Ciments verres ionomères et matériaux hybrides [23-065-K-10]

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Ciments verres ionomères et matériaux hybrides JJ Lasfargues E Bonte M Goldberg P Jonas H Tassery R é s u m é. Les ciments verres ionomères (CVI) ou ciments polyalkénoates sont des ciments dont le mode de prise est une réaction acide-base dans laquelle les particules de verre aluminosilicique hautement fluorées interagissent avec l’acide polyalkénoïque. Ces matériaux se caractérisent par une libération continue de fluor, une faible cytotoxicité in vivo, et une adhérence spontanée à l’émail et à la dentine qui fait intervenir une couche interfaciale d’échange ionique entre le matériau et son substrat. Le problème majeur de la balance hydrique, qui affecte négativement les propriétés optiques et mécaniques des verres ionomères conventionnels, limite leurs indications aux restaurations à visée temporaire. L’addition de petites quantités de résine à ces ciments a permis de développer un nouveau groupe de matériaux de restauration, les ciments verres ionomères hybrides dont le mode de prise est une photoactivation lumineuse, mais sans altération substantielle de la réaction acide-base. De ce fait, ces matériaux conservent les atouts des CVI conventionnels, une libération de fluor équivalente, une excellente tolérance dentinopulpaire, parodontale et buccale, et ont des qualités supplémentaires, une adhérence et une étanchéité majorées, et une moindre sensibilité hydrique limitant les échecs cliniques. Malgré des propriétés mécaniques intéressantes, ces matériaux ne sont pas recommandés pour les restaurations supportant l’occlusion. Les composites modifiés par polyacides ou compomères se rapprochent des résines composites par la photopolymérisation, le mode d’adhérence impliquant un système adhésif monocomposant. Ne disposant pas du potentiel cariostatique des verres ionomères et demeurant esthétiquement et mécaniquement inférieurs aux composites, les compomères ont un intérêt clinique restreint en tant que matériaux de restauration des dents permanentes. Introduction La fin de ce siècle aura été marquée par un formidable développement des matériaux de restauration dentaire. L’évolution est impressionnante, depuis l’ère de GV Black, marquée par le quasi-monopole des alliages métalliques, d’or et d’amalgame, jusqu’aux années 1990 caractérisées par l’essor des techniques adhésives et le foisonnement de matériaux esthétiques, dont les trois principales familles génériques sont les céramiques, les résines composites et les ciments verres ionomères. Cette évolution des matériaux est le résultat d’une prise de conscience progressive et collective des cliniciens, des chercheurs et des industriels du monde dentaire, de la nécessité de répondre à l’attente et aux besoins réels des patients d’aujourd’hui. Ainsi, si à l’origine le cahier des charges des matériaux était essentiellement fonctionnel, aujourd’hui il comporte plusieurs items, d’égale valeur : le matériau doit permettre de restaurer durablement la forme et la fonction de la dent lésée, ainsi que l’esthétique, il doit favoriser la prévention des lésions récurrentes infectieuses et mécaniques et ne pas engendrer d’effets adverses Jean-Jacques Lasfargues : Professeur des Universités. Eric Bonte : Maître de conférence des Universités. Michel Goldberg : Professeur des Universités. Département d’odontologie conservatrice-endodontie, faculté de chirurgie dentaire, université Paris V, 1, rue Maurice-Arnoux, 92120 Montrouge, France. Pierre Jonas : Praticien, 78350 Jouy-en-Josas France. Hervé Tassery : Assistant des Universités, faculté de chirurgie dentaire, 27, boulevard Jean-Moulin, 13385 Marseille cedex 5, France. Toute référence à cet article doit porter la mention : Lasfargues JJ, Bonte E, Goldberg M, Jonas P et Tassery H. Ciments verres ionomères et matériaux hybrides. Encycl Méd Chir (Elsevier, Paris), Odontologie, 23-065-K-10, 1998, 18 p. sur les structures dentaires, l’organe pulpodentinaire en particulier, sur les tissus péridentaires parodontaux et buccaux, ainsi que sur la santé générale. Si, pour l’essentiel, les matériaux actuels sont sans danger pour l’organisme et permettent une réparation esthétique et fonctionnelle immédiate des pertes de substance dentaire dues à la carie et aux traumas, en revanche la durabilité et la prévention des récidives demeurent les deux points les plus problématiques du cahier des charges. C’est pourquoi les recherches actuelles sont principalement orientées vers la mise au point de matériaux adhésifs et bioactifs, dont la fonction ne serait plus uniquement de combler les pertes de substance, mais aussi de permettre la pérennité de l’unité fonctionnelle dent-restauration : d’une part en augmentant la résistance de la dent aux agressions bactériennes, physicochimiques et mécaniques, et d’autre part en diminuant l’agressivité de l’écosystème environnant. De ce point de vue, et à l’inverse des résines composites ou de la céramique qui sont des matériaux inertes, les ciments verres ionomères, inventés au début des années 1970 par Wilson, peuvent être considérés comme les premiers matériaux de restauration bioactifs mis à la disposition des chirurgiens-dentistes. Le groupe des ciments verres ionomères est un groupe extrêmement mouvant [124, 125] ; il perd régulièrement des représentants tombés en désuétude, par modification des formulations ou par manque de perspectives cliniques, pour s’enrichir de nouveaux produits parfois difficiles à classer et dont les indications cliniques de départ sont mal précisées. Il s’agit là d’une difficulté pour présenter ce groupe de matériaux, et le chapitre proposé ci- après, malgré nos objectifs de rationalisation, aura vraisemblablement, dès sa parution, un caractère daté. En 1998, dans la famille des ciments verres ionomères, dont la dénomination scientifique est ciment polyalkénoate [152] , sont regroupées trois catégories principales de matériaux : – les géniteurs, les ciments polyalkénoates conventionnels communément désignés comme ciments verres ionomères conventionnels, ou CVI ; 23-065-K-10 ENCYCLOPÉDIE MÉDICO-CHIRURGICALE 23-065-K-10 © Elsevier, Paris

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Ciments verres ionomèreset matériaux hybrides

JJ LasfarguesE Bonte

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R é s u m é. – Les ciments verres ionomères (CVI) ou ciments polyalkénoates sont desciments dont le mode de prise est une réaction acide-base dans laquelle les particules deverre aluminosilicique hautement fluorées interagissent avec l’acide polyalkénoïque. Cesmatériaux se caractérisent par une libération continue de fluor, une faible cytotoxicité in vivo,et une adhérence spontanée à l’émail et à la dentine qui fait intervenir une coucheinterfaciale d’échange ionique entre le matériau et son substrat. Le problème majeur de labalance hydrique, qui affecte négativement les propriétés optiques et mécaniques des verresionomères conventionnels, limite leurs indications aux restaurations à visée temporaire.L’addition de petites quantités de résine à ces ciments a permis de développer un nouveaugroupe de matériaux de restauration, les ciments verres ionomères hybrides dont le mode deprise est une photoactivation lumineuse, mais sans altération substantielle de la réactionacide-base. De ce fait, ces matériaux conservent les atouts des CVI conventionnels, unelibération de fluor équivalente, une excellente tolérance dentinopulpaire, parodontale etbuccale, et ont des qualités supplémentaires, une adhérence et une étanchéité majorées, etune moindre sensibilité hydrique limitant les échecs cliniques. Malgré des propriétésmécaniques intéressantes, ces matériaux ne sont pas recommandés pour les restaurationssupportant l’occlusion. Les composites modifiés par polyacides ou compomères serapprochent des résines composites par la photopolymérisation, le mode d’adhérenceimpliquant un système adhésif monocomposant. Ne disposant pas du potentiel cariostatiquedes verres ionomères et demeurant esthétiquement et mécaniquement inférieurs auxcomposites, les compomères ont un intérêt clinique restreint en tant que matériaux derestauration des dents permanentes.

Introduction

La fin de ce siècle aura été marquée par un formidable développement desmatériaux de restauration dentaire. L’évolution est impressionnante, depuisl’ère de GV Black, marquée par le quasi-monopole des alliages métalliques,d’or et d’amalgame, jusqu’aux années 1990 caractérisées par l’essor destechniques adhésives et le foisonnement de matériaux esthétiques, dont lestrois principales familles génériques sont les céramiques, les résinescomposites et les ciments verres ionomères.Cette évolution des matériaux est le résultat d’une prise de conscienceprogressive et collective des cliniciens, des chercheurs et des industriels dumonde dentaire, de la nécessité de répondre à l’attente et aux besoins réelsdes patients d’aujourd’hui.Ainsi, si à l’origine le cahier des charges des matériaux était essentiellementfonctionnel, aujourd’hui il comporte plusieurs items, d’égale valeur : lematériau doit permettre de restaurer durablement la forme et la fonction de ladent lésée, ainsi que l’esthétique, il doit favoriser la prévention des lésionsrécurrentes infectieuses et mécaniques et ne pas engendrer d’effets adverses

Jean-Jacques Lasfargues : Professeur des Universités.Eric Bonte : Maître de conférence des Universités.Michel Goldberg : Professeur des Universités.Département d’odontologie conservatrice-endodontie, faculté de chirurgie dentaire, universitéParis V, 1, rue Maurice-Arnoux, 92120 Montrouge, France.Pierre Jonas : Praticien, 78350 Jouy-en-Josas France.Hervé Tassery : Assistant des Universités, faculté de chirurgie dentaire, 27, boulevardJean-Moulin, 13385 Marseille cedex 5, France.

Toute référence à cet article doit porter la mention : Lasfargues JJ, Bonte E, Goldberg M,Jonas P et Tassery H. Ciments verres ionomères et matériaux hybrides. Encycl Méd Chir(Elsevier, Paris), Odontologie, 23-065-K-10, 1998, 18 p.

sur les structures dentaires, l’organe pulpodentinaire en particulier, sur lestissus péridentaires parodontaux et buccaux, ainsi que sur la santé générale.Si, pour l’essentiel, les matériaux actuels sont sans danger pour l’organismeet permettent une réparation esthétique et fonctionnelle immédiate des pertesde substance dentaire dues à la carie et aux traumas, en revanche la durabilitéet la prévention des récidives demeurent les deux points les plusproblématiques du cahier des charges.C’est pourquoi les recherches actuelles sont principalement orientées vers lamise au point de matériaux adhésifs et bioactifs, dont la fonction ne serait plusuniquement de combler les pertes de substance, mais aussi de permettre lapérennité de l’unité fonctionnelle dent-restauration : d’une part enaugmentant la résistance de la dent aux agressions bactériennes,physicochimiques et mécaniques, et d’autre part en diminuant l’agressivitéde l’écosystème environnant.De ce point de vue, et à l’inverse des résines composites ou de la céramiquequi sont des matériaux inertes, les ciments verres ionomères, inventés audébut des années 1970 par Wilson, peuvent être considérés comme lespremiers matériaux de restauration bioactifs mis à la disposition deschirurgiens-dentistes.Le groupe des ciments verres ionomères est un groupe extrêmementmouvant[124, 125] ; il perd régulièrement des représentants tombés endésuétude, par modification des formulations ou par manque de perspectivescliniques, pour s’enrichir de nouveaux produits parfois difficiles à classer etdont les indications cliniques de départ sont mal précisées. Il s’agit là d’unedifficulté pour présenter ce groupe de matériaux, et le chapitre proposé ci-après, malgré nos objectifs de rationalisation, aura vraisemblablement, dès saparution, un caractère daté.En 1998, dans la famille des ciments verres ionomères, dont la dénominationscientifique est ciment polyalkénoate[152], sont regroupées trois catégoriesprincipales de matériaux :– les géniteurs, les ciments polyalkénoates conventionnels communémentdésignés comme ciments verres ionomères conventionnels, ou CVI ;

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– les descendants directs, les ciments polyalkénoates modifiés par adjonctionde résine (monomères et agent de photopolymérisation), répondant auxtermes usuels de ciments verres ionomères hybrides (ou photopo-lymérisables), ou CVIH ;– les apparentés, qui font partie d’un groupe aux contours flous, lescomposites modifiés. Dans le cadre de cet article, nous n’évoquerons que lescomposites modifiés par polyacides, mis sur le marché sous la dénominationde compomères.

Historique

L’apparition des CVI est le résultat d’une longue expérimentation réalisée àpartir des ciments silicates pour en améliorer les propriétés et les applications.Les ciments silicates sont des matériaux très anciens, dus à Flechter (1873) etSteenbock (1904) remis sur le devant de la scène par Schenbeck en 1968 parincorporation de fluor. C’est au début des années 1960, à la suite d’uneréunion internationale au cours de laquelle Smith pose déjà les concepts de cequi deviendra la dentisterie adhésive, que le gouvernement britannique chargetrois chercheurs, Wilson, Kent et Mac Lean de développer des ciments ayantles avantages des silicates (adhésion et fluor), mais non leurs inconvénients(solubilité, risques de nécroses pulpaires). Dès 1964, Wilson et Kent étudientla cinétique de la réaction de prise des ciments silicates[152]. Le concept de laformation d’un gel de silicate au cours de la réaction de prise présidant audurcissement des ciments silicates était acquis[120]. En revanche, le rôle del’acide était mal établi. On s’orienta vers l’emploi d’acide plus faible quel’acide phosphorique, notamment l’acide tartrique ou pyruvique, à desconcentrations de 35 à 50 %. Après maints essais, la solution d’acidepolyacrylique à 25 % donna des résultats prometteurs concernantl’hydrophilie du matériau malgré des problèmes non résolus concernant letemps de prise et le temps de travail[151]. Et en 1968, Wilson et Kent parvinrentà une nouvelle formulation de la poudre de verre composée de silice,d’alumine, de calcium, de fluorine, de cryolite et de phosphate d’aluminium,au sein de laquelle le rapport alumine/silice permettait de mieux contrôler laréactivité du ciment et sa prise. Sur la base des travaux de Smith[122], Wilsonet son équipe optèrent finalement pour une solution d’acide polyacrylique à40-50 % avec un ratio alumine/silice de 0,57. Sous l’impulsion de Wilson etKent, dès 1970, le premier CVI est commercialisé par la société De Trey sousle nom de Aspat ou alumino-silicate-polyacrylic-acid, afin de le distinguerdes ciments silicates classiques encore largement utilisés à l’époque[154]. Lasaga des CVI pouvait débuter, elle se poursuit de nos jours (tableau I) (fig 1).Les premiers essais cliniques ont été menés par Mac Lean, malgré les défautsde ces premiers ciments, soit un pH de prise acide, un temps de prise trop longet une forte hydrophilie. Une nouvelle formulation est rapidement proposée,par adjonction d’acide tartrique à la solution acide et modification de lapoudre de verre, dénommée G200. Ce nouveau CVI commercialisé sous lenom de Aspa IIt permit des résultats cliniques encourageants, en particulierpour le scellement des puits et fissures[85]. D’emblée, ce matériau présentaitles deux principaux avantages des CVI : une adhésion spontanée aux tissusminéralisés dentaires et une libération de fluorures. Par la suite, d’autresaméliorations de formulation permirent de multiplier les indicationscliniques : ciments de scellement, ciment d’obturation, ciments inter-médiaires (fonds de cavité et bases).Dans le domaine de la restauration, malgré leurs atouts majeurs - adhésionchimique et libération de fluor - les CVI, très insuffisants sur les plansmécanique et esthétique, restèrent très longtemps en retrait des composites.Cependant, l’idée de combiner les avantages respectifs des deux matériauxavait déjà germé, sous la forme d’une proposition clinique innovante, la

technique laminée CVI-composite aujourd’hui popularisée sous le terme detechnique sandwich, dans laquelle le CVI joue le rôle de substitut dentinaireet le composite celui de substitut amélaire[85].Un pas supplémentaire fut accompli en 1988, en exploitant la chimie del’hydroxyéthylméthacrylate (HEMA) pour créer un matériau hybrideCVI/composite, avec, comme attrait principal par rapport au CVIconventionnel, une mise en œuvre facilitée par la maîtrise de l’initiationlumineuse[3]. Grâce aux résultats de recherche de Mitra[89], les premiersverres ionomères bénéficiant de la chimie des résines et de l’apport de laphotopolymérisation, sont commercialisés (Vitrabondt). Ces matériauxcontiennent les composants essentiels des CVI conventionnels et des résinescomposites[20, 28, 157]. L’amélioration de leur manipulation, un pouvoircariostatique identique, des propriétés mécaniques accrues ontconsidérablement élargi le champ d’application de ces ciments qui onttendance à supplanter progressivement les CVI conventionnels. Cependant,la résistance mécanique des CVI modifiés, très inférieure à celle descomposites, représente une barrière infranchissable pour étendre lesindications cliniques des CVIH aux restaurations soumises aux contraintesocclusales. Cette limite conduit en 1995 les industriels à imaginer un nouveauproduit hybride entre le composite et le CVI, mais cette fois-ci à partir ducomposite modifié par polyacides, soit le compomère. Les praticiens, soumisà une forte pression publicitaire en faveur des compomères, furent très attiréspar ce nouveau matériau, essentiellement du fait de sa simplicité demanipulation, à un moment ou l’utilisation des composites atteignait unsommet de complexité du fait de la sophistication extrême des systèmesadhésifs de quatrième génération indispensables à l’utilisation du composite.La recherche sur les compomères se poursuit activement en cette fin de siècle.Mais ce groupe de matériaux, dont la formulation est certainementaméliorable, a des indications encore mal définies, et doit faire ses preuvespour être définitivement validé.

Terminologie et classification (tableaux II, III)

La multiplicité des indications cliniques, la grande variété des produits, dontcertains ont plusieurs usages, ont considérablement entretenu la confusiondans la classification des CVI qui a été abordée de plusieurs façons.

Classification selon l’usage du ciment [87]

Classe I (ou type I) : ciments de scellement prothétique.Classe II (ou type II) : biomatériau d’obturation d’aspect esthétique (type IIa)ou obturation d’aspect métallique (type IIb).Classe III (ou type III) : matériaux intermédiaires (liners/bases) indiquéscomme ciment isolant de fine épaisseur (< 0,5 mm) sous les restaurations, soità prise classique (type IIIa), soit polymérisant à la lumière (type IIIb), et lesciments dits de substitution dentinaire ou de reconstitution interne (type IIIc).Classe IV (ou type IV) : ciment de scellement pour sillons, puits et fissures(sealants).

Classification selon la réaction de prise [156]

Lors du deuxième symposium international sur les verres ionomères(Philadelphie, 1994), Mac Lean, Nicholson et Wilson ont proposé ladéfinition suivante : un CVI est un ciment composé de verres basiques et d’unpolymère acide. La réaction de prise entre les composants s’effectue selon uneréaction acide-base.Cette définition est à la base de la classification par mode de réaction. Ellepermet d’intégrer les CVI modifiés et les composites modifiés :– mode I : réaction acide/base ;– mode II : réaction acide/base doublée d’une polymérisation chimique et/oupar irradiation d’une matrice résineuse ;– mode III : polymérisation chimique ou par irradiation d’une matricerésineuse avec réaction acide/base secondaire.

PoudreLiquide

Acide phosphorique Acide polyacrylique

ZnO Ciments oxyphosphates Ciments polycarboxylates

Ciments silicates Ciments polyalkénoates ouverres ionomères

Verres fluorés alumino-silicique

Tableau I. – Les ciments verres ionomères sont issus de la combinaison d’unepoudre fluorée d’alumine et de silice et d’acide polyacrylique, d’où la dénominationinitiale Aspa.

1 AspaT, premier ciment verreionomère de restauration.

Tableau II. – Classification des ciments verres ionomères selon l’utilisation clinique.

Classification Usage clinique

Type I Ciments de scellement

Type IIa Obturations esthétiques

Type IIb Obturations d’aspect métallique

Type IIIa Liner/base à prise classique ou polymérisant à la lumière

Type IIIb Produits de reconstitution interne

Type IV Ciments de scellement pour puits et fissures

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Classification internationale [34]

Il s’agit de la terminologie et de la classification internationales proposées lorsde la First European Union Conference on Glass-ionomer (Coventry, 14-16mai 1996)[34].Quatre familles de matériaux sont décrites.– Famille I : les CVI conventionnels (ou ionomères de verre ou ionomèresde verre à réaction de durcissement conventionnel).Les caractéristiques de cette famille sont :— composition de base : un verre réactif, un polymère acide, de l’eau ;— réaction de durcissement : réaction acide-base uniquement, sans réactionde photopolymérisation.– Famille II : les CIVH (ou ionomères de verre de résine de synthèse).Les caractéristiques de cette famille sont :— composition de base : un verre réactif, un polymère acide modifié ou non,de l’eau, des monomères et initiateurs ;— réaction de durcissement : réaction acide-base + réaction depolymérisation chimique et/ou par illumination (la photopolymérisationn’intervient pas pour toutes les formulations).– Famille III : les compomères ou composites modifiés par polyacides.Les caractéristiques de cette famille sont :— composition de base : un verre réactif, un monomère acide, des initiateurset autres monomères ;— réaction de durcissement : photopolymérisation.La réaction acide-base est présente, mais se manifeste très lentement,secondairement à la prise et ne contribue pas à la structure du ciment.– Famille IV : les autres composites modifiés.Les caractéristiques de cette famille sont :— composition de base : résine de synthèse renforcée d’un verre réactiflibérant du fluor ;— réaction de prise : photopolymérisation.Dans cette nouvelle classification, on retrouve pour chaque famille, pour toutou partie, les quatre types de CVI proposés par Mac Lean en 1991. En fait, ilexiste désormais un continuum de matériau (fig 2) entre deux pôles opposés :les CVI où prédomine la réaction acide-base et les composites où prédominela polymérisation vinylique des acrylates[47, 61]. Un matériau proche du pôleCVI présentera une moindre rétraction lors du durcissement, une réserve defluor mobilisable importante et une adhérence spontanée sans interpositiond’adhésif dentinaire. Un matériau proche du pôle composite présentera unerétraction lors de la polymérisation, une réserve de fluor mobilisable moinsimportante et une adhérence nécessitant un traitement de surface etl’interposition d’adhésif dentinaire.

Ciments verres ionomères conventionnels

Définition

Un ciment polyalkénoate ou CVI est un ciment obtenu par le mélangepoudre/liquide en milieu aqueux d’un verre réactif (base) et d’un polymèreacide (acide), et dont le mécanisme de prise ou durcissement, est une réactionacide-base(fig 3, 4).

Par rapport aux autres matériaux de restauration esthétique, les CVIconventionnels présentent deux avantages essentiels : une adhésionintrinsèque aux tissus dentaires et la faculté de libérer des ions fluorés à longterme, ce qui leur confère un certain potentiel cariostatique. Ils sont parailleurs biocompatibles. Leurs propriétés physiques et leur potentielesthétique sont inférieurs à ceux des résines composites, du fait d’une faibleaptitude au polissage.

Composition et réaction de prise

Composition de la poudre

C’est un fluoroaluminosilicate de verre constitué d’alumine (Al2O3), desilice (SiO2) et de fluorite (CaF2). Les deux principaux verres sont le SiO2-Al2O3-CaO et le SiO2-Al2O-CaF2, dont dérivent tous les autres verres[68].Le rapport alumine/silice est de l’ordre 1/1,7 avec une teneur en fluorurespouvant aller jusqu’à 23 %[123]. Wilson et Kent utilisèrent à l’origine unverre qui contenait en plus du phosphate d’aluminium et unaluminofluorure de sodium[154].

Ces composants de base sont frittés à 1 100-1 500 °C afin d’obtenir une pâtede verre fluoroaluminosilicate durcissant après refroidissement à l’eau. Ceverre est ensuite moulu en fine poudre dont la granulométrie varie en fonctionde l’utilisation clinique recherchée :– particules allant jusqu’à 50µm pour les matériaux de restauration ;– particules plus fines d’environ 15µm pour les ciments de scellement.

Le verre ainsi obtenu a une structure amorphe avec une médiocre transluciditéet requiert l’adjonction d’autres composants pour permettre son usageclinique. Le fluor, dans le cadre du thermocyclage, diminue sensiblement lepoint de fusion de la pâte de verre.

Les propriétés du ciment formé sont déterminées par le rapport SiO2/Al2O3qui représente la balance acide/base de ces verres. Le ciment se forme à partird’un rapport inférieur à 3. Le meilleur rapport est voisin de 2, la vitesse deprise augmentant lorsque le rapport diminue en deçà de 2.

Dans le but d’abaisser l’hydrophilie de ces ciments, les particules de verresont traitées à l’acide chlorhydrique afin de diminuer la teneur en calcium dela couche externe sur une épaisseur de 10 à 100µm. Ce traitement augmentele temps de travail[123].

Tableau III. – Classification internationale officielle des ciments verres ionomères(CVI).

Familles Composition de base Réactionde durcissement

CVI ou ionomères de verreà réaction de durcissementconventionnel

un verre réactifun polymère acidede l’eau

acide-base uniquementsans réaction de photo-polymérisation

CVIH ou ionomères deverre modifiés par unerésine de synthèse

un verre réactifun polymère acide modifiéou nonde l’eaudes monomèreset initiateurs

acide-base + réaction depolymérisation chimiqueet/ou par irradiation(la photopolymérisationn’intervient pas pour toutesles formulations)

Compomères oucomposites modifiés parpolyacides

un verre réactifun monomère acidedes initiateurs et autresmonomères

photopolymérisationla réaction acide-base estprésente, mais se mani-feste très lentement,secondairement à la priseet ne contribue pas à lastructure du ciment

Autres compomèresou autres compositesmodifiés

résine de synthèserenforcée d’un verre réactiflibérant du fluor

photopolymérisation

CVIHCVI

Composition :

Propriétés physicochimiques :

100 %réaction

acide-base

100 %réactionvinylique

CompositesCompomères

+ Adhérence chimique -- Adhérence mécanique +- Contraction de prise ++ Expansion hydrique -+ Comportement élastique -- Résistance à l'usure +- Résistance mécanique ++ Libération de fluorure -- Esthétique +

2 Continuum verres ionomères-résines composites.Pôle CVI : prédominance de la réaction acide-base.Pôle composite : prédominance de la polymérisation vinylique des acrylates.Un matériau proche du pôle CVI présentera : une moindre rétraction lors du durcissement,une réserve de fluor mobilisable importante et une adhérence spontanée sans interpositiond’adhésif dentinaire.Un matériau proche du pôle composite présentera : une rétraction lors de la polymérisation,une réserve de fluor mobilisable moins importante, une adhérence nécessitant un traitementde surface et l’interposition d’adhésif dentinaire.

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La transparence, ou opalescence, de ces verres varie en fonction de la teneuren cristalline (alumine ou fluorine) tandis que la radio-opacité est majorée parl’adjonction de baryum, de strontium ou de lanthane[115]. La teinte est obtenuepar l’adjonction de pigments ou oxydes métalliques.Dans le cas particulier des verres cermets (type IIb), la poudre est obtenue parfrittage de particules de verre et de particules d’argent ou de titane. Cetteincorporation de particules métalliques (fig 5) est sensée augmenter larésistance mécanique du ionomère de verre[82]. Bien qu’étayée par desrésultats positifs in vitro, cette amélioration mécanique n’a pu être confirméedans l’utilisation clinique de ces verres cermets.

Composition du liquideLe liquide est un polyélectrolyte acide de type polyalkénoïque. Ce polyacideest essentiellement composé d’acides organiques, homopolymères oucopolymères d’acides non saturés mono-, di-, tricarboxyliques, dont lesprincipaux représentants sont les acides acrylique et itaconique. Il existe ungrand nombre d’homo- et copolymères des acides acrylique, maléique ouitaconique et différentes configurations : forme ionisée en solution aqueuseou forme déshydratée incorporée à la poudre, le liquide de mélange étant alorsde l’eau. La concentration en acide polyalkénoïque est de l’ordre de 40 à50 %. Elle est responsable de la gélification du système ionomère : l’acidepolyacrylique possède une succession de groupes COOH (sous formeionisée : COO-) qui sont les sites réactifs de la réaction de prise.La résistance mécanique du CVI (rupture, solidité, érosion, cisaillement) etsa viscosité augmentent avec la masse moléculaire de l’acide, aux dépens del’aptitude au mélange et au malaxage[26]. Les formes lyophilisées ontl’avantage de mélanger la poudre et l’acide avec de l’eau dont la faibleviscosité permet de majorer la masse moléculaire de l’acide jusqu’à75 000[34]. Des acides polyalkénoïques tels que des acides maléique et3-butène-1, 2, 3-tricarboxylique (formation de copolymères) sont rajoutéspour majorer la réactivité du produit et améliorer l’aptitude au mélange[123].Un autre acide, l’acide tartrique (10 %) est souvent rajouté pour augmenter letemps de travail et diminuer le temps de prise. L’élution des ions métalliqueset la formation des complexes sont facilitées tandis que l’ionisation deschaînes polyalkénoïques est inhibée[34].

Réaction de priseLe principe est une réaction acide/base. Les protons H+ libérés de l’acideorganique attaquent la surface des particules d’aluminofluorosilicates deverre libérant des cations Ca, Al, Si chargés positivement et des anions F

chargés négativement. Dans un premier temps, les ions calcium secomplexent avec les groupes R-COO- de l’acide organique pour former ungel soluble. Secondairement, les autres cations, par fixation directe ou parcompétition avec les ions Ca2+ déjà fixés, complètent la formation de cettematrice qui devient insoluble (fig 6). Les particules de verres restantesforment l’assise mécanique du gel insoluble.

La réaction de prise entraîne une contraction de l’ordre de 2 %, à l’origine decontraintes internes pouvant générer des microfissures. En début de prise,l’adhérence du matériau aux parois dentinaires est supérieure aux contraintesinternes, ce qui augmente les risques de craquelures. Le phénomène est enpartie compensé par une absorption d’eau d’origine dentinopulpaire, ce quisecondairement « gonfle » le matériau. Cette expansion hygroscopique peuts’apparenter à un mécanisme d’autoréparation[32].

La cinétique de prise et la maturation secondaire du matériau se déroulent parétapes :

– attaque et dissolution du verre par les protons H+ avec libération des cationsCa2+, AL3+, Na+ et des anions F- ;

– migration des ions et formation d’un gel soluble de polyalkénoate decalcium ;

– compétition et précipitation avec les autres ions métalliques pour former,avec le gel de silice, une structure insoluble ;

– déplacement interne d’ions dans le gel et absorption d’eau, conduisant à lapersistance d’une configuration lacunaire compensant la rétraction de prise.

La présence des fluorures, libérés lors de l’attaque des particules de verre,réduit la formation des polyalkénoates d’aluminium et des fluorites, ce quiaugmente le temps de travail, tout comme l’addition d’acide tartrique, et offrel’avantage de ne pas diminuer la translucidité du matériau.

Le ciment durci forme un système composite très complexe liant les particulesde verre partiellement dégradées à l’hydrogel polyacrylique de silice. Lacohésion de l’ensemble est modeste et fonction des liaisons croisées ioniques,des ponts « hydrogènes », et de l’enchevêtrement des chaînes moléculaires(fig 7).

Propriétés (tableau IV)

Propriétés mécaniques

Les études disponibles mettent en évidence une grande dispersion desdonnées en fonction de la nature et du stade de maturation desmatériaux[16, 17]. Les propriétés dépendent de la composition chimique, de lamicrostructure du verre, du polyacide (nature, composition, poids

3 Microstructure de base des CVI conven-tionnels. 1. Particule de verre ; 2. matrice poly-alkénoate ; 3. couche de gel de silice.4 Microstructure d’un CVI conventionnel(microscope électronique à balayage [MEB ×2 000]) : observer la variabilité des charges desilicate.

1

3

2

3 4

5 Microstructure d’un CVI conventionnel avec adjonction de particules d’argent (KetacSilverT) (MEB × 2 000).

Noyaude verre

Sel de polyalkénoatede calcium et d'aluminium

+ gel de siliceIons fluorure, sodium,aluminium, calcium

Acide polyalkénoïque

PolyanionsIons H+

6 Schématisation de la réaction de prise des CVI conventionnels.

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moléculaire), du rapport poudre-liquide. Elles sont affectées aussi par labalance hydrique (fig 8), lors de la mise en place du ciment jusqu’à samaturation, et évoluent selon le vieillissement de la restauration.Le problème de la balance hydrique des CVI est particulièrement importantlors de la réaction de prise initiale du ciment : une exposition prononcée à l’airengendrera une contraction du matériau et des craquelures (fig 9), tandisqu’une contamination précoce à l’eau exercera un effet érosif conduisant à ladétérioration des propriétés physiques et mécaniques. Pour prévenir ces effetsadverses susceptibles d’affecter le CVI pendant sa maturation, il convient deprotéger sa surface par un vernis ou une résine photopolymérisable et dedifférer le polissage de 48 heures[16, 157, 158].La résistance à la compression est de l’ordre de 150 MPa, à la traction après24 heures d’environ 12-15 MPa, à la flexion après 24 heures de30 MPa[114, 123]. Certains CVI récents, dits condensables (Fuji IX GPt, Hy-denset) dont le rapport poudre/liquide a été augmenté (3,6 g/1 g, pour FujiIX t) peuvent atteindre des valeurs plus élevées de résistance à lacompression, jusqu’à 250 MPa après 1 mois. Mais globalement, les propriétésmécaniques des CVI sont nettement inférieures à celles des amalgames et descomposites, ce qui influera sur leurs indications cliniques. La structureporeuse des CVI, qui présente des discontinuités et des différences de duretéimportantes entre la charge et la matrice, est responsable du fort potentiel dedégradation de ces matériaux, en particulier lorsqu’ils sont soumis auxcontraintes occlusales et aux processus érosifs[25, 27]. Ainsi, l’inconvénientmajeur des CVI est leur faible résistance à l’attrition, à la traction, à la flexion

et à la compression. Si cet inconvénient peut être acceptable lorsque lematériau est utilisé comme ciment intermédiaire (liner/base), ou en matériaud’obturation temporaire, il devient inacceptable lorsqu’il s’agit de réaliser desrestaurations fonctionnelles définitives, ce qui explique l’abandon progressifdes CVI traditionnels dans ce type d’indication au profit des matériaux plusrésistants.

Adhérence à l’émail et à la dentine

Du fait de leur structure polyélectrolyte, les CVI adhèrent spontanément auxphases organiques[3] et minérales[156] de l’émail et de la dentine (fig 10). Laliaison avec les tissus dentaires est essentiellement de nature chimique plutôtque micromécanique[156] et met en jeu des liaisons ioniques et hydrogènes[3].L’adhérence implique une liaison avec l’apatite, de ce fait elle est plusimportante avec l’émail qu’avec la dentine. Le processus est un échangedynamique d’ions phosphate et calcium entre le polyacrylate etl’hydroxyapatite de l’émail ou de la dentine. Il en résulte une interfaceparticulière sous forme d’une couche intermédiaire d’échange ionique. Laconfiguration moléculaire du polyacide contrôle l’adhésion plus ou moinsprononcée. La force d’adhérence à l’interface ciment-substrat est en généralplus élevée que la force cohésive du ciment, on observera donc en cas detensions excessives des fractures du matériau plutôt que des décollements.Selon les matériaux, les valeurs d’adhérence varient de 2,6 à 9,6 MPa pourl’émail et de 1,1 à 4,5 MPa pour la dentine, taillée mais non traitée[156]. Lamajorité des auteurs recommandent d’appliquer de l’acide polyacrylique à25 % ou à 10 % durant 15 secondes sur la dentine afin de majorer l’adhésionet la pérennité des obturations[48, 96, 147]. Ce prétraitement acide réduitl’énergie de surface et augmente la mouillabilité majorant le contactinterfacial et permet des valeurs d’adhérence moyennes à la dentine de l’ordrede 5± 2 MPa. Bien que son effet soit discuté[110], ce conditionnementdentinaire est recommandé et ne nécessite pas l’interposition ultérieure d’unprimaire et/ou d’un adhésif, à l’inverse des compomères et composites. Pourfavoriser l’adhérence et l’étanchéité, le CVI doit être placé sur une dentine

Chaînemoléculaire

Al 3+

Ca 2+

F-

7 Formation des chaînes moléculaires lors de la réaction acide-base.

Tableau IV. – Propriétés physiques comparées des CVI conventionnels, des CVIHet des compomères (valeurs moyennes indicatives).

Propriétés physiqueset chimiques

CVIconventionnels CVIH Compomères

Résistance à lacompression (MPa)

100-150 100-200 250-350

Résistance à la traction(MPa)

15-17 20-40 35-40

Résistance à la flexion(MPa)

20-30 30-60 90-125

Résistance à la tensiondiamétrale (MPa)

- 40 50-70

Module d’élasticité (MPa) 20 000 16 000 7 000-9 000

Contraction volumétrique(%)

3 3 2,5

Absorption d’eau (mg/cm3) - - 6,5 (24 heures)

Résistance à l’usure envolume perdu (µm)

- 40 à 100 20 à 35

Dureté Vickers (MPa) 1 100 980 650

Limite de fatigue en flexion(MPa)

- 5 320 6 720

Radio opacité (%) 60-70 60-70 41

Libération de fluor (µg/g) 700 420 250-450

Rugosité de surface aprèspolissage (µm)

0,29 0,35 0,2

Diamètre des charges (µm) 12,5 1,8-5 0,8-2

Adhérence à l’émail en MPa(* conditionneur)

4-5 5-12* 8-17*

Adhérence à la dentine MPa(* conditionneur)

4-5 3-8* 8-17*

Coefficient d’expansionthermique (ppm/oC)

4,9 13,4 12-40

Ciments verresionomères

conventionnels

Ciments verresionomèreshybrides

Absorptionhydrique (24 heures)

Perte hydrique(6 mois)

H2O

H2O

H2O

H2O

A

B

8 Balance hydrique : les CVI conventionnels sont hautement sensibles à l’hydratationinitiale et à la déshydratation, qui favorisent les craquelures, alors que les CVIH sont peuconcernés par ce problème (d’après [96]).

9 Craquelures liées à la déshydratation du CVI.

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humide (il est possible de laisser l’acide polyacrylique in situ) et être tenu àl’abri de la salive durant sa prise, l’hydratation précoce entraînant unedétérioration. Dans les conditions optimales de manipulation, l’adaptation estquasi parfaite avec des valeurs de hiatus très faibles (fig 11).Les CVI possèdent un coefficient d’expansion thermique voisin de celui de lastructure dentaire et une faible contraction de prise, ce qui leur confère unebonne aptitude au scellement marginal, un faible taux de micro-infiltrations àl’interface dent-restauration et un taux élevé de rétention[98, 100], malgré desvaleurs d’adhérence modestes, très inférieures à celles des adhésifsdentinaires. L’obtention d’un joint permanent est possible. Dans plusieursétudes in vitro, le joint reste efficace contre la diffusion de marqueursradioactifs pendant au moins 1 an[52].Les caractéristiques physicochimiques favorables des CVI contribuent àlimiter au plan clinique les sensibilités postopératoires, dont l’origine sont lesinfiltrations bactériennes et l’effet de pompage des liquides

intracanaliculaires, sous réserve de ne pas trop hydrater ou déshydrater lematériau[48]. Ces caractéristiques justifient également leur utilisation commelinersou bases sous des matériaux comme l’amalgame ou les composites[84].L’adhérence immédiate du CVI permet en particulier de compenserpartiellement la rétraction du composite dans les restaurations« sandwiches ».L’adhérence du composite au verre ionomère est faible, quelle que soit lastructure du composite (hybride ou microchargé). Il a été tantôt conseillé etdéconseillé de mordancer le verre[57, 127]ou d’appliquer une couche d’adhésifentre les deux matériaux[162]. En fait, l’adhésion entre les deux matériaux estrendue difficile par la faible résistance à la flexion du ionomère et l’absencede phase non polymérisée (absence de radicaux libres) en surface duionomère. Cette faible adhérence nuit à la cohésion des restaurations« sandwiches », qui sont de ce fait moins indiquées lorsque le nombre deparois dentaires résiduelles est insuffisant pour contenir la restauration.

Libération de fluorures et effet cariostatique

Il est communément admis que les CVI libèrent des fluorures lorsqu’ils sontexposés à l’environnement oral, qu’ils favorisent la reminéralisation destissus durs au contact desquels ils sont placés, et qu’ils exercent un effetantibactérien cariostatique[35, 38, 43, 97, 109, 118, 128, 133, 134, 140, 145, 146].Cependant, l’importance et la cinétique de cette libération de fluor dans letemps dépendent de nombreux facteurs[24] ; le mécanisme et l’efficacité réellede cette libération de fluor dans la prévention des récidives carieuses fontl’objet de controverses[93, 160].Le processus de libération du fluor n’est pas encore complètement élucidé.Trois mécanismes entrent en jeu[72, 139] :– le lavage précoce de la surface et le relargage de fluor à partir des fissures etcraquelures intervenant dès la mise en place de la restauration ;– la diffusion secondaire du fluor dans la masse ;– l’érosion superficielle ultérieure à l’origine d’une lyse de la matricepolyacrylate, liée à la fonction.La quantité de fluor libérée varie selon les matériaux, mais la cinétique est àpeu près constante : l’essentiel est libéré sous 24/48 heures[35]. Après ce rejetinitial important, la quantité de fluor libérée décroît substantiellement etprogressivement en fonction du temps. Elle persiste à long terme mais à unfaible taux[35, 36, 58, 96, 109, 136].La libération de fluorures est gouvernée par un grand nombre de variables,qui sont autant de facteurs intrinsèques et extrinsèques. Les facteursintrinsèques sont la composition du ciment, le rapport poudre/liquide, letemps de trituration et la température, la taille des particules, la porosité dumatériau, la nature de la surface et sa protection. Les facteurs extrinsèquessont liés au pouvoir de dissolution du milieu : pH, température, composition,activité bactérienne[34, 88]. Le fluor libéré ne correspond qu’à une faible partdu fluor total du ciment, environ 4,5 %[153]. Cette libération des ions fluor (etsodium) ne s’accompagne pas d’une dégradation du matériau cliniquementobjectivable[35, 36]. Les CVI peuvent se recharger en incorporant des fluoruresprovenant des applications topiques (vernis, gel), des pâtes dentifrices et desbains de bouche (fig 12). De ce fait, il sont considérés comme un réservoir quimaintient une libération lente et constante de fluor dans leurenvironnement[43, 136].Trois hypothèses sont avancées pour expliquer le pouvoir cariostatique dufluor :– l’inhibition du métabolisme bactérien ;– l’augmentation de la résistance à la dissolution des tissus dentaires ;– le pouvoir de reminéralisation des tissus déminéralisés.L’action du fluor sur les bactéries cariogéniques, tels lesStreptococcus (S)mutans,est liée au pH du milieu[104]. À pH neutre, la molécule de fluor estsous forme ionisée et donc incapable de pénétrer la bactérie. À pH 5, lamolécule de fluor pénètre dans la bactérie pour se fixer sur une enzyme ducycle de Krebs, l’énolase, et la bloquer. À pH 7, il faut 12 000 ppm de fluorpour inhiber les streptocoques, il ne faut que 5 ppm à pH 5. Cette actioninhibitrice du fluor sur la vie et le métabolisme des bactéries acidogéniquespermet de diminuer le risque carieux. Cependant, l’activité antibactériennedes CVI dépend du profil de la libération fluorée par le matériau[131, 132, 144].Elle est donc temporaire et variable selon la nature du CVI et l’âge de larestauration. En plus de cet impact direct sur le métabolisme bactérien, lesfluorures réduisent l’énergie de surface et rendent plus difficile la colonisationpar la plaque bactérienne[34, 69, 123, 157].Il est établi que les fluorures topiques non seulement préviennent ledéveloppement des lésions de l’émail mais reminéralisent les lésions initiales.Cette propriété des fluorures est mise à profit dans le cas des CVI pour laprévention des récidives carieuses. In vitro, les CVI, en libérant du fluor,contribuent à la reminéralisation des lésions initiales de l’émail et à laformation d’une couche dentinaire intermédiaire riche enfluorocarbonatoapatites moins solubles dans les acides[15]. Le risque derécidive de carie au niveau des bords des obturations CVI s’en trouve réduit

Verre

NH2 _ H _ CO2

CO2 _ X _ CO2

---

PO4 _ CO2

-2-

X=Mg2+, Ca2+, Zn2+

Verre

Ca2+ _ CO2-

Phase organique-collagènetype 1

Phase minérale(émail-dentine)

Acide-R-C = O- + Ca2+ dentineAcide-R-C = O- + Ca2+ VIColl-R-C = O- + Ca2+ VI

Acide-R-C = O-OH-R-Coll

10 Liaisons ioniques et hydrogènes des CVI à la phase organique et minérale.

11 Adaptation d’une obturation par CVI conventionnel (A) : hiatus de 0 à 4 µm à l’émail etde 2 à 10 µm à la dentine. Le hiatus est peu modifié après thermocyclage (B) (4 à 15 µm)(MO × 115 ; 1 mm = 9 µm).

A

B

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(fig 13). Pour démontrer le pouvoir de reminéralisation des CVI, Ten Cate etVan Duinen[140] utilisent des disques de dentine bovine porteurs de lésionscarieuses simulées, induites par un milieu agressif. Ces disques sont obturésà l’aide de CVI, composite et amalgame, avant d’être placés in situ dansl’environnement oral de patients volontaires. Les auteurs montrent, après12 semaines, un mécanisme d’hyperminéralisation des tissus minéralisés àproximité des obturations aux ionomères de verres (50 % à 300µm). Cemécanisme décroît en profondeur et semble dépendre d’autres ions comme lesilicium, promoteur de la croissance du cristal. Dans les mêmes conditions,les lésions dentinaires expérimentales au contact des amalgames et descomposites continuaient à se déminéraliser. Ce résultat est corroboré parl’étude récente d’Eickholz et al[38]. Ces auteurs, utilisant un modèle demolaires humaines et d’obturations tunnel in vitro, montrent que la présencedu CVI, in situ en position interne sous l’émail, inhibe significativement laprogression des déminéralisations induites par l’application de gel acide surles surfaces proximales alors que les déminéralisations se poursuivent dans ladentine en l’absence du CVI. In vivo, Wood et al[161] trouvent moins de cariesrécurrentes adjacentes aux obturations CVI par rapport aux obturationsamalgames chez des patients irradiés présentant des xérostomies. Powell etal [113] trouvent moins de récidives de caries autour des restaurations CVI(3 %), qu’autour des restaurations composites (10 %) après 3 ans. L’ensemblede ces travaux tend à confirmer le rôle carioprotecteur des CVI et leur aptitudeà inhiber les caries récurrentes. A contrario, deux études récentes de Mjör[93]

et Wilson et al[160] indiquent que la cause première de remplacement desrestaurations CVI est la carie récurrente. Ces études présentent plusieurs biaisméthodologiques et doivent faire l’objet de vérifications. Elles révèlentcependant la nécessité d’évaluations cliniques standardisées pour vérifier invivo le pouvoir cariostatique réel des CVI largement établi in vitro.

Biocompatibilité dentinopulpaire

Le comportement acide des CVI a longtemps été à l’origine d’une mauvaiseréputation de ces matériaux en matière de biocompatibilité : Smith etRuse[126] ont focalisé l’attention sur l’acidité initiale des CVI : au moment dumalaxage, le pH de la plupart des CVI varie de 0,9 à 2,2. Après 5 minutes, lepH varie de 1,8 à 3,5.Après 60 minutes, le pH varie de 3,8 à 5,1 et se stabiliseà 24 heures autour de 5,35/6,2. En fait, il est aujourd’hui démontré que lapulpe peut cicatriser même en milieu acide, à condition d’être à l’abri de touteinfiltration bactérienne[11, 23, 149].La biocompatibilité des CVI a fait l’objet de nombreuses études in vitro et invivo, parfois contradictoires, et dont les résultats sont très variables enfonction des matériaux et des protocoles.

Cytotoxicité in vitro

Müller et al [99], en 1990, ont testé la multiplication cellulaire de fibroblastesde lapin utilisés en guise de cellules pulpaires mises au contact de CVI. Danscette étude, Ketac Cemt, Ketac Silvert et GlasIonomer Base Cementt ontmontré par l’intermédiaire de ces tests qu’ils sont les matériaux les plusbiocompatibles dans ces conditions d’expérimentation. Le retard observédans la multiplication cellulaire était pour ces matériaux entièrementcompensé dans le laps de temps qui suivait. De plus, presque toutes lescultures sur Ketac Cemt, Ketac Silvert et GlasIonomer Base Cementtmontraient des cellules vivantes adhérant aux matériaux après chaque période

d’incubation testée, et aucun effet cytopathique significatif n’était observépendant l’étude. Dans la même étude, à l’opposé, les autres CVI testés (FujiII Ft, Ionobondt, Meront, Core Zionomer Kitt) exerçaient des effetscytotoxiques prononcés sur les cultures cellulaires.Par comparaison, lesliners résineux à base d’hydroxyde de calcium (KerrLifet, Dycalt), présentent de légers effet cytotoxiques, toutefois, lacroissance cellulaire reste présente, ainsi que l’adhésion, et il n’y a pasd’altération morphologique significative.Au contraire, tous les CVI réduisentle nombre de cellules vivantes et entraînent de nombreuses dégénérescences

Obturation 3 mois 2 moisMois

[F] mg/cm2

Applicationtopiquede fluor

[F-]c =1 000/2 500

mg/cm2

Libération moyennede fluor cumuléependant 3 mois

12 Diagramme représentant la cinétique de la libération de fluor en fonction du temps.Pendant les 3 premiers mois suivant la mise en place de l’obturation, une quantité importantede fluor est libérée. Puis celle-ci se stabilise à un niveau plus bas. Le CVI peut, comme unepile, réincorporer du fluor provenant des dentifrices, gels ou bains de bouche et le libérerlentement.

13 Représentation schématique de l’activité cariostatique des CVI par comparaison avecles composites.

A1, A2. Accumulation de plaque et déminéralisation initiale de l’émail amorcée parl’acidification de la plaque.B1. Réduction de l’énergie de surface par le fluor et moindre adhérence de la plaque.Augmentation de la résistance à la dissolution acide de l’émail par incorporation defluor.B2. Effet cariostatique : inhibition du métabolisme bactérien par la diffusion à pH acidedes molécules HF.B3. Mode d’action du fluor sur la bactérie.C1. Lésion initiale de l’émail.C2. Reminéralisation et réversion des lésions initiales par apport continu du fluorlorsque la plaque est éliminée par le brossage.

A

CVI Émail CVI Émail

C1 C2

DentifriceBains

de bouchefluorés

Salive

Risquecarieuxélevé :

déminéralisation

F-

PO4 Ca

B

C

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cellulaires. De plus, l’adhésion après 9 jours n’existe plus. Ce comportementcellulaire est probablement dû à la libération dans le milieu de culture desdifférents composants des CVI : ces composants sont alors capables de tuerles cellules quand les concentrations deviennent trop élevées[99]. La réactioncytotoxique n’est pas due au pH comme le suggéraient Smith et Ruse[126] etKawara et al[67] : les valeurs de pH avant et après l’ensemencement descellules restent entre 7,2 et 7,5, ce qui est optimal pour la croissance cellulaireen culture. Bien que les matériaux aient durci pendant 48 heures, la diffusionde substances cytotoxiques de certains produits dans le milieu de culture estprincipalement en cause.Un autre test[101] réalisé sur cellules pulpaires humaines avec le CVI Fuji IItsouligne l’effet cytotoxique du produit, caractérisé par la diminutionconstante de la croissance cellulaire, l’absence des cellules dans les zones decontact et la zone adjacente ainsi que les nombreuses altérations cellulairesdans les zones intermédiaire et périphérique. Cette réaction, corroborée parles observations de Hume et Mount[59], qualifie le produit de « toxique » selonla proposition d’évaluation biologique préliminaire de Regad et al[117]. Àl’égard du Ketac Bondt, la réaction cellulaire est spécifiquement caractériséepar une raréfaction des cellules dans les zones de contact et la zone adjacenteau matériau et la présence de cellules altérées et vacuolaires au niveau de lazone intermédiaire. En revanche, la croissance cellulaire est régulière dans lereste de la zone intermédiaire et de la zone périphérique. Ces observationsdémontrent la nécessité de prendre en considération non seulement lespourcentages de croissance cellulaire et l’état des cellules dans l’ensemble dela culture mais aussi d’évaluer le comportement spécifique des cellules auniveau des zones de contact et de la zone adjacente. L’absence de colonisationsecondaire des zones de contact et de la zone adjacente pendant toute la duréede l’essai est significative d’une toxicité évidente et durable[117].En définitive, la dégradation continue du ciment et l’augmentationprogressive de la concentration des constituants dissous dans le milieu deculture expliquent l’effet cytotoxique durable observé in vitro avec les CVIconventionnels. Cependant, ces tests in vitro ne tiennent pas compte de lacapacité des cellules à se défendre dans leur milieu naturel, ni du caractèreisolant et protecteur de la dentine in vivo.

Cytotoxicité in vivo

À l’inverse des résultats in vitro, les résultats des essais in vivo sont dansl’ensemble favorables, en l’absence d’activité bactérienne. De nombreusesétudes conduites de 1976 à 1991[21, 29, 40, 56, 106, 143, 148], rapportent des réactionsde l’organe pulpodentinaire qui, lorsqu’elles sont présentes, sont qualifiéesde légères à modérées.Ce type de réaction favorable s’explique par la faible élévation de températuredu matériau pendant la prise, par le durcissement rapide du ciment qui fixe etlimite la diffusion de ses composants potentiellement toxiques (silice etalumine), l’effet « tampon » de la dentine neutralise et empêche la diffusionen profondeur des polyacides à haut poids moléculaire[96, 156]. Le clinicien doittoutefois garder à l’esprit qu’un CVI trop fluide (poudre insuffisante) sera plusirritant pour la pulpe. Cela est vrai pour les ciments de scellement comme pourles ciments de restauration. L’ADA(American DentalAssociation), en 1984,a rapporté que de nombreux patients se plaignaient de douleurspostopératoires après un scellement de couronne au CVI sur dents pulpées,dont l’origine a été attribuée à la persistance d’un pH acide[126]. La diffusionde composants n’ayant pas réagi par suite de manipulation inadéquate duciment, l’absence de scellement canaliculaire, et l’état pulpaire initial peuventtout autant expliquer ces sensibilités.Plus que la cytotoxicité intrinsèque du matériau, c’est la nature et l’épaisseurde la dentine cavitaire résiduelle interposée entre la pulpe et le matériau, ainsique la présence ou l’absence de micro-infiltration bactérienne qui déterminentles réponses pulpaires.L’épaisseur de dentine résiduelle :ce facteur joue un rôle primordial dans labiocompatibilité des CVI. Le coiffage direct de pulpes de molaires de rats auCVI provoque des nécroses et des réactions périapicales dans presque tousles cas[108]. Au contraire, la présence de dentine résiduelle isole en partie lapulpe de l’acidité initiale du CVI et limite la diffusion des composants[148].C’est la raison pour laquelle un fond de cavité à base d’hydroxyde de calciuma toujours été recommandé dans les cas de cavités profondes juxtapulpairesobturées au CVI[50, 53, 76]. Cependant dès 1984, Plant et al[111] considèrent quel’inflammation pulpaire observée en regard des CVI est indépendante del’épaisseur de dentine résiduelle, mais est augmentée par la proximité desbactéries de la pulpe et par le manque d’étanchéité des restaurations.La nature du substrat dentinaire :dans le but d’évaluer l’effet sur la pulpe dela pression hydraulique exercée pendant le scellement, Pameijer et al[106] ontfraisé une perforation sur la face occlusale de couronnes métalliques, ce quipermet le libre écoulement des excès de ciment. Ces éléments ont ensuite étéfixés sur des dents de singe et la réaction observée, a été comparée avec unscellement conventionnel sans perforation, avec ou sans interposition d’unfond à l’hydroxyde de calcium. Les réactions aux couronnes éventées furentinattendues : la perforation des couronnes ne réduit pas l’inflammationpulpaire, ce qui relativise l’importance de la pression hydraulique dans ces

phénomènes. Dans cette même étude, l’intensité des réactions au cimentphosphate de zinc diminuait avec le temps alors qu’elle augmentait pour lesCVI.La moyenne des formations de dentine augmentait de 5 à 60jours dans toutesles catégories. Ce résultat a été interprété comme le fait que le verre ionomèreet l’hydroxyde de calcium stimulaient la formation de dentine réactionnelle,confirmant les interprétations de Plant et al[111, 112] et Cooper[21]. En fait, cetype d’expérimentation permet simplement de conclure que les matériauxn’inhibent pas la dentinogenèse, qui est le processus normal de cicatrisationde l’organe dentinopulpaire après un traumatisme opératoire.Lorsqu’une obturation au CVI est placée dans une cavité cervicale d’uneprémolaire saine extraite pour des raisons orthodontiques, on observe sous leCVI une réaction plus sévère que lorsqu’il est placé dans une cavité destinéeà traiter une carie[21, 51, 103, 111, 143, 148]. L’inflammation consécutive à la mise enplace du CVI disparaît en général dans les 30 jours sans réaction anormale deminéralisation. Ces résultats indiquent que la présence de dentine sclérotiqueen réaction à la carie constitue une barrière naturelle efficace à la diffusiondes composants des CVI ou des autres matériaux de restauration (fig 14).Lorsque cette barrière ne remplit pas son rôle, des réactions hémodynamiquespulpaires peuvent être observées. L’application de Ketac Silvert, précédéeou non d’un prétraitement à l’acide polyacrylique (Ketac conditionert) quiinduit la diffusion d’ions métalliques, et plus particulièrement de l’argent dansla pulpe, provoque aussi ce type de réactions[7].L’étanchéité de la restauration :il est bien établi aujourd’hui que labiocompatibilité pulpaire d’un matériau de restauration est directementproportionnelle à son étanchéité. Contrairement aux adhésifs qui scellent lescanalicules dentinaires, le CVI ne permet pas le scellement des tubules, et unhiatus persiste en général à l’interface CVI/dentine favorisant les micro-infiltrations marginales et les problèmes pulpaires[108, 141]. Cependant, chezdes patients se plaignant de sensibilité au collet, les symptômesd’hyperesthésie dentinaire régressent en cas d’obturation au CVI, ce quiatteste du potentiel d’étanchéité des CVI. L’application directe de CVI surdes pulpes de molaires de rats provoque une nécrose pulpaire et uneinflammation périapicale. Cependant, l’inflammation périapicale est absentequand le ciment est recouvert par un amalgame qui s’oppose à lacontamination bactérienne du ciment. La nécrose de la pulpe est causée nonseulement par la toxicité intrinsèque du ciment mis au contact direct de lapulpe, mais surtout par le manque d’étanchéité des restaurations. Cette étuderévèle la présence de bactéries au niveau de l’interface paroi cavitaire/cimentdans la plupart des échantillons testés. L’application directe de CVIconventionnel sur des ratsgerm-freepar ces mêmes auteurs provoque unenécrose pulpaire localisée, mais cette fois-ci sans inflammation du périapex,ce qui met en avant le rôle joué par les bactéries dans les réactionsinflammatoires pulpaires pouvant accompagner la mise en place de CVI[108].L’évaluation in vitro en microscopie optique (MO) et au microscope àbalayage (MEB) de l’étanchéité des CVI traditionnels, Ketac Silvert et FujiIIt montre une étanchéité marginale excellente au niveau de l’émail etacceptable au niveau dentinaire. Le hiatus résiduel est de 2 à 10µm, avec unecertaine stabilité après vieillissement pour Fuji IIt [62]. Le faible taux demicro-infiltrations sous les restaurations CVI peut s’expliquer par la présenced’une couche interfaciale, différenciée, homogène, continue et de quelquesmicromètres d’épaisseur, nommée couche intermédiaire ou d’échangesioniques par Wilson et Mac Lean[156] (fig 15).

Tolérance parodontale et générale

Les CVI sont bien tolérés par les tissus parodontaux et dénués d’effetssecondaires oraux et systémiques[66, 96]. Une étude bibliographique portantsur la période 1980-1990 a révélé seulement 21 études concernant des effetsadverses des matériaux de restauration chez l’homme, et une seule référencementionnant les CVI[129]. Les CVI inhibent la croissance d’Actinomycesviscosus, de Streptococcus mitis, mutans, sanguiset salivarius, desLactobacillus salivariuset casei [81, 105]. L’effet antibactérien estprincipalement attribué au pH initialement bas, à la libération de fluorures, etau scellement marginal qui s’oppose à la percolation bactérienne[83].

14 Rôle protecteur de la dentine réactionnelle sous une obturation au CVI.A. Prémolaire obturée avec un CVI à titre temporaire et extraite après 6 mois pour desraisons orthodontiques.B. Observer l’absence de réactions pulpaires sous la dentine réactionnelle.

A B

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Aptitude à la manipulation

En dépit de leurs importants avantages biothérapeutiques et cliniques, lesdifficultés de manipulation des CVI traditionnels ont limité leur usageclinique. La manipulation technique est délicate et le matériau est très sensibleaux variations hydriques. La contamination hydrique précoce dégrade lasurface en libérant les ions métalliques, tandis que la dessiccation entraîne descontractions et des craquelures. Le temps de travail est court et le temps deprise est long. La finition doit être différée.Le respect de certaines recommandations concernant la manipulation desCVI [64, 156] permet d’améliorer la longévité des restaurations[83, 98] :– mélanger un maximum de poudre à un minimum de liquide (limitationd’acide non polymérisé), pour augmenter la résistance finale du ciment ;– incorporer le plus rapidement possible la totalité de la poudre au liquide ;– spatuler durant 20 secondes avec un temps de travail de 2 minutes pourobtenir un mélange brillant qui ne coule pas. Le point de matité signale ledébut de durcissement ;– mélanger mécaniquement (avec l’AutomixerAM-I GC) et injecter à l’aided’une seringue (limite les bulles) ou utiliser les CVI en capsules prédosées eteffectuer la trituration à l’aide d’un vibreur en respectant les indications dufabricant concernant la vitesse et la durée de trituration ;– isoler les dents à restaurer à l’aide d’un champ opératoire étanche ;– décontaminer les surfaces dentinaires à l’aide de NaClO, hydrochlorite desodium à 2,5 % ou de chlorhexidine à 2 %, conditionner la surface dentinaireavec de l’acide polyacrylique à 10 % ;– ne pas déshydrater la surface dentinaire (dessiccation et pompage desfluides dentinaires), humidifier la surface dentinaire avec une compressehumide ;– ne pas toucher le CVI pendant la prise, réaliser la prise sous compression ;– protéger l’obturation par un film de vernis ou d’adhésif ;– dans la technique « sandwich », il n’est pas recommandé de mordancer leCVI, car le matériau est sensible à la dissolution acide et risque de se dégrader.Les risques sont moindres dans le cas d’une base épaisse par rapport à unliner ;– différer le polissage final d’au moins 24 heures.

Indications et contre-indications cliniques

Les CVI constituent un groupe de ciments caractérisés par une grandeubiquité. Les multiples applications cliniques découlent d’une part de leurcapacité d’adhérence spontanée qui autorise des préparations sans fraisage

d’artifices mécaniques de rétention et donc une meilleure conservation destissus dentaires, et d’autre part de leur potentiel cariostatique qui les fontindiquer dans toutes les situations où le risque carieux estélevé[61, 65, 66, 96, 155, 156].En tant que matériau d’obturation à visée définitive, les CVI, du fait de leurspropriétés adhésives, ont été dès l’origine (et demeurent encore) indiqués pourla restauration des lésions cervicales (site III), après préparation sansmacrorétention, quelle que soit l’étiologie de ces lésions : érosions, abrasions,abfractions, caries des collets coronaires/radiculaires. Dans cette situation,l’intérêt majeur de ces matériaux tient au caractère non ou peu invasif etréversible du traitement. Pour les restaurations dites de classe V, des résultatscliniques favorables sont rapportés avec des taux de longévité supérieurs à10 ans[79, 98]. Cependant, à long terme les restaurations sont toutes affectéespar des détériorations marginales, des craquelures, une perte progressive dela forme anatomique par usure et une dégradation de l’aspect esthétique parperte de la translucidité. Pour des raisons de commodité d’emploi et lorsquela demande esthétique prime on préférera aujourd’hui les matériaux hybrideset les résines composites qui ont gagné en fiabilité dans ces indications. LesCVI sont contre-indiqués pour restaurer les larges pertes de substance et danstoutes les zones soumises aux contraintes occlusales, car ils sontinsuffisamment résistants à la fracture et à l’usure[31]. Ils ont pendant unepériode été indiqués pour la réalisation des faux moignons avantrecouvrement par une couronne sur les dent dépulpées, notamment dans laforme cermet[73], mais on leur préfère aujourd’hui des matériauxmécaniquement plus résistants.En tant que matériau d’obturation à visée temporaire, les CVI sont indiquésdans toutes les situations de forte cariosusceptibilité, chez les patients jeunescomme chez les patients âgés. Leur utilisation s’inscrit alors dans la phaseinitiale du plan de traitement conservateur, en permettant une réduction del’activité bactérienne et une reminéralisation des tissus durs, avant la mise enplace de restaurations définitives. Dans ces indications, on peut utiliser lesCVI à titre prophylactique comme agent de scellement des puits et des fissureschez les jeunes patients au stade de l’éruption[70, 85], et chez l’adulte au niveaudes joints défectueux des restaurations d’usage. À titre curatif, les CVIpeuvent être également utilisés comme traitement d’interception des lésionscarieuses actives occlusales et proximales, soit sous une forme classiqueinjectable, soit sous une forme condensable, plus adaptée mécaniquement.Ces restaurations considérées comme temporaires permettent de modifierl’environnement oral du patient et de réaliser les restaurations définitives avecun meilleur pronostic.Une autre indication des CVI conventionnels concerne leur utilisation en tantque matériau intermédiaire sous les amalgames, les résines composites et lesinlays. Utilisés sous forme deliner ou base, leur fonction sera multiple :

15 La couche intermédiaired’échange ionique entre le CVIet la dentine.

A. Bande continue et fineobservée au MEB × 500.B. À plus fort grossisse-ment cette région interfa-ciale est mieux individua-lisée.C. À très fort grossisse-ment on observe une cou-che intermédiaire de 1 à3 µm qui n’a ni la structurede la dentine ni celle dumatériau.D. Représentation sché-matique de la couched’échange ionique. Leschaînes polyacides dépla-cent le Ca et le P denti-naire qui se lient et for-ment une zone enrichie enions, à l’interface entre ladentine et le CVI.

A B

C D

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isolation thermique et barrière contre la diffusion des produits de corrosionde l’amalgame, compensation des contraintes induites par la rétraction deprise et la dilatation thermique des composites, comblement de contre-dépouilles dans les restaurations indirectes, prévention des caries récurrentespar libération de fluor aux interfaces[30, 50, 76]. Plus particulièrement, latechnique dite « sandwich » proposée en 1974 par Mac Lean et Wilson, danslaquelle le CVI joue le rôle de substitut dentinaire[84, 85] conserve tout sonintérêt pour le traitement des lésions occlusales volumineuses chez les jeunespatients.Les CVI sont également indiqués comme ciment de scellement en dentisterieprothétique, en endodontie[110] et en orthodontie[65] et comme matériau derestauration des dents lactéales en odontologie pédiatrique.

Matériaux d’obturation hybrides

DéfinitionsLe groupe des matériaux d’obturation hybrides comporte deux sous-groupesprincipaux, les CVI modifiés et les composites modifiés.Les ciments polyalkénoates modifiés par la résine ont été mis au point pourpallier les insuffisances cliniques des CVI traditionnels - une fortehydrophilie, une solubilité initiale trop grande, un temps de prise trop long, lefaible rendu esthétique, une manipulation difficile et des propriétésmécaniques insuffisantes - tout en conservant les avantages biothérapeutiquesde ces derniers, l’adhérence et la libération de fluor. Les CVI modifiés sont defait des matériaux hybrides issus d’une combinaison entre la chimie des CVIconventionnels et la technologie des résines méthacrylates. Dans cet article,nous avons retenu un terme d’usage courant, celui de CVI hybrides (CVIH)pour les distinguer des CVI conventionnels, bien que ce terme ne fasse pasréférence à leur double mécanisme de prise. L’appellation de CVIphotopolymérisable est impropre[86, 97] et il conviendrait plutôt de parler deciments à double réaction de prise, car la réaction à l’origine du durcissementest la réaction acide-base classique des CVI, suppléée par la polymérisationd’une matrice résineuse activée par irradiation lumineuse (et plus rarementpar activation chimique)[48]. L’appartenance au groupe CVIH implique outreune réaction acide-base indispensable au durcissement du ciment, unmécanisme d’adhérence par diffusion ionique entre la surface de la dent et leciment, ainsi qu’une libération continue de fluorures[86, 119]. Tous lesmatériaux qui ne présentent pas ces trois caractéristiques doivent être rangésdans un groupe différent, celui des composites modifiés.Introduits en 1993, les composites modifiés par polyacides ou compomèressont une nouvelle classe de biomatériaux d’obturation, avec trois principauxreprésentants en 1998 : le Dyract APt, le Compoglass Ft et le 3MF2000t.Plus proches des composites que des CVI, les contours de l’utilisation de cesmatériaux sont encore mal définis, car la libération du fluorures, bien querevendiquée, est mal établie in vivo. Contrairement aux CVI conventionnelset hybrides, les compomères sont des matériaux monocomposant de typecomposite, qui contiennent des monomères bifonctionnels et des particulesde verre, mais qui ne contiennent pas d’eau. La réaction acide-base survientaprès la photopolymérisation et ne s’amorce qu’en présence d’une absorptionhydrique secondaire. C’est cette réaction secondaire qui peut conduire à lalibération de fluorures.

Réaction de prise

CVI hybrides(tableau V)

La poudre est un mélange de particules de verre de fluoroaluminosilicate,desquelles les ions Ca2+ Al3+, Na+, F- peuvent se détacher, associées à uncomplexe polyacide (acide tartrique et acide polyacrylique modifié)lyophilisé.Le liquide est une solution aqueuse à base d’HEMA, monomère acrylatesoluble dans l’eau, complétée par des photo-initiateurs également solublestype camphroquinone et des activateurs photosensibles[89, 92]. Certainesformulations plus complexes incluent la présence de chaînes de polyacidesprésentant des radicaux méthacrylates pouvant polymériser par activationphotochimique. Le principe est de renforcer la matrice acide/base par unematrice résine.Réaction de prise : la réaction acide/base est identique à celle décrite dans leparagraphe précédent. Elle n’est pas induite pas la photopolymérisation. Lapolymérisation est de type radicalaire. Elle aboutit, en présence desphotoactivateurs chimiques, à la formation de chaînes polymères oupolyHEMA. L’HEMA est un monomère hydrophile qui, par sa fonctionalcoolique, va imprégner le réseau des fibres de collagènes (effet de mouillagede la surface dentinaire), tandis que sa fonction méthacrylate assure lajonction avec la matrice ionomère[77].Il y a donc formation de deux matrices distinctes. Cette association de deuxmatrices permet de distinguer deux sous-groupes dans la classe des CVImodifiés[55] :

– sous-groupe I (ciments d’origine) : la matrice polyHEMAet BisGMAn’estpas liée à l’hydrogel polyalkénoate de Ca/Al ;– sous-groupe II (ciments évolués) : les deux matrices sont associées grâceau remplacement de l’acide polyalkénoïque par un acide polyacryliquemodifié (remplacement de groupe carboxyle par des groupes vinyles). Il y aformation d’un assemblage polyHEMA-polyacrylique modifié-polyalké-noate.Dynamiquement, après un début de réaction acide-base, la photoactivationde l’HEMA déclenche l’homopolymérisation et la copolymérisation deradicaux méthacrylates, puis la réaction acide-base se poursuit permettant laformation des chaînes polyacides sur lesquelles viennent se greffer lesradicaux méthacrylates, renforçant la structure définitive du ciment (fig 16).Dans le cas de certains matériaux, Fuji II LC-GCt et Vitremer-3Mt, unetroisième réaction chimique intervient de façon consécutive parpolymérisation des radicaux libres méthacrylates du système polymère et del’HEMA, d’où parfois l’appellation de système à triple réaction de prise(tricure)[14, 92].Dans le cas particulier du Vitremert, cette troisième réaction est une chémo-induction du type oxydoréduction liée à la présence de persulfate depotassium et d’acide ascorbique en microcapsule inclus dans la poudre etlibérés pendant le mélange poudre-liquide.

Compomères(tableau VI)

Un compomère est constitué d’une matrice résineuse, d’amorceurs dephotopolymérisation, de charges, de pigments et de stabilisateurs.– Matrice résineuse : trois types de monomères constituent la charpentetridimensionnelle du matériau. Des monomères BisGMA, UDMA etdiméthacrylate de dicarbonate cycloaliphatique. Ces derniers sont plus

Tableau V. – Composition de quelques CVI hybrides.

Ciments verres ionomères hybrides pour fond de cavité

Vitrebond 3MT Poudre : verre fluoroaluminosilicate. Liquide :copolymère d’acide acrylique et itaconique modifié parfonctions méthacryles, 2-HEMA < 10 %, eau

XR-Ionomer KerrT Poudre : verre fluorosilicate. Liquide : copolymèrepolyacrylique-méthacrylate, eau

Fuji lining LC GCT Poudre : verre fluorosilicate. Liquide : copolymèrepolyacrylique-méthacrylate, eau, 2-HEMA

Ciments verres ionomères hybrides pour obturation coronaire

Photac-Fil EspeTPhotopolymérisation

Poudre : acide polyéthylène polycarbonique déshydraté,verre fluorosilicate, amines. Liquide : diméthacrylateuréthane aliphatique, camphoroquinome, eau

Fuji II LCT Improved GCTPhotopolymérisation

Poudre : verre fluorosilicate d’AL et Sr. Liquide : 2-HEMA,acide polyacrylique modifié par fonctions méthacryles,réduction de la taille des charges par rapport à la versionFuji II LCT

Vitremer 3MT Systèmetricure.

Poudre : verre fluorosilicate d’AL et Sr, amine, BzO2Liquide : 2-HEMA, acide polyacrylique modifié parfonctions méthacryles, eau

Surface

Profondeur

Polymérisationphotoactivéedes chaînes

d'HEMA

16 Représentation schématique de la cinétique de prise des CVI modifiés par adjonctionde résine (d’après [96]). Les chaînes d’HEMA photoactivées polymérisent en fonction de lapénétration de la lumière de la surface vers la profondeur. Indépendamment, la réactionacide-base se développe jusqu’au durcissement complet du matériau. Protégée par sacouche extérieure déjà polymérisée, l’obturation est peu sensible aux échanges hydriques.

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spécifiques des compomères et initient la réaction acide-base en présenced’eau via leurs groupements carboxyles fonctionnels. Leur quantité peut allerjusqu’à 28 % pour le Dyractt.– Charges : on distingue deux catégories de charges. Les charges nonréactives et silanées du type de celles rencontrées dans les composites(exemple : charges de trifluorure d’ytterbium non réactives du Compoglasst),et les charges de verres réactives du type de celles rencontrées dans les CVI(particules de fluorosilicate de strontium, d’aluminofluorosilicate). Lediamètre de ces fines particules varie selon les matériaux : 0,8µm pour leDyract APt, 1,6µm pour le Compoglasst, moins de 3µm pour le F2000compomere restorativet, avec addition éventuelle de charges composites typesphérosils de 0,1µm :

– 1ergroupe : la poudre de verre est prépolymérisée avec l’acide organiquepour former des petites particules qui ne feront que renforcer la matricerésineuse (exemple : Variglasst) ;– 2e groupe : le verre réactif est associé à un monomère, par pontagehydrogène, l’acide photopolymérisable le tétracarboxylbutane produit dela réaction entre l’acide butane tétracarboxyl (TCB) et de l’HEMA(exemple : Dyractt) [14, 92].

– Réaction de prise : la réaction est une photopolymérisation de la matricerésineuse, le plus souvent par un mécanisme de type radicalaire, qui aboutitau durcissement immédiat du matériau. La réaction acide-base est secondaireet apparaît en surface au contact de l’humidité buccale ou aux interfaces au

contact des fluides dentinaires. Elle ne participe pas à l’obtention de lastructure finale, bien que les fabricants décrivent l’apparition de liaisonscroisées liées à cette réaction ionique secondaire. Cette deuxième réaction estconsidérée comme accessoire à la cohésion du matériau, elle permetprincipalement la libération du fluor[142].L’adjonction de résine à la composition des ciments polyalkénoates asensiblement modifié, en même temps que la cinétique de durcissement, lesqualités tant physiques que mécaniques de ces matériaux[14, 16, 17, 47, 49, 60, 80, 90, 91, 92]. Il convient d’évaluer l’influence de cesmodifications de structure sur le comportement clinique des restaurations, enparticulier sur leur résistance à la dégradation, leur étanchéité, leurbiocompatibilté, leur aptitude à libérer des fluorures.

Propriétés physicochimiques et mécaniques (tableau IV)

Les propriétés physicochimiques et mécaniques des matériaux hybridesdépendent de leur microstructure, caractérisée par une grande variabilité durapport charges/matrice et de la dimension des particules (fig 17). Commepour les composites, la tendance est de mettre au point des matériaux avecdes tailles de petite dimension et en plus grand nombre pour améliorer lecomportement clinique.

Rugosité de surface et résistance à l’abrasion

La dureté de surface et la rugosité liées à la distribution et la taille des charges,caractérisent la surface externe du matériau et constituent un paramètreimportant qui détermine son aptitude au polissage et son degré de résistanceà l’usure.Les matériaux hybrides présentent une dureté voisine de celle des CVIconventionnels, légèrement inférieure à celle des composites : 510 MPa pourle Compoglasst, 680 MPa pour le Dyract APt, et 700/800 MPa pour lescomposites microhybrides. Cette dureté est donc nettement inférieure à cellede l’émail humain (4 002± 323 MPa), et voisine de celle de la dentine (584±39 MPa). Pour certains matériaux, il faut noter la différence obtenue entre laformulation classique et celle en capsule, tel le Fuji II LCt [47]. La dureté desionomères traditionnels et des ionomères de résine augmente dans le tempsdu fait de leur maturation, et les deux familles présentent à long terme unemeilleure résistance à l’usure, en relation avec le relâchement des tensionsinternes, et la poursuite de la formation des doubles liaisons et de la réactionacide-base. La valeur du pH du milieu influe aussi sur la résistance à l’usuredes matériaux, d’autant plus que la matrice est de type polymaléique[46]. Maisle facteur le plus critique pour ce paramètre est le degré dephotopolymérisation. Alors que certains CVI modifiés acquièrent une duretéacceptable même en l’absence de photopolymérisation (Fuji II LCt etVitremert), pour d’autres, tel le Photac-Fil ESPEt, la photopolymérisationest un stade essentiel pour obtenir une dureté acceptable[2]. De plus, la duretéest assez constante entre 0,5 et 2 mm, puis diminue significativement en

17 Microstructures comparées de trois CVIH : le Fuji II LCT, le Photac-FilT et le VitremerT, au grossissement × 1 000 (en haut) et × 2 000 (en bas). Observez la variabilité de la phase minéraleselon les matériaux.

Tableau VI. – Composition des principaux compomères.

Geristore Den-MatT photo etchémopolymérisationSystème pâte/pâte

Résine BisGMA hydrophile. Verre fluorosilicate

Dyract Dentsply DetreyTCompules photopolymérisation

UDMA. TCB (monomère contenant 2 radicauxméthacrylates et 2 radicaux carboxyles résultant de laréaction de l’acide butane tétracarboxylique et de l’OHéthylméthacrylate). Verre fluorosilicatede strontium. Fluorure de strontium

Dyract AP Dentsply DetreyTCompules photopolymérisation

Verre plus fin (0,8 µm). Ajout de résine polymérisable.Initiateurs optimisés

Hytac EspeT. Système AplitipPhotopolymérisation

Compomères composés de radicaux méthacrylates etcarboxyles. Verre fluorosilicate de Ca-AL-Zn. SiO2dispersé. Fluorure d’yttrium

Compoglass VivadentTCompules photopolymérisa-tion. Compoglass Flow versionfluide

Propoxylidène de BisGMA. Diméthacrylated’uréthane. TEGMA. DCDMA (monomère dimétha-crylate de dicarbonate cycloaliphatique à doubleliaisons réactives). Verre fluorosilicate de baryumsilanisé. Oxydes mixtes silanisés types sphérosils

Ana Compomer NordiskaDental

UDMA. Acide phosphorique avec radicauxméthacrylates. Acide maléique. Verre ionomère silice

3M F 2000 Système derestauration compomère 3MT

Matrice résineuse. Verre fluorosilicate (Al, Si, Amine,B2O2) acide polycarboxylique méthacrylate

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profondeur, ce qui nécessite, comme pour les composites, un montage desrestaurations par couches de 2 mm en cas d’obturation volumineuse[5]. Ladureté des compomères n’est pas supérieure à celle des CVIH.La taille moyenne des particules de charges varie selon les matériaux hybridesjusqu’à 10µm environ[48]. La répartition des charges est le plus souventaléatoire et perturbée par un taux important de porosités incorporées lors dumalaxage, dans les CVIH comme dans les CVI conventionnels. Ces porositéssont exposées en surface lors de l’abrasion liée au brossage et contribuentlargement à la rugosité de surface de ces matériaux et à la faible résistance àl’usure des CVIH en général[119, 121]. Certains matériaux du groupe des CVIH(tel le Vitremert ou le Fuji II LC improvedt) et surtout du groupe descompomères présentent des charges de plus petite taille et plus régulièrementréparties avec moins de porosité. Il en résulte une aptitude au polissage accrueet des performances esthétiques se rapprochant de celles des résinescomposites, sans toutefois les égaler. Cependant, la rugosité de surfaceaugmente après abrasion à la brosse à dent, de 0,05µm à 0,2µm pour leCompoglasst.

Comportement mécanique(tableaux VII, VIII)

Les performances mécaniques des CVIH, mesurées par la résistance à l’usure,à la compression, à la traction, à la flexion, et à la fatigue, sont globalementaméliorées par rapport à celles des CVI conventionnels, mais sont inférieuresà celles des compomères et résines composites[5, 14, 49, 92]. Certains CVIconventionnels autopolymérisables, dits condensables, renforcés à l’argent(Shofu Hi-denset) ou esthétique (Ketac Molart, Fuji IX GPt) offrent unerésistance mécanique à la fatigue et à l’usure supérieure à celle des CVIH etplus proche de celle des composites[152]. Moins esthétiques, ces matériauxtrouvent leurs indications en tant que restaurations temporaires de longuedurée des dents postérieures, en particulier dans l’ART technique (AtraumaticRestorative Technique, préconisée par l’Organisation mondiale de la santé[OMS]). La résistance à la flexion des CVIH est largement fonction del’homogénéité finale de la structure[47, 94].Les compomères ont un comportement mécanique se rapprochant de celui descomposites microchargés mais restant nettement inférieur à celui descomposites hybrides[5, 48]. Pour les compomères, les valeurs in vitro après24 heures données par les fabricants sont de 250/350 MPa pour la résistanceen compression, de 50/70 MPa pour la résistance en tension diamétrale, de100/150 MPa pour la résistance en flexion, et de 7 000/9 000 MPa pour lemodule d’élasticité.La résistance à la fracture est déterminée par la cohésion interne du matériauet son aptitude à se déformer sans se rompre lorsqu’il est soumis aux chargesocclusales, la répétition des cycles de charges aboutissant à la rupture parfatigue.La cinétique du module d’Young après la prise traduit la capacité dedéformation élastique du matériau. Le module d’Young des CVIH augmenteentre 24 heures et 1 mois postpolymérisation[47]. Cette augmentation liée à la

maturation des ciments touche les quatre familles de produits mais de façoninégale. Les ionomères conventionnels continuant leur maturation par lapoursuite de la réaction acide-base ont la plus grande augmentation du moduled’élasticité (30 à 40 %) dans le temps. Le module des CVI modifiés augmenteplus que celui des composites, autour de 9 à 25 %. LesCVIH sont desmatériaux plus élastiques que les composites et leur comportementmécanique est proche de celui des CVI conventionnels. Le module d’Youngdes compomères augmente légèrement puis diminue avec le temps. Lescompomères, tels que Dyractt, Geristoretet Variglasstont un comportementproche de celui des composites microchargés[47]. En définitive, on peutconsidérer que le comportement mécanique des compomères est comparableà celui des composites ultrafins moyennement chargés (classification dugroupe Van Herle[150]).La cohésion et la résistance du matériau sont également fonction del’absorption hydrique qui, lorsqu’elle est importante, exerce un effet plastiquesur le matériau et fait diminuer sa résistance en initiant des sites potentiels depropagation de fissures. L’absorption d’eau est due à la présence des groupescarboxyles réactifs[18] et au pourcentage de polymères type HEMAhydrophile[163] pouvant absorber jusqu’à 80 % d’eau. Elle est variable enfonction des produits, et du temps, jusqu’à 122 jours sans atteinte del’équilibre [42]. Les CVI absorbent l’essentiel de l’eau la première semaine etla fraction d’eau non liée au gel est rapidement évaporée tandis que l’eaurestante participe au processus de maturation en poursuivant la réaction acide-base[156]. Bien que moins sensibles à l’eau initialement, les CVI modifiésauraient un comportement comparable à long terme[102]. Pour tous lesmatériaux, le ratio poudre/liquide a un rôle prépondérant et l’augmentationdes charges diminue l’absorption hydrique, ce qui a été mis à profit dans desformulations dites améliorées de CVIH (Fuji II LC améliorét). La perte depoids de certains CVIH correspond à une érosion de surface supérieure àl’absorption hydrique, cette érosion expliquant par ailleurs des profils delibération de fluor plus élevés pour certains matériaux. Il n’y a de pas decorrélation entre l’absorption et la solubilité[163]. Cette sensibilité hydriqueexige, pour les CVIH, d’éviter également toute contamination salivairependant les phases de prise et postprise. Les compomères présentent uneabsorption hydrique très limitée, qui interfère peu sur la structure du matériauet sa cohésion et n’exige pas de précaution particulière de protection après lapolymérisation.En résumé, les matériaux hybrides considérés globalement présentent unerésistance à l’abrasion et à l’usure insuffisante, une faible microduretécomparée à l’émail, un module d’Young et une résistance à la fatigueinférieurs aux valeurs des composites microhybrides compacts. Ces donnéescontre-indiquent leur utilisation comme matériau de restauration des dentspermanentes postérieures dans les zones directement soumises aux impactsocclusaux.

Adhérence aux tissus dentaires

Il convient de bien distinguer sur le plan de l’adhésion, les CVIH dont le moded’adhérence s’apparente essentiellement à celui des CVI conventionnels, etles compomères qui adhèrent par le biais de systèmes adhésifs plus ou moinscomplexes comme les composites.

Adhésion des CVIH aux tissus dentaires

Le mécanisme d’adhésion des CVIH est, comme celui des CVI, un processuschimique basé sur un échange d’ions dans lequel l’acide polyalkénoïqueinfiltre les surfaces amélodentinaires et déplace les ions calcium et phosphate.Une couche intermédiaire d’adsorption d’ions phosphates de calcium etd’aluminium et polyacrylates se forme à l’interface hydroxyapatite-cimenthybride, la couche d’échange ionique[3, 39, 62, 78, 96, 159]. En présence d’eau, unerupture réversible des complexes calcium carboxyles est possible, formantainsi une liaison dynamique[12]. Du fait de l’adjonction de résine, unmécanisme complémentaire d’adhésion micromécanique a également étéproposé pour ces matériaux hybrides. Avec les CVI-liners tels que leVitrabondt, les observations au MEB mettent en évidence l’infiltration de

Tableau VII. – Variation de la résistance à la flexion dans le temps des CVIconventionnels et hybrides (d’après [94]).

CVIde restauration

30 minutesMPa

24 heuresMPa

3 moisMPa

FIIR CVIH 38,3 (5,1) 26,7 (4,4) 82,4 (8,8)

FIIC CVIT 8,9 (2,1) 10,9 (1,4) 32,6 (8,5)

PFR CVIH 10,5 (1,6) 63,9 (6,3) 44,6 (3,9)

KFC CVIT 14,1 (1,4) 20,7 (2,0) 22,7 (6,2)

CVI type lining

FLR CVIH 17,7 (3,0) 18,1 (4,3) 54,4 (5,1)

FLC CVIT 4,2 (0,8) 3,4 (1,0) 9,9 (5,3)

CVIT : ciment verre ionomère traditionnel.

Tableau VIII. – Comparaison des résistances à la flexion et du module d’élasticité des ciments verres ionomères hybrides et des composites microchargés (d’après [5, 49]).

Matériaux Résistance à la flexion Module d’élasticité Module d’élasticitéà 24 heures

Module d’élasticitéà 1 mois Matériaux

MPa MPa MPa MPa

Blend-a-luxT Composite 130,6 (3,8) 10 339 (475) 9 696 10 425 SiluxT Plus micro fin

VitremerT. CVIH 55,9 (2,5) 7596 (792) 20 852 22 004 Z100T Hybride

Fuji IIT LC. CVIH 54,6 (2,7) 6 249 (526) 14 356 17 320 Fuji IIT LC. Caps

Ionosit FilT. CVIH 38,8 (3,7) 6 751 (581) 16 648 18 902 Fuji IIT LC. CVIH

Photac-FilT. CVIH 32,5 (1,5) 4 326 (938) 17 457 21 038 Photac-FilT. CVIH

ChemFilT Superior. CVIT 20,5 (1,9) 11 850 (448) 15 541 18 201 Ionosit FilT. CVIH

20722 26 460 Kétac-FilT CVIT

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filaments de résine dans les canalicules dentinaires sur une profondeur de0,5 à 1µm [39] sans qu’il soit possible d’évoquer une couche hybride tellequ’on l’observe avec les adhésifs dentinaires[45].Les valeurs de l’adhérence à l’émail et à la dentine des ciments polyalkénoatesmodifiés par addition de résine sont voisines, ou légèrement supérieures àcelles obtenues avec les ciments polyalkénoates conventionnels[14, 19, 39, 47, 90].

Adhésion des compomères aux tissus dentaires

Les compomères de dernière génération (Dyract APt, Compoglasst,F2000t) qui impliquent la présence d’une matrice résineuse et l’usaged’adhésifs monocomposants avec primaire automordançant présentent desvaleurs d’adhérence voisines de celles obtenues avec les résines compositesassociées aux systèmes adhésifs de même nature (jusqu’à 20 MPa, selon lesfabricants). Cependant, contrairement aux recommandations des fabricantsqui, pour simplifier la manipulation, ne recommandent pas le mordançageacide, il est préférable, comme pour un composite, d’effectuer un mordançageacide de l’émail pour majorer l’adhérence et l’étanchéité marginale descompomères[1].

Variations des interfaces dentine/CVI et dentine/compomères[49]

Dans le cas du Fuji II LCt, utilisé après un prétraitement dentinaire à l’acidepolyacrylique, mais sans interposition de primaire, on observe une finecouche hybride de 500 nm se prolongeant par une couche riche en résine. Acontrario, aucune couche hybride n’est visible avec le Vitremert qui utiliseun primaire sans prétraitement acide, ce produit procurant par ailleurs unmoindre degré d’infiltration marginale que les autres matériaux[49].Une couche hybride se forme dans le cas du compomère, Géristoret,s’utilisant après application d’un système adhésif à trois étapes(conditionneur, primaire, adhésif), le Tenuret, qui élimine les bouesdentinaires, alors que cette couche n’apparaît pas dans le cas d’un autrecompomère - le Variglasst - s’utilisant après application d’un primaire,l’Universal Bond 3t qui préserve la couche de boue dentinaire.Dans le cas du Dyractt, le prétraitement dentinaire est réalisé avec unprimaire acide, PSA prime/Adhesivet qui interagit avec la dentine et formeune zone intermédiaire ressemblant à une couche hybride surmontée d’unecouche de résine distincte de 2-3µm, qui sépare le ciment du substratdentinaire.Ainsi, les observations des interfaces dentine-ciment objectivent desvariations morphologiques significatives selon les matériaux et le type deprétraitement dentinaire. Ces variations morphologiques expliquent en partieles différents comportements d’adhérence observés selon les matériaux. Lesruptures cohésives dans le matériau avec maintien d’une interface intacte,sans rupture adhésive se rencontrent lorsqu’une couche hybride se forme.Dans le cas contraire, on observera aussi bien des ruptures adhésives àl’interface que cohésives au sein du matériau.En règle générale, le traitement acide de la dentine, soit dans une étapeséparée, soit associé à un primaire, favorise l’infiltration de la résine dans ladentine déminéralisée et majore les valeurs d’adhérence qui sont plus élevéesavec certains CVIH ou compomères (Fuji II LCt, Dyractt) qu’avec d’autresCVI ou composites modifiés (Vitremert, Photac-Filt, Variglasst), [45, 47, 135].Le type de dentine peut aussi interférer avec les valeurs d’adhérence desmatériaux hybrides. Les valeurs d’adhérence sont plus élevées au niveau dela dentine superficielle qu’au niveau de la dentine profonde, sans que le degréd’humidité dentinaire en semble la cause[45].

Micro-infiltrations et étanchéité marginale

L’objectif de toute restauration est un joint marginal parfaitement étancheentre le matériau et les surfaces cavitaires. L’absence d’un tel joint se traduitpar le passage interfacial de fluides, molécules, ions, bactéries provoquant àterme l’échec de la restauration (décollement, caries secondaires,complications pulpaires). Le potentiel d’adhérence du matériau intervientpour une part majeure dans l’obtention de ce scellement, mais d’autresfacteurs interviennent également dont la contraction de polymérisation, lasolubilité des matériaux, les différences de coefficients d’expansionthermique ou d’élasticité entre le matériau et la dent.Par rapport au potentiel d’étanchéité des CVI conventionnels, les tests demicro-infiltration in vitro et in vivo concernant les matériaux hybrides sonttrès variables. Une majorité d’auteurs suggèrent un bon potentiel d’adaptationmarginale et une étanchéité améliorée[32, 41, 48, 62, 119]tandis que quelques-unstrouvent des degrés de micro-infiltration équivalents ou supérieurs[37, 116].Selon Puckett et al[116], le degré de micro-infiltration des CVIH est supérieurà celui des CVI conventionnels du fait de leur coefficient d’expansionthermique plus élevé. La technique de mise en place du CVI dans les cavitéscervicales ne semble pas influencer le degré de micro-infiltration, comme celaa été décrit pour les résines composites, tandis que l’utilisation d’une matricepermet une meilleure adaptation marginale et est recommandée pour limiterles risques de micro-infiltrations.L’étude de Jonas et al[62] met en évidence la qualité de l’interface entre lesmatériaux hybrides et les tissus dentaires(fig 18, 19). L’étude in vitro de

Gladys[47] confirme ces observations et établit que les matériaux hybridesprésentent une qualité de scellement marginal supérieure à celle des CVIconventionnels et des résines composites. Cette meilleure performance estattribuée au fait que ces matériaux présentent un module d’Young plusfaible [49]. L’élasticité du matériau et sa maturation secondaire atténuent leseffets décohésifs des contraintes internes résiduelles de polymérisation etmaintiennent le scellement marginal, phénomènes absents dans le cas descomposites[54].Les faibles valeurs des hiatus observés avec les matériaux hybrides[47, 62]

suggèrent qu’une utilisation rationnelle des matériaux peut procurer uneprotection suffisante des tissus dentaires. Cependant, ni les CVIH, ni lescompomères ne permettent une prévention totale des micro-infiltrationsmarginales au niveau des bords des restaurations cervicales, particulièrementpour les bords dentinaires ou cémentaires[47, 163]. L’évaluation clinique desCVIH et des compomères n’est disponible qu’à court terme[48]. Le taux derétention de ces matériaux est proche de 100% à 2 ans, illustrant leur fortpotentiel d’adhérence, mais on observe cependant la présence quasi constantede détériorations et colorations marginales légères. Les performancescliniques sont globalement inférieures à celles des composites etl’amélioration de ces matériaux doit être poursuivie pour l’obtention derésultats prédictibles à long terme.

Biocompatibilité dentinopulpaire

L’adjonction de résine et d’HEMA associée à un pH initial bas, et à unepossible action enzymatique inhibitrice du fluor libéré, a pu faire craindre queles matériaux hybrides présenteraient une moins bonne biocompatibilitédentinopulpaire que les CVI conventionnels. Ce sentiment a été longtempsentretenu par l’absence de cohérence entre les résultats des différentes étudesconcernant les premiers CVIH[58]. En fait, le composant photopolymérisabledes CVIH qui permet une prise immédiate du ciment et une remontée rapidedu pH est susceptible d’éliminer les effets irritants, plus tôt que pour lematériau autopolymérisable[40]. Malgré tout, des irritations pulpaires ont étéobservées sous les premiers matériaux, tel le Vitrabondt, proposé commefond de cavité photopolymérisable[8]. À l’époque, ces irritations ont étéattribuées à diverses causes, dont l’action cytotoxique possible du fluor.L’insuffisance de polymérisation in situ du matériau et/ou une absenced’étanchéité des restaurations réalisées avec le produit peuvent également êtreà l’origine de l’inflammation pulpaire observée. En effet, des décollementsde ce fond de cavité se produisaient dans les techniques « sandwiches »,induits par la rétraction de prise du composite et du fait d’une adhérence dufond de cavité à la dentine moindre que celle réalisée entre le Vitrabondt etle composite le recouvrant[14].Les études in vivo chez l’animal (rat, singe) et chez l’homme (prémolaireorthodontique) permettent aujourd’hui de conclure que les CVIH actuels(Vitremert, Fuji II LCt, Photac-Filt) ou les compomères (Compoglasst,Dyractt) présentent les critères reconnus d’une bonne biocompatibilitépulpaire : les réactions sous les CVIH sont qualifiées de faibles à modérées etla dentinogenèse est peu perturbée[9, 13, 22, 50, 51, 66, 137].Une étude conduite sur prémolaires orthodontiques avec le Fuji II LCt [52]

montre pas ou peu de perturbations au niveau de la couche odontoblastiqueainsi que dans la pulpe superficielle sous-jacente, en rapport avec une absencede pénétration bactérienne à l’interface CVIH-dentine (fig 20). La tolérancepulpaire est attestée par la poursuite, voire la stimulation, de la dentinogenèse,que la dentine ait été traitée ou non par de l’acide polyacrylique. Le facteur leplus critique est l’épaisseur de dentine résiduelle[53]. En deçà de 0,5 mm, ladentinogenèse est stoppée ou ralentie et en cas d’exposition pulpaire, aucunpont de dentine réparatrice n’est visible à 90 jours[52]. Des résultats voisinsont été observés avec le même protocole pour le Vitremert [13].L’impact de la boue dentinaire sur la réponse pulpaire de dents de singe enversles CVI conventionnels et photopolymérisants a plus particulièrement étéévalué par Felton et al[40]. Que la boue dentinaire soit laissée intacte ouenlevée, les réponses des tissus pulpaires, évaluées après 7 et 35 jours, sonttoutes normales pour les deux matériaux, avec quelques spécimens deréactions inflammatoires légères. Quant à l’apposition de dentineréactionnelle, sur les 29 spécimens évalués, 11 montrent une fine appositionde dentine et sept laissent apparaître une apposition importante. Il est à noterque 11 spécimens ne présentent aucune augmentation de dentineréactionnelle. Des bactéries peuvent être détectées à l’interface dent-restauration pour tous les spécimens qui présentent des réponsesinflammatoires dans les groupes de 7 et 35 jours. En conclusion, les résultatshistopathologiques observés avec les deux types de CVI démontrent que lapulpe dentaire subit une séquence de cicatrisation normale en l’absence debactéries colorées le long de l’interface dent-restauration aux deux intervallesde temps. Ce résultat est en accord avec les études dirigées parBrannström[10, 11], Bergenholtz et al[6], Cox et al[22, 23], Tarim et al[137],démontrant que l’inflammation pulpaire est le résultat direct de la percolationdes bactéries, des endotoxines au niveau de l’interface dent-restauration.

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Ainsi, l’apport de la photopolymérisation, le prétraitement de la cavité àl’acide polyacrylique ou à l’aide d’un primaire adhésif automordançant, envue de traiter ou d’éliminer la boue dentinaire, ne constituent pas des facteursdéfavorables à une bonne biocompatibilité des CVIH et des compomères. Cesparamètres améliorent au contraire l’étanchéité en permettant une adhérenceimmédiate et supérieure à celle des CVI conventionnels. Les études in vivochez l’animal et chez l’homme, réalisées par notre groupe de recherchemontrent que l’absence de réactions dentinopulpaires défavorables sous lesCVIH et sous les compomères est essentiellement liée à une pénétrationbactérienne intracanaliculaire nulle ou faible, les réactions défavorablesaugmentant en nombre et intensité dès lors qu’un prétraitement à l’acidephosphorique a été réalisé et que les conditions opératoires n’ont pas permisle scellement étanche des canalicules ouverts par l’acide[9] (fig 21). Cesrésultats sont en accord avec ceux du groupe l’équipe de Cox qui montrentque les compomères Dyractt et Compoglasst ne sont pas biologiquementirritants pour la pulpe, mais que, lorsque leur mise en place est précédée parun prétraitement à l’acide phosphorique, le risque de pénétration bactériennesur les parois dentinaires et dans les canalicules augmente, le degréd’inflammation pulpaire étant corrélé au degré de micro-infiltrationbactérienne[137].

Libération de fluor et effet cariostatique

Les CVIH et les compomères constituent, comme les CVI conventionnels,un réservoir de fluor potentiellement mobilisable et libérable en fonction dutemps et de la nature de l’environnement. La quantité de fluorures libérée esttrès variable et toujours plus importante que les quantités minimes libéréespar les composites. Cette libération est maximale la première semaine(jusqu’à 30 ppm) pour décroître de façon significative à 180 jours (à quelquesppm)[44]. Cette libération de fluorures persiste et peut être décelée in vivo

après 1 an[27]. Concernant les CVIH, les taux de fluorures relargués sontcomparables à ceux des CVI conventionnels[43, 44, 91, 94, 119, 130], ce quis’explique par l’intervention de la réaction de prise acide-base qui estidentique dans les deux cas. Par ailleurs, comme les CVI conventionnels, lesCVIH peuvent se recharger en fluor. Photac-Fil Applicapt, Vitremert et FujiII LCt libèrent plus de fluor dans les 48 heures qui suivent une refluorisation(solution de 1 000 ppm pendant 10 minutes) par rapport à la libération de fluorinitiale succédant à leur mise en place. Cette capacité de se recharger et delibérer du fluor diminue cependant au fil des applications successives pourtous les CVIH[130].En ce qui concerne les compomères, la réaction acide-base de type verreionomère n’intervient que secondairement en présence d’un environnementhydrique favorable, la libération de fluor est donc quantitativement plus faibleet avec le temps devient infime. C’est le cas du compomère Dyractt parrapport à Photac-Fil Applicapt, Vitremert et Fuji II LCt [44, 130]. Selon lesfabricants, la présence de particules de verre de plus petites tailles et plusréactives (verre de fluorosilicate, trifluorure d’ytterbium) conférerait auxcompomères récents - Dyract APt et Compoglasst, F2000 compomererestorativet - une capacité de libération de fluor accrue, environ 30µg/cm2

après 4 semaines. Ces informations doivent être vérifiées in vivo.In vitro, il existe une bonne corrélation entre les quantités de fluor libérées parles CVIH et les compomères d’une part et l’inhibition de la croissance deSmutansd’autre part. Plus la quantité de fluor libérée est importante, plus cettecroissance est inhibée, mais les deux effets chutent concomitamment etdramatiquement après 6 mois[44]. In vivo, les taux deS mutanset lactobacillesmesurés à partir de prélèvements de plaque effectués sur des restaurationsantérieures âgées d’une année, ne montraient pas de différences significatives,que les restaurations soient réalisées avec les CVI modifiés, les compomèresou les composites. Les auteurs en concluent qu’après 1 an, les quantités de

18 Adaptation marginale observée à la microscopie optique de trois obturations par CVIH : le Fuji II LCT, le Photac-FilT et le VitremerT, avant thermocyclage (en haut) et après (en bas)(MEB × 115, 1 mm = 9 µm).

19 Comparaison de l’interface de deuxCVIH, le Fuji II LCT (hiatus de 1 µm) et duVitremerT (hiatus nul) (MEB × 1000).

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fluor présentes, bien que différentes pour les trois matériaux, sontpareillement insuffisantes pour affecter l’activité bactérienne de la plaquecariogène. Des études cliniques complémentaires sont indispensables pourévaluer le pouvoir cariostatique réel des matériaux hybrides par rapport auxrésines composites.

Indications et contre-indications

La réaction de prise acidobasique des CVIH étant suppléée par une réactionde prise instantanée par photopolymérisation, les propriétés originalesd’adhérence et de libération de fluor sont intégralement préservées, avec

20 Évaluation des réactions dentinopulpaires au Fuji II LCT.A. Cavité de classe V sur prémolaire extraite pour raison orthodontique.B. Absence d’infiltration bactérienne dans les canalicules dentinaires sous le CVI.C. Réaction pulpaire légère à 15 jours : vacuoles dans la couche odontoblastique ethyperhémie pulpaire circonscrite.D. Réaction légère à 45 jours : présence de quelques cellules inflammatoires isolées.E. Réaction dentinopulpaire favorable à 3 mois : apposition d’orthodentine réactionnelle.Observez la ligne calciotraumatique.F. Pulpe normale à 9 mois.G. Absence de formation d’un pont dentinaire après exposition pulpaire accidentelle etcoiffage pulpaire avec le CVI. La pulpe périphérique a été détruite mais la pulpe centrale estrestée vivante.

A B

C D

FE

G

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l’avantage de pouvoir bénéficier d’un temps de travail allongé, d’un temps deprise plus court, et d’une plus grande facilité de manipulation liée à laphotopolymérisation[63]. De ce fait, les CVIH peuvent être utilisésavantageusement dans les mêmes indications que les CVI conventionnels,avec un pronostic meilleur et plus prédictible. Concernant les compomères, ilfaut souligner la plus faible libération de fluor et l’obligation d’utiliser unsystème adhésif avant l’application du matériau de restauration. De ce fait,les indications s’apparenteront plus à celles des composites microchargés.Pour le praticien, la moindre sensibilité à une contamination hydrique initiale,la rapidité de prise majorant la résistance aux acides, à la dessiccation et à lacompression, l’adhérence chimique précoce à la dentine et le comportementélastique améliorant le joint d’étanchéité, une radio-opacité adéquate, uneesthétique accrue et plus durable, par un plus grand choix de teintes, unemeilleure aptitude au polissage, et une amélioration des états de surface,constituent les atouts cliniques majeurs de ces matériaux par rapport aux CVIconventionnels.On distinguera plus particulièrement deux types d’indications principalespour ces matériaux hybrides.– Les restaurations proximales des lésions carieuses au stade initial des dentsantérieures et postérieures (site II, stade 1), en particulier lorsque l’extensionréduite des lésions demeure compatible avec la conservation de l’émailsurplombant au niveau du contact interproximal : les CVIH sontparticulièrement recommandés pour l’obturation des cavités tunnel et slotpermettant la conservation des crêtes marginales des dents cuspidées[95, 107].On choisira les matériaux avec la plus forte libération de fluor, lorsque lerisque carieux est élevé.– Toutes les lésions cervicales (site III). On préférera les CVIH qui libèrentplus de fluor pour traiter les lésions d’étiologie carieuse, et les compomèrespour les lésions érosives/abrasives des secteurs visibles[74]. Cependant, danscette dernière indication, les compomères n’ont pas encore fait la preuve deleur supériorité clinique par rapport aux résines composites[113], et ce d’autantque les procédures ne sont pas significativement simplifiées par rapport àl’utilisation des résines composites couplées aux systèmes adhésifsmonocomposants. Il est en particulier recommandé, pour limiter ladétérioration marginale et la coloration des joints qui interviennent avec letemps, surtout au niveau de l’émail, de pratiquer un mordançage acide

préalable et l’application de l’adhésif qui s’opère en deux couchessuccessives, ce qui nécessite selon nous la pose d’un champ opératoireétanche (digue). Les arguments de rapidité de mise en œuvre et desimplification des procédures avancés par les fabricants pour justifier le choixde ces matériaux ne sont donc pas fondés et les avantages par rapport auxcomposites n’apparaissent pas clairement[142].Du fait de leur résistance mécanique et de leur adhérence à la dentine, de leurspropriétés d’expansion par absorption hydrique secondaire, et d’une bonnebiocompatibilité, les compomères pourraient être un matériau de substitutiondentinaire et de comblement interne plus adapté que ne le sont les CVIconventionnels ou hybrides[138]. Cette évolution du concept de la techniquesandwich doit faire l’objet d’une évaluation clinique. Les CVI conventionnelset hybrides qui libèrent plus de fluor doivent continuer à être préférés danscette indication lorsqu’une reminéralisation des structures amélodentinairespériphériques est recherchée.Les performances mécaniques des CVIH et des compomères demeurentinsuffisantes par rapport à celles des amalgames et des composites, ce quicontre-indique l’utilisation des deux familles de matériaux pour lesrestaurations supportant l’occlusion[75].Les CVIH et les compomères sont également utilisés en orthodontie, endentisterie pédiatrique, et pour le scellement prothétique (tableau IX).

Remerciements aux Pr Picard et Dr Aazzab du laboratoire de Biomatériaux de Paris VII, coréalisateurs avecPierre Jonas des documents MEB présentés dans cet article, ainsi qu’au Pr Degrange du laboratoire deBiomatériaux de Paris V pour la relecture de ce manuscrit.

21 Matériau hybride de la famille des verres ionomères assurant une interface étanche (A). Comparer avec la pénétration bactérienne intracanaliculaire sous un composite non étanche aprèsmordançage dentinaire (B). Coloration Brown and Brenn, les bactéries sont en rouge, la dentine en jaune.

A B

Tableau IX. – Composition de quelques ciments de scellement hybridesprothétiques.

Dyract Cem DentsplyDetreyT.Chémopolymérisation

Poudre : Verre fluorosilice d’AL et Sr, aérosils.Liquide : AminoPenta,TEGDMA, M-1A-BSA (macromonomèreavec 2 radicaux méthacryles et 4 radicaux carboxyles)

Resinomer BiscoT.Sytème pâte/pâte.Chémo- etphotopolymérisation

Base : BisGMA, Ohalkylméthacrylate, verrefluorosilicate, silice, di-O-éthyl-toluidine. Catalyseur : DSDM,polyéthylène diméthacrylate, particules de verre fluorosilicate

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CIMENTS VERRES IONOMÈRES ET MATÉRIAUX HYBRIDES Odontologie23-065-K-10

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