physiologie osseuse
Définitions
✦ Ostéoinduction : néoformation d'os, dans un site qui en est dépourvu, à partir
de cellules mésenchymateuses, sous l'action de protéines osseuses inductrices
et de certains facteurs de croissance.
✦ Ostéoconduction : croissance osseuse au sein du réseau tridimensionnel d'un
materiau ostéoconducteur, grâce à l'angiogénèse provenant du site récepteur.
✦ Ostéogénèse : croissance osseuse à partir des cellules vivantes présentes au
sein du défaut osseux quantitatif.
Principes de cicatrisation osseuse post-extractionnelle
La cicatrisation de l'os alvéolaire comprend 3 étapes [27] :
✦ 1) Réaction immédiate au traumatisme : formation d'un caillot.
L’avulsion de l’organe dentaire implique des lésions vasculaires. L'apport en
nutriments métaboliques aux différentes populations cellulaires composant l'alvéole est donc
interrompu. Il en résulte une hypoxie cellulaire locale, une augmentation du ph et des
nécroses cellulaires. De plus, les lésions vasculaires vont conduire à la fuite de cellules, de
cytokines inflammatoires et de facteurs de croissances. Un caillot se forme, il est composé de plaquettes et d'une matrice en fibrine et comprend des éléments vasculaires, tel que
erythrocytes et leucocytes. Le réseau fibrinaire et le vascular endothelial growth factor
(VEGF) permettent le recrutement et la prolifération de précurseurs des cellules endothéliales.
Ainsi, l'angiogénèse peut s'établir au sein du caillot. L'angiogénèse, associée à l'activité
chimiotactique et mitotique des cytokines permet le recrutement de granulocytes. Ils
réaliseront la fibrinolyse du thrombus. Le coagulum est remplacé par un tissu de granulation,
soit un tissu de transition richement vascularisé, en 7 jours environ. Des ostéoclastes sont
alors néodifférenciés permettant une première phase de résorption des parois alvéolaires, ainsi que la résorption des séquestres osseux résiduels. Cette phase de résorption initiale est
nécessaire à la mise en place du couplage entre ostéoblastes et ostéoclastes, permettant
l'ostéogénèse.
✦ 2) Différenciation ostéoblastique et ostéogénèse.
Sous l'action de cytokines, le tissu de granulation va progressivement se transformer
en tissu de cicatrisation au pouvoir ostéogénique. La différenciation de cellules ostéogéniques
en ostéoblastes actifs permet la formation d'une matrice ostéoïde. L'ostéogénèse débute à 6-7
jours post-opératoire, au niveau de la partie apicale de l'avéole post-extractionnelle. La
matrice ostéoïde se minéralise sous l'action de la phosphatase alcaline, libérée par les
ostéoblastes et forme un « woven bone ». C'est un tissu osseux non fonctionnel. Il ne présente
pas de trabéculation et nécessite un remodelage afin de devenir fonctionnel. Le « woven
bone » est caractérisé par une organisation anarchique des fibres de collagènes. Il présente
une faible résistance mécanique. La plaie est comblée par un os immature en 38 jours.
✦ 3) Remodelage osseux
Ce tissu osseux immature va subir le stress mécanique extérieur. Soit directement par
l'application extérieure d'une contrainte mécanique sur l'alvéole, ou indirectement par la
transmission des forces subies, par les dents adjacentes à l'édentement. C'est l'intensité de ce
stress extérieur qui va moduler le remodelage osseux. Ce signal est transmis aux cellules
ostéogéniques via les ostéocytes. En effet, les contraintes mécaniques extérieures produisent
un mouvement des fluides intracanaliculaire du réseau ostéocytaire. Les ostéocytes sont les
recepteurs de ces mouvements de fluides, et interagissent avec les ostéoblastes à la surface de
la plaie, à nouveau via le réseau ostéocytaire.
Les ostéoblastes relâchent des cytokines chimiotactique permettant le recrutement de
cellules pré-ostéoclastiques. Puis les ostéoblastes induisent la formation d'ostéoclastes. Ainsi,
des unités fonctionnelles du remodelage sont instaurées. Elles sont composées premièrement
d'ostéoclastes qui vont résorber le « woven bone » puis d'ostéoblastes qui vont permettre la
formation osseuse. Les ostéoblastes libèrent par la suite la phosphatase alcaline permettant le
remodelage secondaire par une minéralisation de la matrice osseuse établie. Les unités fonctionnelles du remodelage formeront les ostéons, qui sont les unités structurelles de l'os
compact. Les ostéoblastes se retrouvant prisonnier de cette néoformation osseuse deviendront
les ostéocytes. La maturation complète de l'os est obtenue après 3 à 4 mois post-extractionnel.
Le niveau osseux régénéré dépend de la hauteur des parois alvéolaires résiduelles. En effet,
elles maintiennent le caillot sanguin qui est à la base de l'ostéogénèse.
Principe d'intégration d'une greffe osseuse autogène d’apposition
Le transfert d'une greffe osseuse du site donneur au site receveur sous-entend l'arrêt
de la micro-circulation au sein du greffon responsable de nécroses cellulaires. Bien que le
greffon contienne des cytokines et des facteurs de croissances responsables de son
ostéoinduction, l'ostéogénèse permettant son intégration est principalement issue du site
receveur. Le traumatisme iatrogène correspondant à la préparation du site receveur et à
l'apposition de la greffe autogène, induit la cascade biologique nécessaire à la cicatrisation
osseuse comme décrite précédemment. Le coagulum constitue donc l'environnement initial du
greffon. Par la suite, le tissu de granulation, richement vascularisé, prend place. A ce niveau,
l'intégration de la greffe prendra deux voies différentes en fonction de la nature de l'os greffé.
Dans le cas d'une greffe d'os spongieux, l'angiogénèse envahira le greffon en 1 à 2
semaines, au sein de ses trabéculations. On y retrouve majoritairement des ostéoblastes, soient
issus du site récepteur, soient ayant survécu à la transplantation. Ils procéderont à l'apposition
d'une matrice ostéoïde à la surface des trabéculations du greffon. Ainsi, l'os transplanté se voit
intégré au site récepteur. Par la suite les ostéoclastes seront activés et procéderont au
remodelage osseux. L'os spongieux transplanté sera ainsi résorbé.
Dans le cas de l'intégration d'une greffe corticale, la revascularisation de l'os
transplanté sera plus longue. Il faudra environ 2 mois pour que l'angiogénèse, provenant du
site récepteur, envahisse la structure compacte de l'os cortical. La revascularisation aura lieu
au sein des canaux haversiens, de la périphérie de la greffe à son centre. On observe ici une
cicatrisation par substitution. En effet, l'apposition de la matrice ostéoïde par les ostéoblastes
devra forcément être précédée par une résorption de l'os greffé. Sa structure compacte
nécessite la création de lacunes de résorption avant que l'ostéogénèse ne puisse avoir lieu
[30].
Une étude menée par Araujo et al. 2002 met en parallèle la cicatrisation par
substitution et la cicatrisation par ostéoconduction. Une greffe autogène et une xénogreffe
d'origine bovine ont été enfouies au niveau mandibulaire postérieur sur des chiens beagles.
Les animaux ont été sacrifiés à six mois et des coupes histologiques ont été réalisées. Aucune
conclusion ne peut être tirée pour une application sur l'homme. Cependant, elle met en valeur
les différences résidant entre ces deux types de cicatrisation osseuse [1] :
On note à droite que l'ostéogénèse se limite à la surface de la xénogreffe en contact
avec le site receveur, et que le greffon maintien son volume. Au contraire, l'intégration de la
greffe autogène à gauche, présente une résorption centripète, mais l'ostéogénèse est plus
importante.
Principe de la Régénération Osseuse Guidée (ROG)
La régénération osseuse guidée permet, grâce à l'utilisation de membranes
résorbables ou non et de matériaux espaceurs, l'augmentation du volume osseux disponible.
Les membranes utilisées pour la régénération osseuse guidée doivent obéir à plusieurs
critères. Ils sont : la biocompatibilité, l’imperméabilité cellulaire, l’intégration par le site receveur, la maniabilité clinique et enfin la capacité à créer l’espace nécessaire à la ROG [26].
Les matériaux espaceurs pourront être : l'os autogène, une allogreffe, une xénogreffe ou un
matériau alloplastique.
Les principes biologiques de la ROG découlent de ceux de la régénération tissulaire
guidée utilisée en parodontologie. Ils reposent sur la compétition des différents types de
cellules qui participent à la cicatrisation d’une plaie parodontale. La régénération du tissu
osseux est réalisable de façon prédictible grâce à l’utilisation de membranes occlusives. Afin
d’établir un environnement favorable aboutissant à la régénération osseuse, il est nécessaire
de protéger le caillot sanguin et d’exclure du site toute cellules non-ostéogéniques.
L’utilisation d’une membrane ainsi que d’un matériau d’espacement permet la conservation
du site à l’écart des cellules conjonctives et épithéliales environnantes [5]. Ainsi, les cellules
ostéogéniques issues du défaut osseux ont la possibilité d’envahir le site à régénérer [38].
Une étude expérimentale sur l’animal souligne la potentialisation d’une ROG menée
à l’aide une membrane et d’un matériau espaceur [36]. Des défauts osseux iatrogènes sont
comblés de quatre façons différentes. Le groupe témoin cicatrise sans aucun traitement. Deux
autres groupes sont équipés soit d’une membrane résorbable, soit d’un matériau espaceur (en
l’occurrence une xénogreffe d’origine bovine). Le dernier groupe reçoit à la fois la membrane
et le matériau espaceur. Les analyses histologiques réalisées 60 jours post-opératoires
montrent une régénération osseuse significativement supérieure dans le dernier groupe.
Conditions de succès de la ROG
Les principes de la ROG doivent être rigoureusement respectés afin d’assurer la
prédictibilité de cette technique [21].
Ils peuvent être résumés en trois points essentiels [3] :
✦ la fermeture primaire du site : la membrane ne doit pas être exposée pendant
toute la phase de cicatrisation osseuse. Il est donc nécessaire que les tissus
mous sus-jacents cicatrisent de façon à recouvrir complètement l’espace à
régénérer [5, 21].
✦ la stabilisation de la membrane : tout micromouvement de la membrane risque
d’entraîner une encapsulation fibreuse, diminuant ainsi la quantité d’os
régénéré [21, 24]. De plus le caillot, qui est le support naturel à l’ossification,
doit rester immobile [3].
✦ la création et le maintien d’un espace clos : la quantité d’os régénéré est
conditionnée par l’espace disponible sous la membrane. Le lambeau doit donc
présenter une fermeture primaire passive. Ainsi, il est possible de minimiser
les forces post-opératoires sous-jacentes au lambeau et d’éviter son
affaissement [5, 21].