Objectif

Développer une matrice (scaffold) biologique qui puisse être moulée de façon à reproduire la géométrie d’un cône de gutta-percha avec précision et qui permette la différenciation de cellules souches mésenchymateuses en ostéoblastes pour être utilisée comme un matériau pour l’endodontie régénérative.

Méthodologie

Une matrice composite collagène/alginate a été coulée dans un moule d’alginate de sodium afin de produire un cône semblable à un cône de gutta-percha. Avant gélification, le cône a été ensemencé avec des cellules souches humaines de la papille apicale (SCAPS) pour évaluer les interactions cellules/matrice. Le tissu reconstruit a été caractérisé après huit jours de culture.
Le module d’élasticité, la densification cellulaire et la différenciation cellulaire ont été évalués. Des t-tests de Student ainsi que le test U de Mann-Whitney ont été réalisés.

Résultats

La méthode de fabrication qui a été développée a permis de reproduire avec précision la forme d’un cône de gutta percha (p=0,31). Les cellules souches qui ont été ensemencées sur cette matrice composite ont pu se répartir, survivre et proliférer (p<0,001). De plus, elles ont pu se différencier en ostéoblastes et produire une matrice extracellulaire osseuse calcifiée (p<0,001). La matrice ensemencée avec des cellules n’a pas montré de contraction significative de forme et de diamètre de pointe après huit jours (p=0.58).

Conclusions

La matrice composite pourrait présenter des bénéfices substantiels en comparaison avec des matériaux synthétiques. Elle pourrait fournir un environnement favorable à la guérison dans le système canalaire compatible avec la régénération endodontique. Elle est donc appropriée pour être évaluée dans de futures études.

Commentaire

Un scaffold est un support utilisé en ingénierie tissulaire pour favoriser la régénération tissulaire.
Différents matériaux sont disponibles (collagène, alginate, polymères ou encore céramiques phospho-calciques) sous différentes formes (gel, billes ou encore éponges) en fonction de l’application recherchée. Une traduction française parfaite n’existe pas pour ce mot. Les plus couramment utilisés sont : squelette, architecture, échafaudage ou encore matrice. Dans un souci de clarté, nous utiliserons le mot matrice dans cette analyse.

Cette étude française, menée par une équipe bordelaise, est particulièrement intéressante car elle s’intéresse à la mise en application clinique de ces techniques de laboratoire pouvant paraître abstraites au premier abord. En effet, elle propose une matrice colonisée par des cellules dont la forme se rapproche d’un cône de gutta-percha, facilement manipulable. Le praticien pourrait ainsi ensemencer le système canalaire après la préparation.Le collagène est souvent utilisé comme matrice car il présente de bonnes propriétés pour l’adhésion et la prolifération cellulaire. Cependant, ses faibles propriétés mécaniques limitent ses indications. Son association avec de l’alginate pour former un composite (collagène/alginate) permet d’augmenter ses propriétés mécaniques sans altérer les propriétés biologiques.La préservation de la vitalité pulpaire est au cœur des préoccupations du praticien, mais en cas d’inflammation pulpaire irréversible ou de nécrose, le traitement endodontique reste souvent une des seules options thérapeutiques. Les méthodes actuelles utilisent des matériaux dont le principal but est d’obturer le système canalaire pour assurer la pérennité du traitement. Des approches plus récentes basées sur des techniques d’ingénierie tissulaire tentent de combler l’endodonte avec un tissu biologique. Deux stratégies existent actuellement. La première consiste à recruter des cellules autologues du patient de la zone apicale vers le canal avec ou sans l’aide de facteurs de croissance (cell homing). Cependant, cette méthode nécessite un apex large pour obtenir suffisamment d’afflux sanguin et ainsi permettre la migration cellulaire. Elle ne semble donc pas adaptée aux dents matures. La seconde est basée sur la thérapie cellulaire qui consiste à apporter des cellules in situ, soit seules, soit sur une matrice.

• La matrice a été obtenue en coulant un mélange de collagène de type I et d’alginate de sodium, gélifié dans un moule ayant la forme d’un cône de gutta-percha 30/100 conicité 4%. Les expériences ont été menées à 1, 8 et 21 jours après le moulage.
• La composition de cet ensemble ‘composite’ a été optimisée pour augmenter ses propriétés mécaniques.
• Les diamètres de pointes des matrices ont été mesurés à J+1 et J+8 afin de contrôler l’évolution de leur forme au cours du temps.
• Les cellules souches utilisées proviennent de la papille apicale de 3^e molaires immatures extraites sur des donneurs.
• Les cellules souches de la papille apicale (SCAPs) ont été sélectionnées par immuno-marquage et caractérisées avant ensemencement.
• La différenciation des cellules souches en ostéoblastes a été mesurée après 3 semaines par des techniques de colorations (rouge d’alizarine, coloration Von Kossa).
• La viabilité des cellules et leur prolifération ont également été mesurées dans la matrice.
• La calcification des matrices a été mesurée à J+21 au rouge d’alizarine.

Les dimensions des pointes des matrices étaient similaires à celle des cônes de gutta-percha ayant servi à la fabrication des moules. La forme des cônes ensemencés était toujours préservée à 8 jours. Le potentiel de différenciation ostéoblastique était visible à J+10 et il était important à J+21. Après 24 heures, les cellules ont commencé à proliférer dans la matrice. A 8 jours, les cellules étaient vivantes et bien fixées à la matrice. Un potentiel important de production d’une matrice minéralisée a été observé à 21 jours. Les auteurs décrivent la mise en place de la matrice ensemencée dans un canal comme étant identique à celle d’un simple cône de gutta-percha.

La thérapie cellulaire appliquée au traitement endodontique par une matrice colonisée a déjà été proposée dans d’autres travaux sans pour autant atteindre le même niveau de reproductibilité de forme et de colonisation cellulaires que dans ce travail. Grâce à l’optimisation de la composition collagène/alginate de la matrice, les auteurs ont pu stabiliser sa morphologie dans le temps, ce qui n’avait pas été réussi avant. D’un point de vue clinique, après la préparation canalaire, la mise en place par une méthode simple d’une matrice colonisée adaptée au canal pourrait favoriser l’adhésion cellulaire aux parois.

Cependant, une des principales limites de cette technique est le manque d’afflux sanguin lors de la mise en place de la matrice colonisée dans un canal vide. En effet, l’absence d’apport de nutriments entraîne la mort des cellules présentes dans la matrice. Ce problème majeur pourrait être résolu par l’apport de cellules endothéliales en complément des SCAPs.

Si ces résultats sont prometteurs in vitro, ils doivent désormais être confirmés in vivo. De plus, le mode de restauration coronaire doit être pris en compte avant d’envisager ce type de traitement endodontique. En effet, la mise en place d’un ancrage radiculaire nécessite généralement un accès au système canalaire sous-jacent. Par ailleurs, les tissus observés dans le système canalaire après un traitement de « revascularisation » sont de type ostéoïde, ce qui semble être le cas dans cette étude. Ce paramètre est d’importance majeure car il augmente la difficulté d’un traitement endodontique conventionnel en cas d’échec de la procédure, de par la présence de nombreuses minéralisations intra-canalaires. L’indication de ces traitements devra donc être bien posée. Cette étude de recherche fondamentale sur un sujet d’actualité fait le lien entre le laboratoire et la pratique clinique, ce qui permet d’entrevoir les possibles thérapeutiques endodontiques du futur.

In vitro assessment of a collagen/alginate composite scaffold for regenerative endodontics
Devillard, M. Rémy, J. Kalisky, JM. Bourget, O. Kérourédan, R. Siadous, R. Bareille, J. Amede-Vilamitjana, O. Chassande et JC. Fricain.
International Endodontic Journal. 2017;50;48-57.
Revue de littérature concernant les scaffolds : Galler et coll. Scaffolds for dental pulp tissue engineering. Advances in Dental Research 2011;23 :333-9

Résumé et analyse : Dr. Lieven Robberecht (Lille), Dr. Thibault Bécavin (Lille), Pr. Etienne DEVEAUX (Lille) Dr. Grégory CARON, Anne Charlotte Flouriot (Paris) – Février 2017