΣSi avec Si = + ½
ou - ½) reste égal à zéro. L’absorption d’un photon ne change pas le spin de l’électron. Les
multiplicités des états fondamental et excité étant égales à 1, ces deux états sont appelés
« états singulets » : S0 pour l’état fondamental, S1, S2…pour les divers états excités (figure
26).
Une molécule dans un état singulet peut subir une conversion vers un état dans lequel le spin
de l’électron impliqué a changé ; dans ces conditions, il y a deux électrons ayant leurs spins
parallèles, le nombre quantique total de spin est égal à 1 et la multiplicité est de 3. Un tel état
est dit « triplet » parce qu’il correspond à trois états d’égale énergie. L’état triplet, que nous
retrouvons dans les phénomènes de phosphorescence, a une énergie inférieure à celle de l’état
singulet de même configuration. (figure 26)
Energie
Etat
fondamental
Etat singulet
excité
Etat triplet
excité
Figure 26 : Distinction entre état singulet et état triplet [264]
115
Diagramme de Perrin-Jablonski : il permet de visualiser les différents processus mis en
jeu : absorption d’un photon, relaxation vibrationnelle, conversion interne, fluorescence,
passage intersystème, phosphorescence… (figure 27)
Absorption Fluorescence Phosphorescence
Figure 27 : diagramme de Perrin-Jablonski [166]
S2
S1
S0
S1'
S0' S0''
Conversion
interne
Relaxation due
au solvant
Conversion
inter-système
Absorption
Fluorescence
Transition
non
radiative
Phosphorescence Transition
non
radiative
Relaxation due
au solvant
Energie
T1
- S0 = état singulet fondamental
- Sp = états singulets excités
- T1 = premier état triplet
- S1’ = état après réorientation de la cage de solvant
116
Des niveaux vibrationnels sont associés à chaque état énergétique. L’écart d’énergie entre
ces niveaux vibrationnels est du même ordre dans S0 et S1, ce qui explique que le spectre de
fluorescence apparaît souvent comme symétrique du spectre d’absorption. Cependant, cette
règle de symétrie connaît bon nombre d’exceptions dues à des facteurs géométriques.
Le spectre de fluorescence est situé à des longueurs d’onde plus grandes (qui
correspondent à des énergies plus basses) que le spectre d’absorption en raison de la perte
d’énergie par relaxation vibrationnelle dans l’état excité.
Le spectre de phosphorescence se situe à des longueurs d’onde plus élevées que le
spectre de fluorescence parce que le plus bas niveau vibrationnel de l’état triplet T1 est situé
en dessous de celui de l’état singulet S1.
Les temps caractéristiques des transitions énergétiques montrent que le processus
d’absorption est très rapide par rapport à tous les autres processus :
- Absorption ~ 10-15
s
- Conversion interne ~ 10-12
s
- Relaxation cage solvant ~ 10-11
s
- Fluorescence : durée de vie de l’état excité S1: ~ 10-9
s
- Conversion inter-système ~ 10-6
s
- Phosphorescence : durée de vie de l’état excité T1: ~ 1 s
L’émission d’un photon est un processus aussi rapide que l’absorption d’un photon (environ
10-15
s). Cependant, les molécules excitées résident dans l’état S1 pendant un certain temps (de
l’ordre de la pico à la nanoseconde) avant d’émettre un photon ou de se désexciter par
d’autres voies (conversion interne, passage intersystème). Après excitation, l’intensité de
fluorescence décroît de façon exponentielle avec un temps caractéristique de 1 à 10
nanosecondes, reflétant le temps de séjour moyen des molécules dans l’état excité S1.
Différents processus de désexcitation sont décrits:
- Conversion interne :
En solution, ce processus est suivi d’une relaxation vibrationnelle vers le plus bas
niveau vibrationnel de l’état électronique final ; c'est la restabilisation des électrons sur
le niveau excité de plus basse énergie (de S2 vers S1). L’excès d’énergie vibrationnelle
peut en effet être transféré au solvant lors des collisions de la molécule excitée avec les
molécules de solvant environnantes. La conversion interne de S2 vers S1 est plus
117
efficace que de S1 vers S0 car la différence d’énergie entre S2 et S1 est moins
importante qu’entre S1 et S0. Par conséquent, la conversion interne de S1 vers S0 peut
entrer en compétition avec l’émission de photons (fluorescence).
- Fluorescence :
C’est l’émission de photons accompagnant la relaxation de S1 vers S0.
- Passage intersystème :
C’est une transition non radiative entre deux niveaux vibrationnels appartenant à des
états électroniques de multiplicités différentes. Le passage entre des états de
multiplicités différentes est en principe interdit, mais le couplage spin-orbite peut être
suffisamment important pour le rendre possible. Ce passage peut être suffisamment
rapide pour entrer en compétition avec les autres voies de désexcitation à partir de S1
(fluorescence et conversion interne). Ce phénomène se produit plus facilement dans
les poudres que dans les solutions.
- Quenching interne :
L’énergie est entièrement perdue par collisions intermoléculaires non-radiatives (de S1
vers S0), avec l’oxygène par exemple.
2.1.2 Excitation, émission, déplacement de Stokes
Les spectres d’excitation et d’émission sont caractéristiques d’une substance fluorescente
donnée [83].
Spectre d’émission
Le spectre d’émission ou de fluorescence reflète la distribution de la probabilité des diverses
transitions à partir du plus bas niveau vibrationnel de S1 (état excité) vers les divers niveaux
vibrationnels de S0 (état fondamental). Il représente les variations de l’intensité de
fluorescence IF en fonction de la longueur d’onde λF, pour une longueur d’onde
d’excitation fixée λE. L’émission la plus intense est atteinte lorsque la molécule est excitée à
la longueur d’onde pour laquelle le coefficient d’extinction molaire est maximal.
118
L’intensité de fluorescence stationnaire IF(λF) correspond au nombre total de photons de
fluorescence émis par unité de temps et par unité de volume. Sa valeur numérique est obtenue
sur une échelle arbitraire car cette intensité varie en fonction de :
la configuration optique, c’est-à-dire l’angle solide à travers lequel l’appareil collecte
la fluorescence qui est en fait émise dans toutes les directions,
la bande passante des monochromateurs, c’est-à-dire la largeur des fentes d’entrée et
de sortie : on détermine pour chaque mesure une bande passante à travers laquelle se
produit l’excitation (faisceau incident)et une bande passante à travers laquelle est
observée l’émission (faisceau émis).
le réglage de la sensibilité de l’appareil.
Spectre d’excitation
Il correspond aux variations de l’intensité de fluorescence en fonction de la longueur
d’onde d’excitation λE, pour une longueur d’onde d’observation fixée λF.
Les spectres d’absorption et d’excitation ne sont plus superposables lorsque la solution
contient plusieurs espèces ou lorsqu’une seule espèce est présente sous plusieurs formes à
l’état fondamental (agrégats, complexes, formes tautomères (la tautomérie est la
transformation d'un groupement fonctionnel en un autre par déplacement concomitant d'un
atome d'hydrogène et d'une liaison π)).
Déplacement de Stokes
L’émission de fluorescence se produit avec des énergies plus faibles que celles nécessaires à
l’excitation. Le déplacement de Stokes (figure 28) se définit comme l’écart (exprimé en
nombres d’onde) entre le maximum de la première bande d’absorption et le maximum de
fluorescence.
La conversion entre longueur d’onde et nombre d’ondes est donnée par la formule suivante :
I (λ) : intensité de fluorescence exprimée en longueur d’onde (nm)
I (ύ) : intensité de fluorescence exprimée en nombre d’ondes
I I( ) ( )2
119
La détection d’une espèce fluorescente est d’autant plus facile que le déplacement de Stokes
est grand.
Figure 28 : Illustration de la définition du déplacement de Stokes.
L’intensité de fluorescence est exprimée en fonction de la longueur d’onde. Le déplacement
de Stokes est l’écart entre la longueur d’onde maximale d’excitation et la longueur d’onde
maximale d’émission.
2.1.3 Coefficient d’absorption molaire
L’efficacité avec laquelle la lumière est absorbée à la longueur d’onde λ par un milieu
absorbant est caractérisée par l’absorbance A(λ) ou la transmittance T(λ):
A(λ) = log ( I λ 0
/ I λ) T(λ) = I λ / I λ
0
où I λ0
s et I λ sont respectivement les intensités lumineuses des faisceaux incident et transmis
(figure 29).
Figure 29: Transmission de la lumière à travers un échantillon.
Lumière incidente Lumière transmise
I0 I
Echantillon
λa max λf max λ (nm)
Absorption Emission If
(unité
arbitraire) Déplacement de Stokes
120
Pour chaque longueur d’onde λ, l’intensité de la lumière absorbée est corrélée par la loi de
Beer-Lambert, à la concentration C du milieu absorbant et à l’épaisseur l du milieu traversé :
A (λ)= DO = C l = log10 (I0 / I)
A (λ): absorbance
DO: densité optique
I0: intensité de la lumière incidente
I: intensité de la lumière transmise
ε : coefficient d’extinction molaire (L.mol-1
.cm-1
) : il exprime l’efficacité avec laquelle
une molécule absorbe la lumière dans un solvant donné
C : concentration de l’entité absorbante (mol.l-1
)
l : longueur du trajet optique (cm)
Si contrairement à la loi de Beer-Lambert, l’absorbance ne varie pas linéairement avec la
concentration, la formation d’agrégat ou la présence de plusieurs espèces absorbantes peuvent
être invoquées. D’autre part, quand la concentration en composé fluorescent devient grande,
des effets de filtre interne peuvent également réduire l’intensité de fluorescence selon les
conditions d’observation. Par exemple, des photons émis à des longueurs d’onde situées dans
la zone de recouvrement entre les spectres d’absorption et d’émission peuvent être réabsorbés
(transfert radiatif).
2.1.4 Rendement quantique de fluorescence
C’est la fraction des molécules excitées qui vont se désexciter par le processus de
fluorescence. C’est le rapport du nombre de photons émis sur tout le spectre de fluorescence
sur le nombre de photons absorbés.
Plus le rendement quantique de fluorescence est élevé, plus il est facile d’observer un
composé fluorescent. De nombreux paramètres peuvent affecter le rendement quantique :
température, pH, polarité, viscosité, liaisons hydrogène, présence d’inhibiteurs…Une
augmentation de température provoque une diminution du rendement quantique.
121
2.2 FRET : Förster Resonance Energy Transfer
Le transfert d’énergie d’une molécule excitée (donneur) à une autre molécule chimique
différente (accepteur) selon D* + A D + A* est appelé hétérotransfert. Ce processus est
possible à condition que le spectre d’émission du donneur recouvre partiellement le
spectre d’absorption de l’accepteur. Ce transfert d’énergie est non radiatif.
Figure 30 : recouvrement spectral du donneur et de l’accepteur permettant un transfert
d’énergie.
Le transfert radiatif est un transfert en deux étapes: un photon émis par un donneur D est
absorbé par un accepteur chimiquement différent A ou identique D :
(1) D* D + h
(2) h + A A* ou h + D D*
Ce type de transfert ne requiert aucune interaction entre les partenaires ; il dépend du
recouvrement spectral des espèces et de la concentration. Le transfert radiatif provoque une
diminution de l’intensité de fluorescence dans la région de recouvrement spectral par effet de
filtre interne.
Le transfert non radiatif se produit sans émission de photon ; il résulte d’une interaction à
courte ou longue distance entre molécules. Par exemple, le transfert non radiatif par
interaction dipôle – dipôle est possible jusqu’à des distances de 80-100 Å. Il permet donc de
déterminer des distances de quelques dizaines d’Angströms entre chromophores.
122
Caractéristiques de l’émission
du donneur
Transfert radiatif Transfert non radiatif
Forme du spectre de
fluorescence
Modifiée dans la région de
recouvrement spectral
Inchangée
Intensité de fluorescence
stationnaire
Diminuée dans la région de
recouvrement spectral
Diminuée dans le même rapport
quelle que soit λem
Déclin de fluorescence
Inchangé
Plus rapide
Tableau 8: Effet du transfert d’énergie sur les caractéristiques de fluorescence du donneur dans
le cas d’un hétérotransfert.
Le transfert d’énergie non radiatif ou résonant requiert une interaction entre une molécule
« donneur » et une molécule « accepteur ». Il ne peut se produire que si le spectre d’émission
du donneur recouvre partiellement le spectre d’absorption de l’accepteur afin qu’il existe
une correspondance en énergie entre des transitions vibroniques du donneur et des transitions
vibroniques de l’accepteur. De telles transitions sont couplées, c’est-à-dire en résonance.
En anglais le terme employé est « Resonance Energy Transfer » : RET. L’expression FRET
(Fluorescence Resonance Energy Transfer) est impropre parce que ce n’est pas de la
fluorescence qui est transférée mais l’énergie électronique du donneur. Le terme
« Fluorescence » est remplacé par le terme « Förster » pour conserver l’expression « FRET ».
Les applications des techniques de FRET sont nombreuses ; elles concernent les interactions
intermoléculaires (exemple : interaction récepteur-ligand) comme les interactions
intramoléculaires (exemple : repliement de l’ADN, structure et conformation d’une protéine)
[260].
2.3 Marqueurs fluorescents
Pour qu’un composé soit un fluorophore, étymologiquement « porteur de fluorescence », il
faut qu’il absorbe dans le domaine UV-visible et qu’il émette. Ces conditions sont retrouvées
dans les molécules polyinsaturées et les aromatiques par exemple [68].
123
2.3.1 Avantages des marqueurs fluorescents [96]:
Détectables en concentration diluée
Non toxiques
Peu coûteux
Solubles dans l’eau pour la plupart et stables dans un environnement aqueux [198]
2.3.2 Principaux marqueurs utilisés en recherche dentaire
Les marqueurs fluorescents sont utilisés en recherche dentaire depuis déjà 40 ans [44]
pour étudier la micropercolation et l’adaptation des restaurations collées, les caractéristiques
et la structure de la couche hybride et la morphologie de l’interface obtenue avec différents
matériaux de restauration. Les études menées utilisent ces fluorophores pour l’observation au
microscope confocal afin d’améliorer la visualisation des différents éléments, mais non pour
la recherche de FRET.
Marqueurs
fluorescents
Poids
moléculaire
Excitation
(nm)
Emission
(nm)
Coefficient d’extinction
molaire (M-1
cm-1
)
Rhodamine B 479 540 590 106000
Rhodamine B
isothiocyanate
536 570 595 107000
Sodium fluorescéine
(FITC)
376 495 520 83000
Fluorescéine
isothiocyanate
389 496 549 72000
Jaune lucifer 521 425 528 24200
Acriflavine 260 436 520 19900
Auramine O 304 460 550 25300
Tableau 9 : Caractéristiques des agents fluorescents communément utilisés dans les études en
biomatériaux dentaires [52]
Les rhodamines et les fluorescéines constituent des familles bien connues de colorants
très fluorescents. Ce sont des dérivés du xanthène. Les rhodamines (rhodamine 6G,
rhodamine B) figurent parmi les premiers colorants fluorescents utilisés comme colorants
laser. Leurs spectres d’absorption et d’émission sont étroits et le déplacement de Stokes est
petit.
124
Auteurs Marqueurs Mélange avec la résine
Watson 1989 Rhodamine B/ fluorescéine NC avec primer/adhésif
Watson et Wilmot
1992
Rhodamine B/ fluorescéine / auramine NC avec primer/adhésif
Griffiths et Watson
1995
Rhodamine B/ fluorescéine « quelques grains » avec
primer/adhésif
Pioch et coll.1997 Rhodamine B isothiocyanate
FITC
Environ 0,1% avec primer/adhésif
0,1% dans de l’eau distillée
Schupbach et
coll.1997
Rhodamine B/ fluorescéine 0,1% Rhodamine B avec primer /
0,37% fluorescéine avec adhésif
Pioch et coll.1998 Rhodamine B isothiocyanate Environ 0,1% avec primer
Griffiths et coll.1999 Rhodamine B / jaune lucifer NC avec primer/adhésif
Krejci et coll.1999 Rhodamine B 0,01% avec l’adhésif
Pioch et coll.1999 Rhodamine B isothiocyanate 0,1% avec le primer
Grobler et coll.2000 Rhodamine B isothiocyanate 0,066% avec les adhésifs
Kersten et coll.2001 Rhodamine B 0,1% avec un sealant non chargé
Pioch et coll.2001 Rhodamine B isothiocyanate Environ 0,1% avec les adhésifs
Sidhu et coll.2002 APSS (colorant bleu) « un grain » avec le liquide de
monomère
Pioch et coll.2003 Rhodamine B isothiocyanate Environ 0,1% avec le primer
Pioch et coll.2004 Rhodamine B NC avec primer
Bitter 2004 22 Rhodamine B
NC : Non Communiqué
Tableau 10 : Etudes d’observation au microscope laser confocal, utilisant des marqueurs
fluorescents mélangés avec des matériaux de restauration ou des adhésifs [52]
3. CARACTÉRISATION DE LA SONDE PAR LE FRET
La caractérisation des spectres d’excitation de la dentine et du système adhésif Excite
DSC, marqué par le FITC, dans différentes conditions de mordançage acide, a été réalisée par
des mesures de fluorescence stationnaire par réflexion sur des échantillons présentés sur des
lames de microscope. L’étude a été complétée par des mesures au microspectrofluorimètre
pour la mise en évidence d’un FRET entre dentine et FITC.
Nous décrivons dans ce chapitre le matériel utilisé et les différentes mesures obtenues.
125
3.1 Matériel
3.1.1 Spectrofluorimètre
Figure 31 : schéma de fonctionnement d’un spectrofluorimètre [166]
Les spectres d’émission et d’excitation sont enregistrés avec un spectrofluorimètre. Le
faisceau incident est une radiation dont on sélectionne la longueur d’onde à l’aide d’un
monochromateur et que l’on envoie sur l’échantillon. La lumière émise par l’échantillon est
recueillie dans une direction perpendiculaire et analysée à l’aide d’un second
monochromateur et d’un détecteur approprié. Elle est déplacée vers le rouge par rapport à la
lumière excitatrice. Le spectre d’émission dépend de la nature de la molécule excitée et des
interactions mises en jeu entre cette molécule et son environnement. [68]
126
3.1.2 MSF : microspectrofluorimètre
Un microscope Zeiss est couplé à une source laser cohérent, avec un détecteur OMA 2000. Le
laser Argon UV a une puissance de 50 mW ; l’atténuation du faisceau laser est de N/100 soit
500 mW ; le diaphragme est en position 7. On utilise un tube laser avec un ampérage de 35A
qui émet une puissance lumineuse de 58mW ; le miroir dichroïque est en position 2 avec un
seuil de coupure à 395 nm : placé selon un angle de 45° par rapport au faisceau d’excitation, il
réfléchit vers l’échantillon des longueurs d’onde inférieures à 395 nm; la lumière émise par
l’échantillon à des longueurs d’onde supérieures à 395 nm est transférée vers un
photomultiplicateur; l’objectif grossit 40 fois, la fenêtre de mesure est située entre 400 et 668
nm. Le traitement est réalisé par le logiciel OMATrait v2.29.
Figure 32 : microspectrofluorimètre
3.1.3 Echantillons dentaires
Des dents monoradiculées, indemnes de coloration par les tétracyclines, de caries et de
résorption, sont sectionnées à la jonction amélo-cémentaire. Le canal est alésé puis le
logement pour un tenon est préparé avec des forets Moser. La racine est ensuite sectionnée
longitudinalement selon son grand axe en son milieu et latéralement afin de former un méplat
qui stabilise la racine sur la lame.
Figure 33: échantillons dentinaires radiculaires
Microscope
Source laser
127
3.1.4 Adhésif Excite DSC (Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein)
Cet adhésif monocomposant contient :
- acrylate d’acide phosphonique, hydroxyéthyle diméthacrylate, méthacrylate 78,3 %
- dioxyde de silicium à haute dispersion 0,5 %
- éthanol (solvant) 19,5 %
- catalyseurs et stabilisants 1,7 %
- l’applicateur est imprégné d’initiateurs.
Il est déposé sous forme de spot sur des lames ou sur les surfaces radiculaires dentaires (figure
34).
Figure 34 : échantillon dentaire (racine sectionnée longitudinalement après préparation
canalaire) recouvert d’adhésif marqué au niveau du logement canalaire.
3.1.5 Marqueur fluorescent : fluorescéine FITC sur Dextran, PM = 10000
o Caractéristiques du FITC
Appartenant à la famille des colorants xanthéniques, la fluorescéine a été découverte en 1871
par A. Von Baeyer. Elle est peu fluorescente en solution dans l’alcool. En revanche, le sel de
sodium obtenu par addition de soude émet une fluorescence jaune-verte, caractéristique du
dianion (uranine). La fluorescéine et ses dérivés (éosine Y, érythrosine Y) sont très sensibles
au pH et peuvent être utilisées comme sondes de pH.
Figure 35 : molécule de FITC (fluorescéine-5-isothyocyanate)
128
Le FITC présente un large spectre d’absorption avec de nombreux pics dans le spectre du
visible. La courbe d’absorption montre un pic aux alentours de 495 nm, dans la zone visible
du bleu. Excité à 495 nm, la fluorescence maximale apparaît à 549 nm, dans la couleur jaune-
vert.
Figure 36: le spectre visible et ses longueurs d’onde : la fluorescéine émet une couleur jaune-vert
à 549 nm.
Figure 37 (A) spectres d’excitation de la rhodamine B et de la fluorescéine.
(B) spectres d’émission de la Rhodamine B et de la fluorescéine [52].
La fluorescéine est très soluble dans l’eau. Ceci peut conduire à des erreurs d’interprétation,
lorsque ce marqueur se mélange à l’eau contenue dans les tubules dentinaires par exemple.
Pour une meilleure homogénéité de fluorescence, la fluorescéine qui présente un bas poids
moléculaire peut être conjuguée à un polysaccharide (Dextran) de haut poids moléculaire.
700 nm 600 nm 500 nm 400 nm
129
o Caractéristiques du Dextran :
C’est un polysaccharide hydrophile synthétisé par les bactéries Leuconostoc, caractérisé
par son haut poids moléculaire (PM= 3000 à 70000). Sa solubilité dans l’eau diminue lorsque
le poids moléculaire augmente : à un poids moléculaire de 10000 daltons, sa solubilité
maximale est obtenue à 50 mg/mL. Ce polysaccharide est lié au marqueur par une liaison
ester succinimidyl. Il permet une homogénéisation de la fluorescence.
3.2 Etude spectrofluorimétrique
Les spectres de fluorescence stationnaires ont été enregistrés sur un spectrofluorimètre
Aminco SPF 500C, à partir d’échantillons montés sur lame. Les courbes représentées sur un
même graphe correspondent à des mesures réalisées dans des conditions expérimentales
identiques (en termes d’échantillon et de paramétrage de l’appareil).
3.2.1 Caractérisation des spectres d’excitation et d’émission de la dentine
Dentine
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
300 350 400 450 500 550
Wavelength (nm)
Inte
nsit
y
#3 (300-400:415)
#2 (350:360-600)
334 nm
410 nm
Figure 38 : spectres d’excitation et d’émission de la dentine
Les mesures sont réalisées sur de la dentine radiculaire intracanalaire, au spectrofluorimètre
pour une excitation entre 300 et 400 nm (courbe bleue) et une émission entre 360 et 600 nm
(courbe verte). La dentine présente un spectre d’émission large avec un seul maximum
d’émission centré sur 410 nm. Son spectre d’excitation présente quant à lui un maximum
d’excitation à 334 nm. La dentine est autofluorescente.
130
3.2.2 Caractérisation du système adhésif Excite DSC
3.2.2.1 Caractérisation des spectres d’excitation et d’émission
0
1
2
3
4
5
6
7
250 350 450 550 650
Wavelength (nm)
Inte
nsit
y (
a.u
.)
64 Excite chemo polymerise 330:340-600 émission
65 Excite chemo polymerise 250-350:360 excitation
Figure 39 : Spectres d’excitation et d’émission de l’Excite DSC chémopolymérisé.
La mesure concerne un échantillon d’Excite DSC déposé sur lame et polymérisé
chimiquement préalablement à la mesure.
Le spectre d’excitation présente un pic à 332 nm et le spectre d’émission un pic à 362 nm.
Le tableau suivant récapitule les caractéristiques des spectres d’émission et d’excitation des
composants étudiés.
λ max excitation λ max émission
Dentine 334 nm 410 nm
Excite DSC 332 nm 362 nm
Dextran FITC 490 nm 530 nm
Les spectres de la dentine et de l’Excite DSC ont des enveloppes de fluorescence très
similaires voire identiques, ce qui ne permet pas d’attribuer à l’un ou l’autre la part de
fluorescence à l’origine d’un transfert d’énergie de fluorescence (FRET) entre dentine et
adhésif. C’est pourquoi nous avons mélangé à l’adhésif un marqueur fluorescent, la
fluorescéine, liée à un polysaccharide, le Dextran.
332 nm
362 nm
131
Le Dextran FITC présente un spectre d’émission suffisamment éloigné de ceux de
l’Excite DSC et de la dentine. D’autre part, son spectre d’excitation rend possible un
FRET entre dentine et FITC puisque les spectres se chevauchent.
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
250 300 350 400 450 500 550 600 650
Wavelength (nm)
Inte
ns
ity
(a
.u.)
73 Dentine 330:340-600
74 Dentine 250-390:400
78 FITC 300-530:540
79 FITC 490:500-650
Figure 40 : spectres d’excitation et d’émission de la dentine et du FITC objectivant un
chevauchement des enveloppes spectrales de l’émission de la dentine et de l’excitation du FITC
3.2.2.2 Préparation du mélange Excite DSC - Dextran fluorescéine
a) Le marqueur Dextran fluorescéine:
Le Dextran fluorescéine (PM=10 000) (marqueur) atteint sa solubilité maximale lorsqu’il est
dilué à 50mg dans 1ml d’eau (Molecular Probes). On décide donc de faire une solution mère
de marqueur à 25 mg/ml d’eau stérile.
Pour une dilution du marqueur dans l’eau stérile à 25mg/ml, on dilue
- 10mg de dextran dans 0,4ml = 400µl d’eau stérile ou (Tube 1)
- 5mg de dextran dans 0,2ml = 200 µl,
- 1 mg dans 40 µl
- 0,1mg dans 4 µl
- 0,5mg dans 20 µl de solution
Dentine exc.
Dentine ém..
FITC exc.
FITC ém.
132
b) L’adhésif (Excite DSC)
Il est conditionné sous forme d’unidoses de 0,1 g environ. Son solvant est l’éthanol. 10 doses
d’adhésif correspondent environ à 1g (on utilise le nombre nécessaire de doses pour atteindre
1g en fait). On prépare ainsi deux tubes (2 et 3) de 1 g d’adhésif.
c) Le taux de marquage utilisé sera de 0.1 ou 0.5% en poids par rapport à l’adhésif
-0,1% de marqueur pour 1g d’adhésif = 0,001g = 1mg de marqueur = 40 µl de solution 1 =
tube 2
-0,5% de marqueur pour 1g d’adhésif = 0,005g = 5mg de marqueur=200 µl de solution 1 =
tube 3
Nous avons également préparé une solution à 1% en masse en mélangeant 10 mg de dextran
avec 400 µl d’eau stérile (0,4 g) puis en ajoutant 0,6 g d’adhésif.
3.2.2.3 Validation du mélange Excite DSC-Dextran FITC
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
250 300 350 400 450 500 550 600 650
Wavelength (nm)
Inte
nsit
y (
a.u
.)
66 Excite FITC 0,1%: 250-350:360 70 Excite FITC 0,5%: 300-510:520
71 Excite FITC 0,5% 480:490-600 72 Excite FITC 0,5% 330:340-600
Figure 41 : Spectres d’excitation et d’émission du mélange Excite DSC chémopolymérisé -FITC
0,5% : dans la zone de l’Excite DSC [66, 72] et dans la zone du FITC [70, 71]
133
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
250 350 450 550 650
Wavelength (nm)
Flu
ore
scen
ce i
nte
nsit
y
2.Excite FITC 1% chémopolymérisé 330: 340-600
3.Excite FITC 1% chémopolymérisé 490: 500-700
4.Excite FITC 1% chémopolymérisé 300-510: 520
5.Excite FITC 1% chémopolymérisé 250-350:360
Figure 42 : Spectres d’excitation et d’émission de l’Excite DSC chémopolymérisé + FITC 1% :
dans la zone de l’Excite DSC [2, 5] et dans la zone du FITC [3, 4]
Ces deux figures 41 et 42 montrent
- qu’une concentration plus élevée de FITC ne modifie pas les mesures. La
proportion augmentée d’eau dans le mélange à 1% fait apparaître vers 550 nm et 610
nm les bandes Raman de l’eau.
- l’absence de FRET entre Excite DSC et FITC. Le mélange FITC-Excite DSC ne
créera donc pas un FRET supplémentaire susceptible de se superposer avec le FRET
entre dentine et FITC.
134
3.2.3 Couple Dextran FITC- Excite DSC
3.2.3.1 Effet de la photopolymérisation sur le FITC et sur le mélange Excite
DSC-Dextran FITC
0
2
4
6
8
300 350 400 450 500 550 600
Wavelength (nm)
Inte
ns
ity
#21:330:340-600 polymérisation UV 20s
#22: 450:460-600 polymérisation UV 20 s
#23: 450:460-600 polymérisation UV 10 s
#24: 330:340-600; polymérisation UV 10s
Figure 43 : Spectres d’émission d’une solution d’Excite DSC et de dextran FITC 0,1% après
photopolymérisation pendant 10 et 20 secondes.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
250 350 450 550 650
Wavelength (nm)
Flu
ore
scen
ce in
ten
sit
y
6.dentine 330:340-600
9.dentine + FITC 330:340-600
11.dentine + FITC photodégradé 10 secondes 330:340-600
23.FITC sur lamelle 330:340-600
Figure 44 : Spectres d’émission de la dentine après dépose de dextran FITC (solution mère)
photopolymérisé 10 secondes ou non.
Polymérisation UV 20 s
Polymérisation UV 10 s
135
Le FITC est peu photodégradé après 10 secondes d’exposition à la lampe UV. En revanche, la
diminution d’intensité de fluorescence est plus marquée après 20 secondes d’exposition
(figures 43 et 44).
La courbe 23 de la figure 44 montre que le FITC est excité à 330nm, comme la dentine, même
si cette longueur d’onde ne correspond pas à son λmax d’excitation.
3.2.3.2 Chémopolymérisation du mélange Excite DSC- dextran FITC
0
1
2
3
4
5
6
7
8
250 350 450 550 650
Wavelength (nm)
Flu
ore
sc
en
ce i
nte
ns
ity
2.Excite FITC 1% chémopolymérisé 330: 340-600
3.Excite FITC 1% chémopolymérisé 490: 500-700
6.Excite chémopolymérisé 250-350:360
7.Excite chémopolymérisé 330:340-600
8.Excite FITC 1% vortexé non polymérisé 330:340-600
9.Excite FITC 1% vortexé non polymérisé 490:500-700
Figure 45: Spectres
- De l’Excite DSC chémopolymérisé sur lame [6,7],
- Du mélange Excite DSC + FITC 1% vortexé non polymérisé [8, 9],
- Du mélange Excite DSC + FITC 1% chémopolymérisé [2, 3]
Sur cette figure 45, nous retrouvons les bandes Raman de l’eau aux alentours de 550 nm, en
rapport avec la concentration aqueuse de la solution de FITC à 1%.
La variation d’intensité des spectres d’émission de l’Excite FITC 1% est relativement
discrète, que l’adhésif soit chémopolymérisé ou non polymérisé.
Il faut remarquer que la longueur d’onde du faisceau incident est située dans la zone UV à 490
nm lorsque l’on excite le FITC. L’adhésif est alors photopolymérisé car l’initiateur de
photopolymérisation de l’adhésif est activée : la camphorquinone a en effet un pic
d’absorption à 468 nm.
136
3.2.3.3 Effet du mordançage dentinaire
L’utilisation de l’adhésif monocomposant Excite DSC suppose un mordançage
préalable de la dentine avec un gel d’acide phosphorique à 37% durant 15 secondes. Le
mordançage permet la désocclusion des tubules dentinaires et une dissolution de la partie
minérale de la dentine sur une profondeur de 3 à 5 µm, mettant à nu les fibres de collagène
qui forment alors un réseau microrétentif de fibres entrelacées. Cette zone déminéralisée va
permettre l’hybridation par la résine adhésive.
Nous avons donc étudié l’effet de ce mordançage acide ainsi que des différentes solutions
de rinçage sur les spectres de fluorescence des différents composants. L’expression
« dentine mordancée » sous entend que l’échantillon a été abondamment rincé après
exposition à l’acide.
3.2.3.3.1 Dentine mordancée/non mordancée
0
1
2
3
4
5
6
7
250 350 450 550
Wavelength (nm)
Flu
ore
scen
ce in
ten
sit
y
48.dentine non mordancée 330:340-600
49.dentine non mordancée 250-420:430
50.dentine mordancée 330:340-600
51.dentine mordancée 250-420:430
Figure 46 : spectres d’excitation et d’émission de la dentine mordancée ou non mordancée
137
0
1
2
3
4
5
250 350 450 550 650
Wavelength (nm)
Flu
ore
scen
ce in
ten
sit
y
2.dentine mordancée + rinçage NaCl 330:340-600 6.dentine 330:340-600
Figure 47 : spectres d’émission de la dentine mordancée et rincée et de la dentine intacte
Le mordançage acide modifie le spectre d’émission de la dentine en augmentant la longueur
d’onde d’émission (d’énergie plus faible). Sur la figure 47, λmax passe de 400 à 420 nm après
mordançage.
3.2.3.3.2 Dentine mordancée/non mordancée + FITC
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
300 350 400 450 500 550 600
50.dentine mordancée 330:340-600
51.dentine mordancée 250-420:430
52.dentine mordancée + FITC 330:340-600
54.FITC sur lamelle 490:500-650
55.FITC sur lamelle 330:340-600
56.dentine mordancée + FITC 490:500-650
Figure 48 : effet du mordançage sur la dentine et le FITC
Les spectres d’émission de la dentine mordancée sans (50) et avec FITC (52), avec une
excitation dans la zone d’excitation de la dentine (330nm), sont similaires. La courbe 56
montre une faible émission du FITC lorsqu’il est déposé sur de la dentine mordancée et rincée
et excité à son λmax. Nous retrouvons sur la courbe 55 une faible émission du FITC sur
lamelle, excité dans la zone d’excitation de la dentine.
138
3.2.3.3.3 Effet de l’acide phosphorique sur le FITC
0
1
2
3
4
5
6
7
8
300 400 500 600
Wavelength (nm)
Flu
ore
scen
ce in
ten
sit
y 23.FITC sur lamelle 330:340-600
24.mélange FITC + acide phosphorique 37%330:340-600
F
igure 49 : spectres d’émission du FITC seul ou mélangé à de l’acide phosphorique
Le FITC est dégradé par l’acide phosphorique.
3.2.3.3.4 Dentine mordancée/non mordancée + Excite-FITC 1%
0
1
2
3
4
5
6
7
8
300 400 500 600 700
Wavelength (nm)
Flu
ore
scen
ce in
ten
sit
y
10.dentine non mordancée Excite FITC 1% chémopolymérisé 490: 500-700
11.dentine non mordancée Excite FITC 1% chémopolymérisé 330: 340-600
15.dentine mordancée Excite FITC 1% chémopolymérisé 490:500-700
16.dentine mordancée Excite FITC 1% chémopolymérisé 330:340-600
Figure 50: spectres d’émission de la dentine recouverte du mélange Excite DSC-FITC 1% avec
ou sans mordançage préalable
Le mordançage dentinaire diminue l’intensité des spectres d’émission du FITC et de la
dentine. La dentine mordancée recouverte du mélange Excite DSC-FITC 1% émet à 415 nm
alors que la même mesure avec de la dentine intacte montre un pic à 400 nm. Ce décalage
400 nm
415 nm
139
d’intensité et cette variation de longueur d’onde maximale d’émission peuvent s’expliquer par
des phénomènes de protonation/déprotonation des éléments conjugués aux cycles aromatiques
du FITC (fonctions hydroxyle et carboxyle). Ces transferts de protons engendreraient un
décalage du nuage électronique des cycles aromatiques.
3.2.3.3.5 Effet du rinçage par une solution tampon après mordançage acide
Nous avons cherché à neutraliser l’acidité du mordançage à l’acide phosphorique
par une solution tampon, dans le but de diminuer la dégradation acide du FITC.
Le rinçage se fait par trempage dans la solution tampon ou le NaCl à 0,9% durant 36 heures
avec renouvellement de la solution par moitié toutes les 12 heures.
Préparation d’une solution tampon à 100 mM :
-tris hydroxy méthyl amino méthane 121,14 g/mol H2N – C (CH2OH)3
100 mM soit 2,42 g dans 200 ml
- NaCl 58,44g/mol soit 1,17 g pour 200 ml à 100mM
- 200 ml eau milli-Q
- Mélange avec anneau aimanté qui crée un mouvement, pour mesurer le pH
- La solution a un pH initial de 10,26.
- Adjonction d’HCl pour obtenir un pH=7,4 et un effet tampon.
0
2
4
6
8
10
250 350 450 550 650
Wavelength (nm)
Flu
ore
scen
ce in
ten
sit
y
2.dentine mordancée + rinçage NaCl 330:340-600
3.dentine mordancée + rinçage NaCl 250-420:450
4.dentine mordancée + rinçage solution tampon 330:340-600
Figure 51: Rinçage de la dentine par NaCl 0,9% ou solution tampon, après mordançage
140
Après mordançage, le rinçage de la dentine par une solution tampon au lieu du chlorure de
sodium à 0,9 % ne modifie pas l’intensité d’émission de la dentine :
pour λmax à 414 nm :
y = 3.931 avec NaCl 0,9%
y = 3.417 pour solution tampon.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
250 300 350 400 450 500 550 600 650
Wavelength (nm)
Flu
ore
scen
ce in
ten
sit
y
16.dentine mordancée, rincée par tampon, Excite FITC 1% chémopolymérisé 330:340-600
17.dentine mordancée, rincée par tampon, Excite FITC 1% chémopolymérisé 490-500: 650
18.dentine + Excite FITC 1% chémopolymérisé 330:340-600
23.FITC sur lamelle 330:340-600
Figure 52: Effet du mordançage et du rinçage par une solution tampon sur le spectre d’émission
de la dentine enduite du mélange Excite FITC 1% chémopolymérisé
Après mordançage, la longueur d’onde maximale d’émission de la dentine recouverte
d’Excite FITC augmente.
λmax = 398 nm sans mordançage, ce qui correspond à une longueur d’onde plus
courte que le λmax d’émission de la dentine (410 nm) et plus longue que le λmax
d’émission de l’Excite DSC (362 nm).
λmax = 417 nm après mordançage
Ces décalages pourraient s’expliquer par les phénomènes de protonation/déprotonation décrits
plus haut.
141
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
300 400 500 600
Wavelength (nm)
Flu
ore
scen
ce in
ten
sit
y
12.dentine mordancée, rinçage NaCl, Excite FITC1% chémopolymérisé
13.dentine mordancée, rinçage NaCl, Excite FITC1% chémopolymérisé,photodégradation du FITC
14.dentine mordancée, rinçage NaCl, Excite FITC1% chémopolymérisé,2ème photodégradation du FITC
15.dentine mordancée, rinçage solution tampon, Excite FITC1%chémopolymérisé
Figure 53: rinçage par NaCl ou solution tampon, dégradation acide et dégradation par la
lumière, du FITC mélangé à l’Excite DSC
Au fur et à mesure des illuminations, le FITC se photodégrade.
Le deuxième pic se situe pour les 4 courbes à 518 nm, alors que la λ max d’émission du FITC
se situe à 530 nm.
Ratios entre les 2 pics (λ max 1er
pic / λ max 2ème
pic) :
Courbe 12 : 4,176 (NaCl)
Courbe 13 : 4,788 (photodégradation+)
Courbe 14 : 5,450 (photodégradation++)
Courbe 15 : 4,195 (solution tampon)
Le rinçage de la dentine mordancée par une solution tampon ou par NaCl n’interfère pas dans
le ratio à l’inverse de la photodégradation.
142
3.2.3.4 Conclusions
Mesures de fluorescence de la fluorescéine :
La fluorescéine est photodégradée, en particulier après 20 secondes d’exposition au
rayonnement UV. L’émission de la fluorescéine diminue également en condition acide. Le
mordançage à l’acide phosphorique, préalable indispensable à l’utilisation de l’Excite DSC,
acidifie la surface de collage dentinaire et dégrade le FITC malgré un rinçage prolongé au
NaCl à 0,9% ou avec une solution tampon.
La fluorescéine est elle aussi excitée au λ max d’excitation de la dentine (330 nm). Son spectre
d’excitation comporte deux pics principaux, l’un vers 270 nm, l’autre, plus élevé vers 530 nm.
Ce paramètre peut être photophysiquement corrigé. En revanche, la conservation de
marqueurs fluorescents en condition acide reste problématique.
Mesures de fluorescence de l’Excite DSC:
Lorsque l’Excite DSC est mélangé au FITC à la concentration de 1%, la quantité d’eau est
majorée et les bandes Raman de l’eau apparaissent sur les spectres vers 550 nm.
Que l’adhésif soit chémopolymérisé ou non polymérisé, les spectres de l’Excite DSC varient
peu. Il faut remarquer que l’excitation de l’adhésif dans la zone du FITC, à 490 nm, peut
activer la camphorquinone, dont le pic d’absorption se situe à 468 nm. L’adhésif est alors
photopolymérisé par le faisceau incident lors de la mesure de spectrofluorimétrie.
Mesures de fluorescence de la dentine:
Le mordançage augmente la longueur d’onde d’émission de la dentine, par des phénomènes
de protonation/déprotonation du marqueur fluorescent. Après mordançage, le rinçage par du
NaCl à 0,9% ou par une solution tampon ne modifie pas les spectres d’émission de la dentine.
Mesures de fluorescence de la dentine enduite d’Excite DSC-FITC 1%:
Dans cette configuration, le spectre d’émission, pour une excitation à 330 nm, montre un pic à
400 nm si la dentine n’est pas mordancée. Le pic est décalé à 417 nm si la dentine est
mordancée au préalable, vraisemblablement par transfert de protons entre les fonctions
carboxyle et hydroxyle du FITC. Le rinçage par une solution tampon ne modifie pas les
spectres d’émission par rapport à un rinçage au NaCl.
143
3.2.4 Couple dentine / FITC
Il est caractérisé par le rayon de Förster : R0. Förster a défini le rayon R0 qui porte son
nom : c’est la distance critique à laquelle le transfert et la désexcitation spontanée du
donneur sont équiprobables. R0 peut être déterminé par la formule suivante :
Figure 54 : variations du rendement de transfert E en fonction de la distance donneur-accepteur
et du rayon de Förster [166].
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
0 20 40 60 80 100
Distance R (Angström)
Eff
ica
cit
é d
e t
ran
sfe
rt E
R0 = 50 Å 660
60
RR
RE
6
1
4
2
0
)(221.0
n
JR D dFJ AD
4
0
)()()(
R : Distance Donneur – Accepteur
R0 : Distance de Förster
2 : Facteur d'orientation
D : Rendement quantique du Donneur
J( ) : Intégrale de recouvrement entre les spectres d’émission du donneur et
d’excitation de l’accepteur, en M-1
.cm-1
.nm4 (entre 10
14 et 10
15 M
-1.cm
-1.nm
4)
n : Indice de réfraction du milieu
FD : Fluorescence du Donneur
A : Coefficient d'extinction molaire de l'Accepteur
avec
144
R0 est en général de l’ordre de 15 à 60 angströms. L’efficacité de transfert est de 50% lorsque
la distance donneur-accepteur est égale au rayon de Förster. La distance entre un donneur et
un accepteur peut être déterminée en mesurant le rendement de transfert à condition que R ne
soit pas trop différent de R0.
Ce transfert d’énergie résonant du type Förster est couramment utilisé pour mesurer des
distances à l’échelle supramoléculaire (10 à 100 angströms). La distance entre les molécules
de donneur et d’accepteur doit être constante pendant la durée de vie du donneur, et plus
grande que 10 angströms afin d’éviter l’effet des interactions à courte distance.
La théorie est calculée pour des rapports donneur/accepteur de 1 :1.
Pour calculer R0, il faut mesurer l’intégrale de recouvrement J( ) à partir du spectre
d’émission du donneur (dentine) FD et du spectre d’absorption de l’accepteur (FITC). Plus
J( ) est grand, meilleur est le recouvrement spectral. La mesure de J( ) est ensuite intégrée
dans l’équation pour calculer R0. Le calcul de R0 n'est pas fait car nous n’avons pas mesuré
les paramètres photo-physiques (rendement quantique) de la dentine en cuve (solutions de
marqueurs fluorescents dilués...), ce qui nous offre une perspective de recherche.
3.3 FRET : Mise en évidence d’un FRET entre dentine et Excite DSC
- analyse spectroscopique
0
1
2
3
4
5
6
300 350 400 450 500 550 600
Wavelength (nm)
Inte
nsit
y
#32 #33#34
Figure 55: spectres d’émission de la dentine, seule ou enduite d’un mélange Excite DSC-FITC
0,5%, et spectre d’émission du FITC
Dentine
(330 :340-600)
FITC
(450 :460-600)
dentine enduite d’Excite
FITC(330 :340-600)
406 nm
436 nm
530 nm
145
Dans cet échantillon l'on a polymérisé de l'Excite DSC contenant du dextran fluorescéine 0,5
% sur de la dentine. La polymérisation a été suffisamment douce pour ne pas dégrader la
totalité de la fluorescéine (Excitation/Emission 480/520 nm). Dans une zone de dentine non
enduite d’adhésif, on retrouve un spectre caractéristique attribué à cette dernière (Ex/Em
347/406 nm). Dans une zone de dentine enduite d’adhésif marqué au FITC à 0,5%, on voit
l'apparition d'un spectre de fluorescence différent (Emission 436 nm). Cette enveloppe
spectrale pourrait correspondre à un FRET de la dentine sur la fluorescéine.
- analyse microspectrofluorimétrique
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
400 450 500 550 600 650
Wavelength (nm)
Inte
nsit
y (
a.u
.)
DENT06 DENT07
DENT08 DENT09
DENT10 DENT11
DENT12 DENT13
DENT14 DENT15
DENT16
Figure 56: spectres d'émission de dentine, Excite DSC-fluorescéine après polymérisation.
Analyse par MSF
L’analyse au MSF nous permet de mesurer les spectres d’émission en des points précis de
l’échantillon, visualisés sous microscope. Nous obtenons sur ce graphe une série de spectres
caractéristiques de la dentine correspondant à l’émission de la dentine dans une zone où elle
n’est pas enduite d’Excite DSC-FITC. Une deuxième enveloppe spectrale apparaît dans les
zones chevauchantes entre dentine et Excite dextran fluorescéine qui pourrait être attribuée à
du FRET entre les marqueurs fluorescents de la dentine et la fluorescéine.
Spectres de la
dentine
Spectres de dentine
enduite d’Excite
DSC-FITC
146
4. DISCUSSION CONCLUSION
L’analyse par spectrofluorimétrie stationnaire nous permet de caractériser les spectres
d’excitation et d’émission des constituants de la couche hybride : dentine et adhésif Excite
DSC (monocomposant). Nous avons étudié ces éléments dans leur globalité : l’adhésif est
utilisé tel qu’il est conditionné pour son usage clinique, en dosette unitaire ; la dentine ne subit
pas de préparation particulière avant les mesures de fluorescence. Cette étude utilise donc des
techniques de physique fondamentale appliquées à une situation clinique, sans être
destructive. Une étude plus fondamentale (physique et chimique) des différents constituants
en présence pourrait préciser leurs propriétés et leurs interactions: l’adhésif est en effet un
mélange de différents composés, tout comme la dentine. Plusieurs fluorophores coexistent
certainement dans la dentine et l’adhésif qui sont des mélanges complexes.
La dentine est autofluorescente. Elle contient des chromophores endogènes décrits par de
nombreux auteurs [10, 20, 83, 87, 148]. A notre connaissance, aucune substance fluorescente
n’a encore été caractérisée chimiquement avec certitude. Plusieurs hypothèses ont été
formulées quant à l’origine de cette ou de ces substances fluorescentes : un élément organique
[20], un élément minéral [94], la pyrimidine [119], le tryptophane [125], la pyridinoline, un
acide aminé agent de réticulation du collagène dont la quantité augmente avec l’âge [86], un
complexe hydroxyapatite - pyridinoline [87]. ARAKI [9] pense que l’hydroxy-apatite
(complexée à de la pyridinoline) contribue à la fluorescence étant donnée la diminution
d’intensité de fluorescence après déminéralisation (observation constatée dans tous nos
spectres). L’hydroxy-apatite n’est pas la seule espèce fluorescente car l’intensité de
fluorescence de la dentine est plus forte que celle de l’émail ou de l’hydroxy-apatite seule.
Ces hypothèses sont résumées dans le tableau 11. Il est cependant difficile de corréler le
nombre d'espèces fluorescentes à l'intensité mesurée. Il nous est également difficile d’évaluer
le nombre d'espèces fluorescentes dans nos échantillons car dans les spectres obtenus lors de
nos expérimentations, nous n’avons pas mis en évidence d’épaulements qui seraient le signe
de fluorescence de différentes espèces en même temps.
Tous les auteurs s’accordent pour expliquer la fluorescence de la dentine par l’existence de
plusieurs fluorophores. MATSUMOTO [164] suggère qu’ils sont au moins au nombre de trois
avec des caractéristiques spectrales identiques. Il les distingue par une technique de mesure
dynamique de déclin de fluorescence en fonction du temps. Il constate que le temps de
147
décroissance de fluorescence est plus élevé au niveau radiculaire que coronaire (les mesures
de durée de vie, de plus grande précision que la fluorescence stationnaire peuvent faire
apparaître des différences de déclin d'un même fluorophore dans des environnements
différents). L’augmentation de l’intensité de fluorescence avec l’âge, indépendamment du
type de dent et du sexe, suggère que la production de la substance fluorescente résulte d’un
processus de vieillissement physiologique. Cependant, le fait que cette intensité augmente
également après l’avulsion de la dent ou lors d’une augmentation de température implique un
mécanisme physico-chimique plus que biologique (comme une réaction enzymatique). [164]
ARAKI [9] constate une augmentation de l’intensité de fluorescence lorsque la dentine est
séchée : l’environnement aqueux des espèces fluorescentes changerait donc les propriétés
physico-chimiques du complexe fluorescent. Cette extinction de fluorescence pourrait
s’expliquer par la présence d’oxygène dissout dans l’eau.
Excitation (nm) Emission (nm) Élément fluorescent auteurs
UV bleu Composant organique Benedict 1928
UV 395-400 Composant organique Hartles et Leaver 1955
UV 415 Composant organique Armstrong 1963
280 355 Tryptophane Foreman 1980
330 440 Collagène-pyridinoline-
hydroxyapatite
Fukushima 1987
338 475 Hydroxyapatite
325 440 Pyridinoline
350 410-440 Hydroxypyridinum Foreman 1980
365 450 Hydroxypyridinum Araki 1990
366 530 Hydroxypyridinum Horibe 1974
366 440 Hydroxypyridinum Nishigori 1986
540 (vert) > 600 Porphyrines Kvaal et Solheim 1989
297 395 Pyridinoline Walters et Eyre 1983
295 400 Dityrosine Booji et Ten Bosh 1982
Tableau 11: candidats à l’explication de la fluorescence dentinaire, d’après Matsumoto [165]
BENEDICT [20] en 1928 est le premier à décrire la fluorescence des dents produites par la
lumière UV. En 1960, LAURILA [148] décrit des valeurs maximales de spectres d’excitation
à 328-330 nm et d’émission à 395-400 nm ; FOREMAN [83] retrouve des données quasi
similaires (intensité maximale d’excitation à 345 nm et d’émission à 400-405 nm). Nos
mesures confirment ces résultats. En revanche, d’après MATSUMOTO [164], le pic
d’émission se situe à 440 ± 10 nm pour une excitation à 365 nm et reste inchangé quelque soit
148
l’âge ou le type de dent (incisive, prémolaire, molaire…). ARAKI [9] retrouve lui aussi un pic
de fluorescence dentinaire à 450 nm pour une excitation à 365 nm. Il observe que le pic
d’excitation est décalé vers les basses longueurs d'ondes de 10 nm au niveau coronaire par
rapport au niveau radiculaire.
Nous avons constaté une nette diminution de la fluorescence tant de la dentine que de la
fluorescéine après mordançage acide, même après rinçage par une solution tampon.
ARAKI [9] décrit lui aussi une diminution de l’intensité de fluorescence dentinaire d’environ
50% après déminéralisation par un chélateur des ions calcium (EDTA) ou un acide (acide
chlorhydrique). FOREMAN [83] montre que l’intensité de fluorescence diminue plus avec
une solution d’acide chlorhydrique à 10% ou avec de l’EDTA, qu’avec une solution d’acide
chlorhydrique à 1%. Le pic particulièrement haut atteint par la dentine mordancée à l’acide
chlorhydrique à 1% pourrait s’expliquer par le fait que l’acide est plus faible ou parce que de
petites quantités de matériel non-fluorescent, comme du collagène, exerceraient un effet de
quenching (perte d’énergie par collisions moléculaires) par modification de l’environnement
immédiat de la molécule fluorescente. VAN DER VEEN et TEN BOSCH [265] ont étudié
l’effet de la déminéralisation sur la variation de fluorescence dentinaire sur des surfaces
radiculaires externes. La fluorescence de la dentine déminéralisée observée par
spectrofluorimétrie (Exc/Em 460 à 488 nm/520 nm) est plus faible que celle de la dentine
saine. En revanche, avec une observation au microscope laser confocal, la dentine
déminéralisée montre une émission plus élevée (décalage vers le rouge) que celle de la
dentine saine (Exc/Em 488/529 nm). L’enregistrement de la fluorescence par le microscope
confocal serait moins affecté par l’effet de dispersion et d’absorption par des chromophores
non fluorescents car le volume de mesure est étroit.
Le FITC est dégradé en condition acide. La haute sensibilité de ce fluorophore aux
variations de pH explique son utilisation comme sonde de pH. Les propriétés acido-basiques à
l’état fondamental et à l’état excité sont en effet à l’origine de l’influence du pH sur les
spectres d’absorption et de fluorescence : après la photoéjection d’un proton, la reprotonation
dépend du pH. Dans le cadre de notre étude, il sera donc nécessaire de synthétiser un
marqueur fluorescent autre que le FITC, qui soit insensible au pH. La diminution de
l’émission de la fluorescéine en condition acide limite également son utilisation avec les
adhésifs auto-mordançants qui présentent des valeurs de pH basses.
149
Le FITC est également photodégradé, en particulier après 20 secondes d’exposition au
rayonnement UV. Le mélange Excite-FITC ne doit donc pas être photopolymérisé trop
longuement pour ne pas nuire à l’émission de fluorescence du FITC.
Par ailleurs, que l’adhésif soit chémopolymérisé ou non polymérisé, ses spectres varient peu.
Il faut remarquer que l’excitation de l’adhésif dans la zone du FITC, à 490 nm, peut activer un
initiateur de polymérisation, la camphorquinone, dont le pic d’absorption se situe à 468 nm.
L’adhésif est alors photopolymérisé par le faisceau incident lors de la mesure de
spectrofluorimétrie.
Dans les études de fluorescence, le choix du couple de fluorochromes donneur/accepteur
est critique et constitue souvent une limitation à l'application pratique du FRET. [260] Ici, le
donneur est représenté par la dentine autofluorescente. Le choix du fluorochrome (FITC) a été
orienté par ses caractéristiques spectrales dans le but de mettre en évidence un FRET avec la
dentine tout en évitant un FRET avec l’adhésif. Le spectre d’excitation de la fluorescéine
comporte deux pics principaux, l’un vers 270 nm, l’autre, plus élevé vers 530 nm.
L’enveloppe spectrale d’excitation du FITC (accepteur) se superpose avec celle de l’émission
de la dentine (donneur), autorisant un FRET. Cependant, mais dans une moindre mesure, la
fluorescéine est elle aussi excitée au λ max d’excitation de la dentine (330 nm). Il ne faut donc
pas confondre un FRET entre dentine et FITC et une émission du FITC seul dans cette zone.
Nous avons montré l’absence de FRET entre Excite DSC et FITC. Le mélange FITC-Excite
DSC ne crée donc pas de FRET supplémentaire susceptible de se superposer avec le FRET
entre dentine et FITC.
Nous n’avons pas cherché à lier chimiquement (par des liaisons covalentes par exemple) le
marqueur fluorescent au monomère d’adhésif, mais plutôt à l’emprisonner dans les mailles de
la réticulation de polymérisation. Nous ne pouvons pas affirmer qu’il existe une parfaite
corrélation entre la distribution du fluorochrome et celle de l’adhésif [232], en particulier
avant la polymérisation. Adhésif et fluorochrome sont simplement mélangés au Vortex. Le
risque d’inhomogénéité de distribution du marqueur au sein de l’adhésif ne peut être exclu.
La concentration en marqueur a été déterminée arbitrairement (comme dans les autres
études). Nous n’avons pas cherché à mettre en évidence une altération de la polymérisation de
l’adhésif en relation avec cette concentration en polysaccharide et en fluorescéine.
150
Cette recherche montre la potentialité d’un transfert d’énergie de résonance entre
dentine autofluorescente et adhésif Excite DSC mélangé au FITC. Ce FRET permet
d’affirmer des interactions moléculaires entre adhésif et dentine au niveau de la couche
hybride avec un niveau de résolution de l’ordre du nanomètre.
La recherche de FRET intéresse la zone de la couche hybride. Au niveau des tags de résine, il
peut se produire un manque de polymérisation ou un mélange du marqueur fluorescent
soluble dans l’eau avec les fluides dentinaires intra-tubulaires, limitant la précision de mesure
d’interaction au niveau de l’interface résine-dentine.
Le travail de calibration présenté ici nous ouvre des perspectives de recherche en utilisant de
nouvelles approches de mesures : la recherche d’un fluorophore moins sensible au pH, mais
dont les caractéristiques spectrales autorisent un FRET avec la dentine, et l’utilisation du
microscope confocale biphotonique. Cette technique d’imagerie alliée à l’émergence de
nouveaux fluorochromes comme les GFP (green fluorescent protein) autorise en effet une
vision en trois dimensions dans laquelle l’épaisseur de l’échantillon est prise en considération.
Avec les microscopes optiques conventionnels, les études morphologiques sont restreintes à
des échantillons relativement fins. En effet, la source lumineuse doit traverser l’objet à
analyser (transmission) ou réémettre des photons par fluorescence. Dans ce cas, si
l’échantillon est trop épais, les différents plans optiques à partir desquels l’image se forme
sont confondus et la résolution est insuffisante. Les microscopes confocaux utilisent des
sources lumineuses puissantes et cohérentes (laser) et des dispositifs optiques de type
diaphragme, qui lèvent en grande partie l’obstacle de l’épaisseur de l’échantillon en collectant
des images provenant d’un plan focal précis. Les nouveaux lasers de type bi- ou
multiphotoniques sont capables de n’illuminer qu’un point unique et défini de l’espace ; ils
endommagent moins l’échantillon biologique et améliorent la résolution dans le plan XZ.
Parallèlement à ces avancées de la chimie des fluorochromes et de la physique des
instruments, les progrès informatiques ont permis l’introduction de logiciels améliorant le
traitement et la restitution des signaux. De nouveaux dispositifs permettent d’analyser des
spectres de fluorescence et de réattribuer cette fluorescence à un fluorochrome donné. Ces
systèmes permettent par exemple de distinguer la fluorescence de deux fluorochromes
présentant des spectres proches et de réaliser de véritables « cartes de FRET ». [260]
151
En conclusion, ces techniques d’étude de transfert d’énergie de résonance entre deux
fluorophores représentent une voie de recherche applicable aux interfaces entre dent et
adhésif. Les données recueillies permettent de préciser les rapports entre dentine (ou émail) et
adhésif, avec un niveau de précision moléculaire.
152
DISCUSSION GÉNÉRALE
CONCLUSION
153
Nous avons étudié l’interface et l’étanchéité obtenues entre deux systèmes adhésifs
différents et la dentine radiculaire après collage d’un tenon fibré, par trois méthodes
expérimentales.
La microscopie électronique à balayage révèle une image de l’interface variable selon le
niveau endocanalaire. Alors que la couche hybride apparaît continue tout au long de
l’interface, les tags de résine présentent des branches latérales, une longueur et une densité
plus importantes dans le tiers cervical par rapport aux tiers moyens et apicaux.
En revanche, il n’y a pas de différence entre les résultats apportés par les deux systèmes
adhésifs, un monocomposant utilisé après mordançage et un automordançant en deux étapes,
associés à la même colle, le Variolink II (Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein).
Les méthacrylates entrant dans la composition de ces produits ont une structure proche et
permettent d’obtenir des polymères qui s’associent lors de la polymérisation. Cela explique la
qualité de l’interface colle - système adhésif. La microscopie montre bien aussi la qualité de
l’interface tenon fibré – colle, qui peut être en rapport avec les effets de la silanisation du
tenon.
Des bulles au sein de la couche de ciment de collage sont retrouvées dans la plupart des
échantillons, en particulier à l’extrémité du tenon. L’emprisonnement d’air lors du scellement
du tenon peut être imputable à la viscosité de la colle Variolink II (Ivoclar Vivadent, Schaan,
Liechtenstein) mais aussi à la section transversale de l’extrémité des tenons FRC Postec
(Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein).
La méthode de filtration de fluide permet de mesurer la perméabilité de l’ensemble et donc de
compléter les résultats observés en microscopie électronique à balayage. Si nous comparons
les valeurs de filtration obtenues après collage du tenon avec les valeurs des obturations
endodontiques à la gutta percha, nous constatons que le fait d’insérer le tenon n’entraîne pas
un manque d’étanchéité. La technique de collage du tenon implique pourtant de nombreuses
manipulations (élargissement canalaire, mordançage acide) qui pourraient nuire à l’étanchéité
déjà obtenue avec la gutta percha. Avec le système adhésif automordançant (AdheSE DC,
Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein), les valeurs vont même nettement dans le sens d’une
diminution de perméabilité. L’intégration de la boue dentinaire lors de la polymérisation du
système adhésif AdheSE DC est un facteur favorable en termes d’étanchéité. Avec l’Excite
DSC (Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein), les valeurs sont proches de la diminution de
perméabilité apportée par la gutta, ce qui est très satisfaisant. Les deux systèmes ne sont
154
pourtant pas différents statistiquement. Enfin, il faut remarquer que les nombreuses étapes:
parage et mise en forme, obturation endocanalaire puis désobturation et collage du tenon, sont
autant de paramètres opérateur-dépendants susceptibles d’influencer les résultats.
Enfin, la microspectrofluorimétrie met en évidence un transfert d’énergie de résonance entre
deux fluorophores, la dentine autofluorescente et le FITC mélangé à l’Excite DSC. Ces
résultats montrent donc une interaction à l’échelle moléculaire entre dentine et adhésif. Des
perspectives de recherche s’ouvrent à nous avec la création de nouveaux marqueurs
fluorescents insensibles au pH et l’utilisation du microscope confocal biphotonique qui nous
permettrait de réaliser une cartographie de FRET au niveau d’une interface adhésive, avec une
amélioration de la résolution en fonction de la profondeur d’observation.
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176
TABLE DES ILLUSTRATIONS
177
Figure 1 : les différents types de microperméabilité du fluide pulpaire au niveau d’une
interface dentinaire adhésive [112] .................................................................................. 16
Figure 2 : Echantillon dans la cellule électro-chimique pour évaluer la perméabilité d’une
obturation canalaire, d’après POMMEL [211] ................................................................ 28
Figure 4 : Structure générale d’un monomère d’adhésif auto-mordançant [178] .................... 46
Figure 5: observation au MEB : les pinceaux applicateurs de l’Excite DSC sont imprégnés de
cristaux d’initiateurs (x100 à gauche, x500 à droite) (photos Ivoclar Vivadent) ............ 75
Figure 6 : L’échantillon préparé pour l’observation de la couche hybride au MEB est prêt à
être métallisé. ................................................................................................................... 80
Figure 7 : observation au MEB : la couche hybride obtenue avec l’adhésif Excite DSC
(Ivoclar, Vivadent, Schaan, Liechtenstein) est continue et régulière ; il n’y a pas de
discontinuité entre les différents composants au niveau des différentes interfaces. (x 440)
.......................................................................................................................................... 81
Figure 8: l’échantillon préparé pour l’observation au MEB des tags de résine est prêt à être
métallisé. .......................................................................................................................... 82
Figure 9 : La densité des tags et leur morphologie sont observés au MEB à trois niveaux du
tenon fibré : 1 mm (cervical), 4,5 mm (moyen) et 8 mm (apical) par rapport à la jonction
amélo-cémentaire. ............................................................................................................ 82
Figure 10 : observation au MEB : score 0 : la surface du tenon enduit de colle est indemne de
tags (x 540). ...................................................................................................................... 83
Figure 11 : observation au MEB : score 1 : les tags sont très courts (x 540). .......................... 83
Figure 12:observation au MEB : score 2 : les tags sont uniformes, à base en forme de cône
renversé, sans ou avec peu de branches latérales (x 540). ............................................... 84
Figure 13: observation au MEB : score 3 : les tags apparaissent longs, denses, avec de
nombreuses branches latérales (x 540). ............................................................................ 84
Figure 14 : Observation au MEB : la couche hybride obtenue avec l’adhésif Excite DSC
(Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein) est continue ; elle présente des zones de
porosité. (x 440). D : dentine ; A : Adhésif, C : colle, HL : couche hybride, T : tag de
résine. ............................................................................................................................... 86
Figure 15: Observation au MEB : la couche hybride obtenue avec l’adhésif
AdheSE DC (Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein) est continue (x440 (a) et x1800
(b)). ................................................................................................................................... 87
Figure 16 : Observation au MEB : les branches latérales sont nombreuses et les tags
présentent un aspect rugueux au tiers moyen après application de l’Excite DSC (Ivoclar
Vivadent, Schaan, Liechtenstein) (x 3600). ..................................................................... 88
178
Figure 17 : observation au MEB : le score 3 est attribué en présence de nombreuses branches
latérales sur ces tags longs et denses obtenus au tiers coronaire avec l’AdheSE (Ivoclar,
Vivadent, Schaan, Liechtenstein) (x 540 (a), x 2000 (b)). ............................................... 89
Figure 18 : observation au MEB : le tiers cervical du tenon fibré après dissolution du substrat
dentinaire montre une distribution très dense des tags de résine AdheSE DC (x 54). ..... 90
Figure 19 : observation au MEB de la même zone que la figure 18 : les tags sont longs et fins
(x 540). ............................................................................................................................. 90
Figure 20 : observation au MEB du tiers moyen du tenon : la longueur des tags est moins
homogène, associant des zones comparables au tiers cervical et des zones avec des tags
courts, comme s’ils avaient été sectionnés, obturant juste l’entrée tubulaire (x 54). ....... 91
Figure 21: observation au MEB de la même zone que la figure 20, montrant l’hétérogénéité
morphologique des tags (x 540) ....................................................................................... 91
Figure 22 : observation au MEB : le tiers apical du tenon présente des tags de résine rares et
des fibres de quartz exposées (x 54). ................................................................................ 92
Figure 23 : observation au MEB : les tags apparaissent rares et très courts, certains semblant
même creux (x 540). ......................................................................................................... 92
Figure 24 : Observation au MEB : la surface du tenon fibré FRC Postec après collage avec
l’Excite DSC et le Variolink II (Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein), montre de
nombreuses branches latérales et des tags de résine à l’aspect rugueux avec une base en
cône renversé. (x 540 (a), x 3000 (b)). ............................................................................. 93
Figure 25 : Système de mesure de filtration de fluide. ........................................................... 105
Figure 27 : diagramme de Perrin-Jablonski [166] .................................................................. 115
Figure 28 : Illustration de la définition du déplacement de Stokes. ....................................... 119
Figure 29: Transmission de la lumière à travers un échantillon. ........................................... 119
Figure 30 : recouvrement spectral du donneur et de l’accepteur permettant un transfert
d’énergie. ........................................................................................................................ 121
Figure 31 : schéma de fonctionnement d’un spectrofluorimètre [166] .................................. 125
Figure 32 : microspectrofluorimètre ...................................................................................... 126
Figure 33: échantillons dentinaires radiculaires ..................................................................... 126
Figure 34 : échantillon dentaire (racine sectionnée longitudinalement après préparation
canalaire) recouvert d’adhésif marqué au niveau du logement canalaire. ..................... 127
Figure 35 : molécule de FITC (fluorescéine-5-isothyocyanate) ............................................ 127
179
Figure 36: le spectre visible et ses longueurs d’onde : la fluorescéine émet une couleur jaune-
vert à 549 nm. ................................................................................................................. 128
Figure 37 (A) spectres d’excitation de la rhodamine B et de la fluorescéine. ....................... 128
Figure 38 : spectres d’excitation et d’émission de la dentine ................................................ 129
Figure 39 : Spectres d’excitation et d’émission de l’Excite DSC chémopolymérisé. ............ 130
Figure 40 : spectres d’excitation et d’émission de la dentine et du FITC objectivant un
chevauchement des enveloppes spectrales de l’émission de la dentine et de l’excitation
du FITC .......................................................................................................................... 131
Figure 41 : Spectres d’excitation et d’émission du mélange Excite DSC chémopolymérisé -
FITC 0,5% : dans la zone de l’Excite DSC [66, 72] et dans la zone du FITC [70, 71] . 132
Figure 42 : Spectres d’excitation et d’émission de l’Excite DSC chémopolymérisé + FITC
1% : ................................................................................................................................ 133
Figure 43 : Spectres d’émission d’une solution d’Excite DSC et de dextran FITC 0,1% après
photopolymérisation pendant 10 et 20 secondes. ........................................................... 134
Figure 44 : Spectres d’émission de la dentine après dépose de dextran FITC (solution mère)
photopolymérisé 10 secondes ou non. ............................................................................ 134
Figure 45: Spectres ................................................................................................................. 135
Figure 46 : pectres d’excitation et d’émission des la dentine mordancée ou non mordancée 136
Figure 47 : spectres d’émission de la dentine mordancée et rincée et de la dentine intacte .. 137
Figure 48 : effet du mordançage sur la dentine et le FITC..................................................... 137
Figure 49 : spectres d’émission du FITC seul ou mélangé à de l’acide phosphorique .......... 138
Figure 50: spectres d’émission de la dentine recouverte du mélange Excite DSC-FITC 1%
avec ou sans mordançage préalable................................................................................ 138
Figure 51: Rinçage de la dentine par NaCl 0,9% ou solution tampon, après mordançage .... 139
Figure 52: Effet du mordançage et du rinçage par une solution tampon sur le spectre
d’émission de la dentine enduite du mélange Excite FITC 1% chémopolymérisé ........ 140
Figure 53: rinçage par NaCl ou solution tampon, dégradation acide et dégradation par la
lumière, du FITC mélangé à l’Excite DSC .................................................................... 141
Figure 54 : variations du rendement de transfert E en fonction de la distance donneur-
accepteur et du rayon de Förster [166]. .......................................................................... 143
180
Figure 55: spectres d’émission de la dentine, seule ou enduite d’un mélange Excite DSC-
FITC 0,5%, et spectre d’émission du FITC............................................................................140
Figure 57: spectres d'émission de dentine, Excite DSC-fluorescéine après polymérisation.
Analyse par MSF……………………………………………………………………………141
Tableau 1 : Exemples d’études de percolation bactérienne et fongique avec les différentes
souches utilisées ............................................................................................................... 17
Tableau 2 : Variations de la densité tubulaire dentinaire selon les études ............................... 35
Tableau 3 : Composition de différents tenons fibrés [7, 210, 233] .......................................... 65
Tableau 4 : composition de différents tenons [105] ................................................................. 65
Tableau 5: Evaluation du ratio longueur de couche hybride / longueur d’interface observée
pour chaque adhésif et comparaison entre les deux adhésifs : il n’y a pas de différence
significative du ratio en fonction de l’adhésif (P<0,05) ................................................... 85
Tableau 6: Comparaison des moyennes des scores des tags de résine en fonction du niveau
d’observation radiculaire et de l’adhésif .......................................................................... 88
Tableau 7 : comparaison des pourcentages de variations de flux entre les groupes A, B et C
........................................................................................................................................ 106
Tableau 8: Effet du transfert d’énergie sur les caractéristiques de fluorescence du donneur
dans le cas d’un hétérotransfert. ..................................................................................... 122
Tableau 9 : Caractéristiques des agents fluorescents communément utilisés dans les études en
biomatériaux dentaires [52] ............................................................................................ 123
Tableau 10 : Etudes d’observation au microscope laser confocal, utilisant des marqueurs
fluorescents mélangés avec des matériaux de restauration ou des adhésifs [52] ........... 124
Tableau 11: candidats à l’explication de la fluorescence dentinaire, d’après Matsumoto [165]
........................................................................................................................................ 147
181
Title : Study of interface and root permeability after bonding of fiber-reinforced post
Abstract: Interfaces and permeability obtained after root bonding of a fiber-reinforced post,
using two different adhesive systems coupled with the dual-curing luting composite Variolink
II (Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein): a one-bottle system used after application of
phosphoric acid, Excite DSC (Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtensenstein) and a self-etch
system, AdheSe DC (Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtensenstein), were evaluated in three
different ways:
- A morphological study of interfaces between adhesive systems and root dentin by SEM
- A study of permeability by a fluid filtration method
- A study of the molecular interaction between root dentin and a one-bottle bonding system
used after etching, by spectrophotometry and microspectrofluorimetry.
Root dentin bonding is difficult to achieve in terms of moisture control, polymerization
conditions, accessibility, and polymerization shrinkage. Both adhesive systems studied are
able to provide good hybridization with a continuous hybrid layer and dense resin tags with
numerous lateral branches at the coronal third. In addition, hermeticity of the root treatment is
preserved and this bonding can be clinically recommended. Pursuit of the study of
intermolecular relations between adhesive system and dentin by spectrofluorimetric methods
opens new research perspectives.
182
AUTEUR : NOIRRIT-ESCLASSAN Emmanuelle TITRE : Etude de l’interface et de l’étanchéité endocanalaire après collage de tenons fibrés radiculaires DIRECTEUR DE THESE : Professeur GREGOIRE Geneviève LIEU ET DATE DE SOUTENANCE : Toulouse, 26 mars 2009
RESUME
Les interfaces et l’étanchéité obtenues après collage d’un tenon fibré au niveau radiculaire, en
utilisant deux systèmes adhésifs différents, associés à la colle duale Variolink II (Ivoclar Vivadent,
Schaan, Liechtenstein) : un monocomposant précédé d’un mordançage, l’Excite DSC (Ivoclar
Vivadent, Schaan, Liechtenstein) et un automordançant dual en deux étapes, l’AdheSE DC (Ivoclar
Vivadent, Schaan, Liechtenstein) sont évaluées selon trois approches :
- une étude morphologique des interfaces entre systèmes adhésifs et dentine radiculaire au
Microscope Electronique à Balayage (MEB)
- une étude de la perméabilité de l’ensemble par une méthode de filtration de fluide
- une étude par spectrophotométrie et microspectrofluorimétrie des interactions moléculaires entre
la dentine radiculaire et un système adhésif monocomposant précédé d’un mordançage acide.
Le collage radiculaire présente de nombreuses difficultés en termes de contrôle de l’humidité, de
conditions de polymérisation, d’accessibilité et de contraintes de polymérisation. Les deux systèmes
adhésifs étudiés montrent leur capacité à produire une hybridation de qualité avec une couche hybride
continue et des brides résineuses denses avec de nombreuses branches latérales au niveau du tiers
coronaire. Par ailleurs, l’herméticité du traitement endocanalaire est préservée et ce collage peut donc
être recommandé cliniquement. La poursuite de l’étude des relations intermoléculaires entre adhésif et
dentine par des techniques fluorimétriques nous ouvre de nouvelles perspectives.
MOTS-CLES
Dentin bonding Fiber post SEM Fluid filtration Fluorometry Radicular dentin DISCIPLINE ADMINISTRATIVE Odontologie
INTITULE ET ADRESSE DE L’U.F.R. OU DU LABORATOIRE :
Interface biomatériaux – tissus biologiques Faculté de chirurgie dentaire 3, chemin des maraîchers 31062 TOULOUSE cedex