botiss Jason® membrane/botiss collprotect® membrane

Les membranes de collagène en médecine dentaire régénérative

Une étude scientifique par Sascha Böhm et Sandra Wrobel, botiss biomaterials

Les régénérations tissulaires et osseuses guidées (RTG, ROG) sont des techniques bien établies en dentisterie pour l'augmentation de tissus perdus respectivement autour des dents et des implants dentaires(Nyman et al., 1980, Karing et al. 1980, Nyman et al. 1982, Dahlin et al. 1988). Le principe de base de ces méthodes est la mise en place d'une membrane protectrice entre le tissu mou et l'os résiduel afin d'empêcher les cellules épithéliales à prolifération rapide de se propager dans le défaut osseux et de donner de l'espace et du temps pour la migration des cellules de ligament ostéogéniques et parodontales à division lente dans la zone du défaut.

Auteurs : Sascha Böhm & Sandra Wrobel

Dr Sascha Böhm et Dr Sandra Wrobel sont responsables des produits scientifiques chez botiss biomaterials, Berlin/Allemagne.

Produits associés

Introduction

Au cours de l'évolution des techniques de RTG et ROG, différents types de membranes ont été développés. Aujourd'hui, les membranes protectrices disponibles sur le marché pour les procédures de RTG ou de ROG peuvent être divisées en membranes résorbables ou non résorbables. Les membranes non résorbables, qui ont été les premières introduites dans le domaine dentaire, sont principalement fabriquées en titane et polytétrafluoroéthylène (PTFE, PTFE expansé et PTFE dense) et conservent leur intégrité structurelle pendant toute la période de cicatrisation. En dépit de leur utilisation réussie dans de nombreuses indications cliniques, la fermeture primaire des tissus mous pour certains défauts restait difficile et une intervention chirurgicale supplémentaire pour retirer le dispositif était inévitablement nécessaire (Zucchelli et Mounssif 2000, Wang et al. 2000). Au contraire, les membranes résorbables, synthétiques (polyesters aliphatiques) ou naturelles (collagène), sont métabolisées respectivement par hydrolyse ou par une activité enzymatique, et sont donc totalement résorbées après un certain temps, augmentant ainsi le confort du patient.

Jason® membrane et collprotect® membrane

botiss Jason® membrane et botiss collprotect® membrane – deux membranes de collagène disponibles dans la gamme de biomatériaux Straumann - sont fabriquées à partir de collagène de type I et III d'origine porcine. Les deux membranes sont produites dans un processus de nettoyage normalisé à étapes multiples qui supprime tous les composants cellulaires et non collagéniques, tout en conservant la structure native tridimensionnelle, ouverte et poreuse du collagène. De cette manière, des études de tolérance ainsi que des essais cliniques ont démontré leur biocompatibilité (Rothamel et al. 2012, Barbeck et al. 2015, Merli et al. 2015, Panagiotou et al. 2015).

Exigences, type et caractéristiques d'une membrane protectrice

En pratique, une membrane protectrice conçue pour les indications dentaires doit satisfaire les critères suivants : intégration des tissus de l'hôte, biocompatibilité, occlusivité cellulaire, perméabilité pour les nutriments et facilité d'utilisation (Hardwick et al. 1994). Puisque le collagène est une protéine majeure et hautement conservée présente dans les tissus conjonctifs de tous les mammifères, offrant ainsi un niveau élevé d'homologie, différentes membranes de collagène d'origine animale ont été conçues pour les procédures RTG ou ROG. Sur les 28 types de collagène différents qui ont été identifiés chez les vertébrés, le collagène de type I est le membre le plus répandu et le mieux décrit de toute la famille (Shoulders et Raines 2009, Fratzl 2008, Kadler et al. 2007). Chez l'homme, les molécules de collagène représentent environ 30 % de la concentration absolue des protéines corporelles et sont présentes dans tous les tissus et organes tels que la peau, les os, les tendons, etc. Ce sont des protéines importantes impliquées dans de nombreuses activités biologiques, notamment la formation de matrice extracellulaire et de vaisseaux sanguins, l'adhérence et la migration cellulaire, ainsi que la morphogenèse et la réparation tissulaires (Kadler et al. 2007, Sakar et al. 2012). Elles sont présentes sous forme de fibres allongées, elles peuvent former des réseaux, être associées à des fibrilles ou constituer des domaines de collagène transmembranaires (Shoulders and Raines 2010, Fratzl 2008) et donnent de la stabilité et de l'élasticité au tissu grâce à leur remarquable résistance à la traction. Les molécules de collagène sont synthétisées par différentes cellules, telles que les cellules endothéliales (Howard et al. 1976) ou musculaires lisses (Schlumberger et al. 1991), mais surtout par des fibroblastes (Silvapriya et al. 2015).

La dégradation du collagène et sa fonction dans le remodelage tissulaire et la cicatrisation


Des protéases spécifiques (collagénases) régulent le clivage des molécules de collagène. Avec leurs domaines catalytiques caractéristiques, elles sont capables de décomposer la molécule en fragments définis. La dégradation et la biosynthèse du collagène sont des étapes essentielles pour plusieurs processus. Contrairement à d'autres substances ou composés utilisés dans les procédures d'ingénierie tissulaire, les molécules de collagène naturelles sont des biomatériaux très efficaces en raison de leur adaptation rapide aux forces mécaniques et à leur transformation de l'information en signaux biomécaniques, contrôlant ainsi plusieurs événements comme par exemple le remodelage tissulaire ou la cicatrisation (Chang et Buehler 2014). Les molécules de collagène jouent également un rôle majeur dans les réactions hémostatiques. Les plaquettes portent à leur surface des récepteurs spécifiques au collagène et la liaison d'un ligand induit la dégranulation et la coagulation du sang. Par conséquent, le collagène favorise la stabilisation des plaies et pour cette raison, a été largement utilisé comme agent hémostatique et comme pansement biologique en médecine et en pharmacologie (Patino et al. 2002, Nuyttens et al. 2011). En outre, il agit comme facteur chimiotactique pour différents types cellulaires impliqués dans le processus de cicatrisation, y compris les gencives et les fibroblastes de ligament parodontaux (Postlethwaite et al. 1978). Lorsqu'il est exposé à la cavité buccale pendant la période de cicatrisation, le collagène se dégrade rapidement d'une manière non inflammatoire, ce qui rend possible l'utilisation de membranes de collagène, même dans les difficiles procédures par lambeau (Schwarz et al. 2006).

Les membranes de collagène pour RTG/ROG en médecine dentaire

Les membranes de collagène utilisées en médecine dentaire dérivent principalement de tendons, de dermes, de la peau ou de péricardes et sont généralement d'origine bovine ou porcine (Bunyaratavej et al, 2001). Elles peuvent être fabriquées par différentes techniques. En général, la fraction de collagène est d'abord isolée puis purifiée et précipitée par modification de la force ionique, de la valeur de pH ou en augmentant la température suivie d'une étape d'évaporation à l'air. À la fin, le collagène purifié est lyophilisé et stérilisé (Patino 2002).

Le comportement mécanique et le temps de dégradation offrent un panel inégalé d'options de traitement

Même si elles proviennent de la même espèce animale, Jason® membrane et collprotect® membrane diffèrent dans leurs propriétés mécaniques et de résorption, car elles proviennent de différents tissus d'origine porcine. La Jason® membrane dérive du péricarde porcin, un sac de tissu fibreux qui enveloppe le cœur des mammifères. Le péricarde empêche la surexpansion du cœur et contient de petites quantités de liquide séreux, permettant la libre circulation du muscle cardiaque pendant les changements de volume sanguin. Étant donné que le péricarde doit résister aux forces du muscle cardiaque, il a une structure collagénique exceptionnellement dense, qui confère à la membrane une rigidité et une résistance à la déchirure multidirectionnelle et une résistance à la traction. Ainsi, dans les procédures d'augmentation osseuse, la Jason® membrane subit une lente dégradation enzymatique et fournit par conséquent un temps de protection prolongé, ce qui fait de cette membrane la solution appropriée pour le traitement des défauts de taille plus importante, tels que des augmentations de crêtes et des élévations du plancher sinusien avec augmentation latérale supplémentaire. Les défauts osseux étendus nécessitent un temps de cicatrisation prolongé, car la résolution complète du défaut dépend du taux de formation des vaisseaux sanguins et des recrutement de cellules ostéogènes, qui s'effectue des bords vers le centre de la zone du défaut (Schenk et al. 1992). En conclusion, la dimension du défaut détermine au final le temps de protection souhaitée (Zellin et al. 1995). Par conséquent, les défauts de plus petite taille et de taille moyenne, comme des fenestrations ou des lésions parodontales nécessitent une membrane présentant un temps de protection intermédiaire, fourni par la collprotect® membrane qui présente une dégradation plus rapide par rapport à la Jason® membrane. La collprotect® membrane est fabriquée à partir de derme de porc et présente un réseau de collagène ouvert, poreux, mais également dense. Les pores ouverts intrinsèques à la peau d'origine porcine facilitent la migration des vaisseaux sanguins dans la zone du défaut, permettant ainsi une vascularisation rapide du lit de la plaie sous-jacente (Rothamel et al. 2011), tandis que la densité de la membrane maintient une barrière contre la croissance interne de tissu mou. Mis à part leurs différentes performances en tant que barrières mécaniques, la Jason® membrane et la collprotect® membrane diffèrent aussi dans leur épaisseur. La Jason® membrane a une faible épaisseur d'environ 0,2 mm et facilite la manipulation des tissus mous, en particulier dans les biotypes minces. La collprotect® membrane est légèrement plus épaisse (~ 0,4 mm) et peut être le matériau de choix pour une augmentation avec un os autologue ou allogénique. En général, ce genre de greffes est remodelée complètement entre 3 à 4 mois, et ne nécessite donc pas une fonction de protection prolongée. De même, les membranes protectrices présentant des durées de protection intermédiaires, comme collprotect®, sont également adaptées pour le traitement de défauts osseux parodontaux.

Régénération parodontale après un traitement avec des membranes protectrices

Des membranes de collagène résorbables ont été utilisées avec succès pour traiter les lésions parodontales intra-osseuses et les défauts de furcation. Par rapport à une intervention chirurgicale classique par lambeau, un gain moyen de CAL (Clinical Attachment Level) de 1,1 mm à 1,58 mm a été obtenu lorsqu'une membrane protectrice de collagène a été placée entre l'épithélium gingival et le ligament parodontal intact résiduel (Needleman et al. 2002, Needleman et al. 2006,  Stoecklin-Wasmer et al. 2013). En outre, des évaluations systématiques indiquent des résultats  cliniques similaires par rapport aux membranes non résorbables en thérapie parodontale régénérative (Laurell et al. 1998, Parrish et al. 2009), mais sans les inconvénients d'un matériau non résorbable. En raison de leur rigidité, les membranes non résorbables sont sujettes à une perforation des lambeaux et augmentent le risque de déhiscence des tissus mous et d'exposition de la membrane, altérant le processus de régénération et nécessitant finalement le retrait du dispositif (Simion et al. 1994, Gher et al. 1994, Watzinger et al. 2000).

Des membranes pratiques grâce à d'excellentes propriétés de manipulation

En plus de leur comportement mécanique et de dégradation, la Jason® membrane et la collprotect® membrane disposent également d’excellentes propriétés de manipulation et d’applications aux défaut. Les deux matériaux peuvent être appliqués humides ou secs. Dans des conditions sèches, la rigidité relative des membranes permet une pose verticale dans le défaut ou la cavité lors du remplissage avec un matériau de greffe osseuse particulaire. En conséquence, après réhydratation avec une solution saline stérile ou dans du sang, elles deviennent souples et peuvent facilement être placées sur la zone d'augmentation et adaptées aux contours de la surface. Le cas échéant, un repositionnement dans des conditions humides est facilement réalisable sans risque que la membrane se colle à elle-même. Bien que les deux membranes puissent être épinglées, une fixation supplémentaire est inutile dans la plupart des cas en raison de leurs excellentes propriétés d'adhérence. Grâce à son exceptionnelle résistance au déchirement, la Jason® membrane peut même être suturée ou vissée. De même, les deux membranes peuvent facilement être coupées avec des ciseaux ou un scalpel pour s'adapter à la zone du défaut. Les techniques modernes en médecine dentaire visent à la fois à la régénération tissulaire optimale et à la satisfaction des préoccupations esthétiques. Au cours des dernières décennies, il a été démontré que les membranes protectrices en collagène étaient essentielles à la réalisation de ces objectifs. La Jason® membrane et la collprotect® membrane, utilisées dans plus de 300 000 applications dentaires présentent des propriétés de manipulation remarquables, des modèles de dégradation  contrôlés et sont caractérisées par leur excellente biocompatibilité, faisant de ces membranes le choix idéal pour les applications en dentisterie implantaire et parodontologie.