Le biofilm, données actuelles ------ INTRODUCTION - aplic

Transcription

Département de parodontologie Dr MICHEL Faculté de chirurgie dentaire de Rennes
2, Avenue du Pr Léon Bernard 35043. Rennes Cedex
Le biofilm, données actuelles
-----Y. STANDLY, M.G. POBLETE-MICHEL, J.F. MICHEL
INTRODUCTION
Au 17ème siècle Antonie Von Leeuwenhoeke observait pour la première fois la plaque
dentaire à l’aide d’un simple microscopecelui-ci reportait la présence d’« animalcules » aussi
nombreux que variés (Marsh et coll. 1999b). En 1996 Bill Keevil et ses collègues du centre
d’application et de recherche en microbiologie de Porton Down (USA) comparaient le biofilm
à une grande ville la nuit avec ses immenses gratte-ciel (Coaghlan 1996). Ainsi les récentes
avancées scientifiques dans le domaine de la microbiologie orale bouleversent la vision
traditionnelle de la plaque dentaire que pouvaient avoir les chirurgiens-dentistes. L’évolution
des concepts nous amènera à redéfinir la plaque dentaire en tant que biofilm. Nous décrirons
sa composition chez le patient sain ainsi que les différentes étapes de sa formation qui sont
des pré-requis indispensables à la compréhension des problèmes posés. Enfin nous
présenterons les résultats de notre étude portant sur l’analyse au microscope électronique à
balayage du biofilm après un traitement ultrasonique.
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ÉTAT DE LA QUESTION
1. DEFINITION
1.1 - RAPPELS HISTORIQUES
1.1.1 - De la plaque au biofilm
G.V.Black a été le premier en odontologie en 1898 à utiliser le terme de plaque dentaire pour
décrire la masse microbienne recouvrant les lésions carieuses (Ramfjord et coll. 1993).
La plaque dentaire constitue un dépôt mou adhérent tenace terne et de couleur blanc
jaunâtre ; on le trouve à la surface des dents et des matériaux dentaires. Ce dépôt se forme en
quelques heures et ne peut être éliminé par un jet d’eau sous pression ceci différencie la
plaque dentaire de la materia alba constituée de débris alimentaires de leucocytes en voie de
désintégration de cellules épithéliales desquamées et de micro-organismes (Mouton et coll.
1994) et (Pawlak et coll. 1988). Il faut aussi différencier la plaque dentaire du tartre qui est un
dépôt durci formé par la minéralisation de la plaque ; ce dépôt est généralement recouvert par
une couche de plaque non minéralisée (Carranza et coll. 1996).
On note une évolution du concept de la plaque dentaire en effet il y a encore 10 ans la
plaque dentaire était définie comme une simple accumulation sans structure apparente de
cellules bactériennes sur une surface. Aujourd’hui avec l’apparition de nouveaux
microscopes ne nécessitant pas de procédé préalable de déshydratation on visualise une
structure dans l’accumulation microbienne de la plaque dentaire (Conférence Paris).
De nombreuses études ont démontré que la plaque dentaire présentait toutes les
caractéristiques d’un biofilm (Darveau et coll. 1997). Les biofilms bactériens peuvent être
définis comme une matrice entourée de populations bactériennes adhérentes entre elles et/ou à
des surfaces ou interfaces. Ces organismes s’installent et recherchent la sécurité et le confort
en adhérant aux surfaces disponibles et forment des biofilms dans pratiquement tous les
systèmes aquatiques (Costerton et coll. 1995b). On peut donc définir la plaque dentaire
comme une accumulation hétérogène  adhérente à la surface des dents ou située dans l’espace
gingivo-dentaire ; celle-ci s’accumule aussi sur les différents matériaux de restauration
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dentaire ainsi que sur les prothèses. Elle est composée d’une communauté microbienne riche
en bactéries aérobies et anaérobies enrobées dans une matrice intercellulaire de polymères
d’origine microbienne et salivaire (Mouton et coll. 1994).
L’origine de la plaque son développement sa constitution et son adaptation aux conditions
environnementales sont gouvernées par un équilibre dynamique en constante variation entre
le microbiota oral et les multiples facteurs qui modifient la composition microbienne
(Listgarden 1994). Ainsi le biofilm dentaire apparaît comme une véritable unité écologique
hautement organisée et non plus comme une simple accumulation de bactéries (Ramfjord et
coll. 1993).
1.1.2 - Difficultés de l’étude du biofilm dentaire et les solutions apportées
La microscopie électronique a longtemps été la méthode de choix pour l’étude de la
composition et de la structure du biofilm dentaire. Cependant la déshydratation nécessaire à
l’observation des échantillons de plaque entraîne des déformations et parfois la destruction de
la structure du biofilm. Avec l’arrivée du microscope laser à balayage confocal (CSLM)  le
biofilm dentaire peut désormais être étudié dans son état naturel d’hydratation ; par
conséquent on ne rencontre plus de problèmes de déshydratation de fixation et de coloration
des échantillons. De plus à partir d’images en coupe intégrées et réassemblées par un logiciel
informatique, ce microscope peut fournir des images tridimensionnelles de biofilms dentaires
vivants. L’utilisation de sondes spécifiques fluorescentes rend aussi possible l’identification
des composants de la matrice ainsi que les bactéries présentes dans celle-ci (Wood et coll.
2000). Ainsi on peut visualiser par des méthodes non-invasives les microstructures et étudier
les phénomènes physiologiques et biochimiques qui ont lieu en profondeur dans le biofilm
(Singleton et coll. 1997). Le CLSM permet aussi grâce à sa haute résolution l’introduction de
sondes physiques dans des sites précis à l’intérieur même de l’architecture du biofilm ce qui
permet l’obtention directe de données physiques et chimiques sans extrapolation (Costerton et
coll. 1994).
Les difficultés des études réalisées in vivo ont conduit à la réalisation au laboratoire de
systèmes modélisant le biofilm dentaire. Ces modèles sont plus facilement contrôlables et
sont utilisés pour expliquer et prévoir le comportement du biofilm dentaire dans son
écosystème naturel (Bradshaw et coll. 1996). Toutefois il existe de nombreuses difficultés
inhérentes à la modélisation du biofilm dentaire qui est hétérogène et variable. De plus il
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semble difficile de reproduire exactement les conditions écologiques rencontrées in vitro ce
qui pousse les scientifiques à simplifier et donc à limiter les différents paramètres des
systèmes de modélisation de façon à obtenir des résultats exploitables (Sissons 1997).
Certains chercheurs ont même mis au point des modèles mathématiques qui sont des
simplifications de phénomènes réels qui peuvent exister dans le biofilm et dont les propriétés
caractéristiques sont traduites sous forme d’équations mathématiques.
La science ne peut se passer de ces différentes approches aussi diverses et réductrices soientelles car elles apportent chacune leur lot de connaissances même si le choix des différentes
investigations reflètent naturellement les perspectives du chercheur (Wimpenny 1997).
Ainsi le microscope à lumière confocale a profondément modifié la vision que pouvaient
avoir les microbiologistes du biofilm dentaire ce qui a pour conséquence l’élaboration de
nouveaux concepts qui révolutionnent la perception traditionnelle que l’on pouvait avoir il y a
encore 10 ans.
1.2 - NOUVEAUX CONCEPTS
1.2.1 - Systèmes circulatoires
Le biofilm est constitué de microcolonies de cellules enveloppées dans une matrice dense
d’exopolysaccharides ouverte à certains endroits par des ponts à eau. Le fluide de l’interface
formée par la masse du biofilm et l’eau pénètre ce système de ponts et se déplace selon un
flux à convection. Des perles de polystyrène (03 microns) peuvent se déplacer rapidement et
sans à coup à l’intérieur des différentes ramifications qui ne constituent donc pas une barrière
à leur passage. Il n’est pas évident que ces canalisations d’eau se ramifient dans toute la
profondeur du biofilm dentaire (Costerton et coll. 1997).
De plus ce réseau de canaux à eau délivre des nutriments aux habitants des colonies et permet
l’élimination des déchets métaboliques (Darveau et coll. 1997). Ces canaux aqueux
permettent également des échanges et des communications intercellulaires (Barbieri 2000) ce
qui conduit à une organisation spatiale particulière des différentes espèces bactériennes les
unes par rapport aux autres à l’intérieur du biofilm. Une des conséquences de cette répartition
dans l’espace est le développement de dépendances entre les différentes espèces bactériennes
(Gilbert et coll. 1997). Les ponts à eau participent aussi au transport de l’oxygène dans les
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régions profondes du biofilm. Toutefois les limitations de la diffusion et la consommation
d’oxygène engendrent un épuisement de l’oxygène au centre des microcolonies ce qui
permet d’expliquer à cet endroit, l’existence et l’activité physiologique de bactéries
anaérobies facultatives ( Veno Poulsen 1999) et (Costerton et coll. 1994).
Auschill et coll. (2001) ont démontré que la plupart de la flore bactérienne vivante était
localisée autour et au-dessus des canaux aqueux.
1.2.2 - Différences entre cellules du biofilm et cellules planctoniques
Les bactéries peuvent adopter deux modes de vie radicalement différents soit celui à l’état
planctonique dans lequel les organismes isolés flottent dans le milieu buccal soit dans un
biofilm où les bactéries attachées à une surface dentaire vivent en communauté. Les cellules
planctoniques deviennent sessiles quand les nutriments commencent à être limités c’est alors
qu’elles adhèrent à une surface et changent leur phénotype ceci les différencie de leurs
homologues planctoniques (Veno Poulsen 1999). L’étude de l’expression des gènes
bactériens a montré que 40% des protéines exprimées par les bactéries dans le biofilm
pouvaient être différentes de celles trouvées dans les cellules planctoniques (Potera 1999).
Certains auteurs ont également observé que les modes de croissance entre ces deux formes
phénotypiques étaient différents (Loo et coll. 2000). Ainsi le simple fait d’adhérer à une
surface va changer le phénotype bactérien, ce qui différencie cette bactérie des autres microorganismes de la même espèce flottant dans la salive. Cette différenciation cellulaire met
probablement en jeu le déclenchement de contacts sensitifs à la surface cellulaire induisant
l’expression de certains gènes (Marsh et coll. 1999b).
On sait que les relations entre cellules planctoniques sont essentiellement transitoires alors
que dans le biofilm dentaire les bactéries vivent dans des communautés microbiennes dans
lesquelles les nutriments disponibles et les produits terminaux dépendent de l’activité
métabolique des cellules voisines et de la diffusion à travers le biofilm. Ainsi on assiste à
l’apparition de différents processus de coopération bactérienne, ce qui permet d’affirmer que
la physiologie bactérienne à l’intérieur du biofilm dentaire est profondément différente de
celle rencontrée chez les bactéries planctoniques.
Le biofilm dentaire contribue également à la stabilité et à la continuité bactérienne au sein de
cet écosystème car les micro-organismes vivant à l’intérieur du biofilm sont résistants aux
agents anti-microbiens alors que les bactéries planctoniques sont extrêmement sensibles à ces
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différents agents (Costerton et coll. 1994). En conséquence on peut affirmer que les bactéries
vivant dans le biofilm dentaire ont un comportement différent car elles possèdent de
nombreuses propriétés qui ne sont pas exprimées chez leurs homologues flottant dans la
salive (Marsh et coll. 1999a).
1.2.3 - Communications inter-celullaires
A l’intérieur des microcolonies les communications inter-cellulaires notamment par
l’intermédiaire de « quorum sensing » jouent un rôle capital dans la formation du biofilm
dentaire. En effet ce type d’échange permet la régulation de l’expression de nombreux gènes
en fonction de la densité cellulaire (Liljemark et coll. 1997). Quand une densité bactérienne
critique est atteinte lors de la formation du biofilm on assiste à une réduction de la croissance
de celui-ci. Les bactéries sont ainsi capables de communiquer et de répondre à leurs voisines
grâce à des molécules effectrices généralement des peptides qui diffusent telles que les
«homosérine lactone » émises par les gram - (Davies et coll. 1998). L’homosérine lactone
peut aussi être sécrétée par une bactérie qui adhère à une surface ce qui stimule d’autres
bactéries à se joindre à la communauté (DuPont et coll. 1997). Ces différents échanges sont
favorisés par l’existence des canaux aqueux qui facilitent le transfert de l’information
(Barbieri 2000).
A côté de cette capacité à connaître les densités cellulaires qui les entourent les bactéries ont
le pouvoir de se transmettre leurs propres gènes à l’intérieur du biofilm dentaire (Conférence
de Paris). Li et coll. (2001) ont démontré que la vie à l’intérieur du biofilm dentaire augmente
la capacité de S. mutans à transporter et à intégrer de l’ADN étranger.
1.2.4 - Structure du biofilm
1.2.4.1 - Etude au microscope électronique
L’observation au microscope électronique a d’abord permis de distinguer des régions
hétérogènes et des régions plus homogènes. Les zones hétérogènes sont souvent constituées
de bactéries érigées en palissades où des filaments et des chaînes de coques sont alignés
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parallèlement à angle droit par rapport à la surface de l’émail (Photo suivante de Mouton et
coll.1994).
Les zones plus homogènes sont semblables à des colonies bactériennes et on y remarque une
stratification horizontale (Mouton et coll. 1994)
Dans la plaque jeune on n’observe souvent que quelques couches cellulaires de bactéries dont
la diversité est limitée alors que dans la plaque âgée on a une couche multicellulaire épaisse
composée de bactéries dont la diversité morphologique est importante mais dont la
disposition irrégulière a disparu. On voit parfois des micro-organismes directement en contact
avec la surface de l’émail à la suite de la disparition de la pellicule acquise exogène résultant
d’une action enzymatique (Kandelmann 1989).
1.2.4.2 - Etude au microscope à lumière confocale
1.2.4.2.1 - Les microcolonies
Avec l’avènement du microscope à lumière confocale on découvre que le biofilm dentaire a
une structure en champignon et que son épaisseur peut dépasser 1mm (Conférence de Paris).
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On a donc une structure qui n’est pas compacte mais ouverte à certains endroits qui
constituent l’entrée des canaux aqueux.
Le biofilm est organisé en microcolonies ce qui lui donne des caractéristiques structurales
particulières que Costerton et coll. 1994 ont modélisées dans le schéma suivant.
La microcolonie bactérienne est l’unité structurale et fonctionnelle du biofilm. Ces
microcolonies peuvent être composées de cellules de la même espèce ou bien de cellules
d’espèces différentes mais les microcolonies sont clairement séparées entre elles par la
matrice polysaccharidique (Costerton 1995a). L’étude de la structure du biofilm révèle donc
une structure complexe avec une distribution bactérienne hétérogène.
Les résultats d’études ont montré que la structure du biofilm dentaire n’était pas affectée
significativement par la surface sur laquelle elle se forme que cette surface soit naturelle ou
artificielle (Lindhe 1998).
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1.2.4.2.2 - Les différents gradients et la création d’habitats
A côté de cette hétérogénéité spatiale on observe une hétérogénéité environnementale. Des
sites physiquement très proches l’un de l’autre peuvent ainsi présenter des microenvironnements très hétérogènes à la surface d’une même dent. Des variations de pH de
température de potentiel d’oxydoréduction de concentration de nutriments essentiels et de
déchets métaboliques toxiques amèneront à la formation de micro-habitats propices à la
croissance de populations microbiennes différentes (Kandelman 1989). On comprend donc
que l’habitat buccal en général soit hétérogène et corresponde en fait à la juxtaposition d’une
multitude de micro-habitats localisés (Kandelman 1989). Ainsi suivant leur localisation
certains micro-organismes peuvent être dépourvus en oxygène en nutriments ou en espace
nécessaire à leur division cellulaire. Les gradients d’oxygène se développent avec son
utilisation rapide par les bactéries aérobies situées à l’interface entre la salive et le biofilm. Le
défaut d’oxygène va conduire à la formation de zones dépourvues en oxygène où les
conditions anaérobies vont prévaloir comme l’illustre le schéma suivant (Veno Poulsen
(1999):
Des sondes chimiques montrent, bien que le biofilm se développe dans un milieu aérobie, que
le centre des microcolonies peut constituer des micro-niches anaérobies (Costerton et coll.
1994).
A côté de ce gradient en oxygène on démontre l’existence d’autres gradients chimiques et
physiques secondaires au métabolisme bactérien (nutriments Eh ph produits métaboliques).
Ces gradients créent ainsi des îlots favorables à la croissance bactérienne (Figure suivante de
Marsh et coll.1995).
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Ces gradients s’expliquent par des variations de substrats et produits bactériens sur des
distances relativement faibles. Ceci aboutit à une organisation spatiale particulière des
colonies bactériennes qui s’installent là où elles seront sures de trouver des nutriments. Ainsi
on assiste à l’élaboration de domaines d’activité métabolique et par conséquent à la création
d’une mosaïque de micro-environnements si on considère l’ensemble des colonies (Marsh et
coll. 1997). Ainsi pour étudier la plaque dentaire il est essentiel de prendre des petits
prélèvements dans des zones que l’on aura définies préalablement (Marsh et coll.1999b).
En conclusion le biofilm dentaire apparaît comme un empilement de colonies bactériennes
séparées par des canaux à eau à l’intérieur d’une matrice extra-cellulaire avec l’existence de
nombreux gradients entre les microcolonies (Pratten et coll. 2000).
2. COMPOSITION
2.1 - FRACTIONS CELLULAIRE ET ACELLULAIRE
2.1.1 - Fraction cellulaire
2.1.1.1 - Bactéries
2.1.1.1.1 - Acquisition de la flore buccale
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2.1.1.1.1.1 - Installation de la flore avant l’éruption des dents
L’enfant naît avec une cavité buccale stérile. Initialement il y a une contamination passive de
la bouche lors de l’accouchement par des bactéries de la flore vaginale. Ensuite la bouche est
contaminée par des bactéries présentes dans la nourriture et le lait elle est aussi contaminée
par la salive des proches de l’enfant (Mouton et coll. 1994).
La bouche se comporte comme un site hautement sélectif pour les micro-organismes on ne
trouve en effet que quelques espèces présentes chez l’adulte. De plus, les bactéries y sont
présentes en faibles quantités. Ces premiers micro-organismes sont appelés espèces
pionnières. L’acquisition de ces nouvelles espèces est limitée par la desquamation des cellules
épithéliales la mastication et le flot salivaire. Les facteurs chimiques tels que le potentiel
d’oxydo-réduction le ph les propriétés antibactériennes de la salive et la limitation de
nourriture agissent comme des barrières chimiques limitant la croissance (Marsh et coll.
1999b).
Les premières espèces prédominantes sont S. salivarius et S. mitis biovar 1 qui manifestent
une affinité particulière pour les cellules épithéliales. Quelques mois après la naissance on
note la présence sur les muqueuses de nombreuses espèces anaérobies à Gram négatif
(Mouton et coll. 1994).
2.1.1.1.1.2 - denture lactéale
Avec l’éruption des dents les populations anaérobies deviennent plus abondantes notamment
dans les sillons gingivo-dentaires qui constituent de nouveaux habitats favorables à leur
croissance. L’incidence des streptocoques du groupe mutans croît avec l’augmentation du
nombre de surfaces dentaires (Mouton et coll. 1994).
2.1.1.1.1.3 - denture mixte
La chute des dents lactéales et l’éruption des dents définitives s’accompagnent de
phénomènes inflammatoires d’effractions gingivales ce qui rappelle les poches parodontales.
Ces nouveaux environnements seraient de nature à favoriser la colonisation par des bactéries à
potentiel pathogène. Avec l’augmentation du nombre de dents et l’apparition des dents
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définitives le nombre d’habitats s’accroît ce qui crée de nouveaux sites permettant le
développement du biofilm dentaire (Mouton et coll. 1994).
2.1.1.1.1.4 - denture permanente
La flore buccale à l’adolescence est proche de celle de l’adulte. La progestérone et l’oestradiol
sont des facteurs de croissance pour la majorité des Bactéroidaceae à pigmentation noire
(BPN) (Marsh et coll. 1999b). La prévalence de Prevotella intermedia Capnocytophaga et
Treponema denticola est élevée chez les enfants à la puberté mais celle de A.
actinomycetemcomitans et de P. gingivalis reste basse.
A l’âge adulte la totalité des facteurs de l’écosystème est mise en place ce qui aboutit à une
grande diversité des espèces (Mouton et coll. 1994).
2.1.1.1.2 - Différentes espèces
2.1.1.1.2.1 - généralités
Le biofilm dentaire est composé de 30 genres de bactéries ce qui représente plus de 500
espèces bactériennes (Xie et coll. 2000). De plus à raison de 108 à 109 bactéries par mg on
peut ainsi prélever à l’aide d’une sonde plusieurs millions de bactéries (Mouton et coll.
1994). On est donc en face d’une structure excessivement riche en bactéries.
2.1.1.1.2.2 - les différentes espèces chez l’adulte
2.1.1.1.2.2.1 - biofilm dentaire supra-gingival
La plaque supra-gingivale est dominée par les bactéries Gram positif facultatif spécialement
par les streptocoques et par les actinomyces (Ximenez-Fyvie et coll. 2000) mais elle est aussi
constituée d’une grande variété d’organismes incluant des membres considérés comme étant
anaérobies (Marquis 1995).
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2.1.1.1.2.2.2 - biofilm dentaire sulculaire ou sous-gingival
La flore sub-gingivale associée à une gencive saine est composée principalement des espèces
suivantes : Actinomyces Streptococcus et Veillonella (Ramfjord et coll. 1989). On y trouve
surtout des coques à Gram positif ou à Gram négatif ainsi que des organismes filamenteux.
On retrouve aussi des spirochètes et diverses bactéries flagellées particulièrement à la partie
apicale de la plaque (Kandelman 1989).
Les tableaux de Berenholc (1985) résument la liste des germes les plus souvent rencontrés
dans les biofilms supra et infra-gingival.
Tableau 1.-Biofilm supra-gingival
Coques Gram +
Streptocoques sanguis
Streptocoques mitis
Streptocoques mutans
Staphylocoques epidermidis
Peptostreptocoques (
anaérobies )
Bacilles Gram +
Actinomyces viscosus
Bacterionema matruchotii
Rothia dentocariosa
Arachnia
Coques Gram -
Branhamella (ex Neisseria)
Veillonella (anaérobie)
Bacilles Gram -
Bacteroides melaninogenicus
(oralis)
Corrodens
Capnocytophaga (ex. B.
Ochraceus)
Fusobacterium
Leptotrichia
Selenomonas
Wolinella recta
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Spirochètes (quelques-uns près
du sulcus)
Et de nombreux autres germes, en nombre très restreint, sans signification apparente.
Tableau 11-Biofilm sous~gingival
Coques Gram +
Streptocoques sanguis
Streptocoques mitis
Enterocoque (Strepto D)
Peptostreptocoques (
anaérobies )
Staphylocoques epidermidis
Coques Gram -
Branhamella
Veillonella
Bacilles Gram +
Rothia dentocariosa
Actinomyces viscosus
Bacterionema matruchotii
Actinomyces israeli
Actinomyces naeslundi
Arachnia
Leptotrichia
Propionibacterium acnes
Bacilles Gram -
Bacteroides melaninogenicus
oralis
Fusobacterium
Selenomonas
Wolinella recta
Spirochètes
Tréponèmes dentaires
microdentium
macrodentium
Borrelia vincenti
Et de nombreux autres germes, en nombre très restreint, sans signification apparente.
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2.1.1.1.2.2.3 - les bactéries et les autres différents habitats
La microflore des puits et fissures des faces occlusales des molaires et des prémolaires est
surtout constituée par des bactéries Gram positif et est dominée par les streptocoques. Cette
microflore est moins variée que les autres trouvées sur d’autres sites des surfaces dentaires
(Marsh et coll. 1994). On y trouve des streptocoques sanguis mutans et salivarius ;
Lactobacillus et Veillonella ont également été isolés. Certaines espèces comme Neisseria et
Haemophilius parainfluenzae peuvent aussi être rencontrées (Park et coll. 1994).
Le biofilm inter-dentaire est surtout constitué de streptocoques et de bâtonnets Gram positif
tels que Actinomyces. Quand on compare cette flore à celle rencontrée dans les fissures on
retrouve plus d’espèces anaérobies strictes Gram négatif mais on ne rencontre pas toujours de
spirochètes (Marsh et coll. 1999b).
2.1.1.2 - Les virus
Des micro-organismes non bactériens tels que les virus ont été isolés dans le biofilm dentaire
(Carrenza et coll. 1996). Le virus le plus souvent rencontré dans la cavité buccale est l’Herpès
simplex les types 1 et 2 ont été isolés mais le type 1 est le plus commun. Ce virus peut rester
latent ; il migre alors le long du nerf Trijumeau jusqu’au ganglion où il va rester latent jusqu’à
sa réactivation par les UV ou par le stress.
Le cytomégalovirus est aussi retrouvé chez un grand nombre d’individus il a été détecté dans
la salive chez des patients ne présentant pas de symptôme.
On remarque parfois la présence de coxsackies et d’autres virus suivant la pathologie qu’ils
peuvent induire (Marsh et coll. 1999b).
2.1.1.3 - Les différents parasites
2.1.1.3.1 - Les mycoplasmes
Les mycoplasmes sont des micro-organismes plésiomorphiques qui possèdent une membrane
externe non rigide. M. pneumoniae M. buccale et M. orale ont été isolés du biofilm dentaire.
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Leur rôle n’est pas encore défini et les mycoplasmes oraux n’ont pas encore de classification
valable (Marsh et coll. 1999b).
2.1.1.3.2 - Les protozoaires
Les protozoaires constituent un groupe d’animaux unicellulaires. Entamoeba gingivalis et
Trichromonas tenax ont été isolés ils sont présents dans les bouches saines mais se
développent aussi dans les bouches mal entretenues ; ils jouent un rôle de prédateur dans le
biofilm (Perrin et coll. 1999).
2.1.1.3.3 - Les levures
Un pH de 5 favorise l’apparition des levures. Candida albicans qui est la forme la plus
représentée apparaît comme un commensal buccal. D’autres espèces non identifiées
représentent moins de 1 du total des levures (Perrin et coll. 1999).
La proportion exacte et la signification de cette levure chez un patient sain tout comme chez
un patient malade n’ont pas été éclaircies (Marsh et coll. 1999b).
2.1.1.4 - Les cellules de l’organisme
Quelques cellules de l’hôte apparaissent dans le biofilm dentaire ceux sont des cellules
épithéliales provenant des épithélia buccaux desquamés. On trouve également des cellules
sanguines avec principalement des polynucléaires neutrophiles (Carranza et coll. 1996) et
(Lindhe 1986).
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2.1.2 – Fraction acellulaire
Le matériel présent entre les bactéries dans le biofilm dentaire est appelé matrice interbactérienne. Elle constitue entre 25 et 30 de la masse du biofilm et est composée d’une
partie organique et d’une fraction inorganique. Ses différents constituants proviennent de la
salive du fluide gingival et des différents produits bactériens (Carrenza et coll. 1996) et
(Lindhe 1998). La composante fibrillaire de la matrice provient surtout des diverses structures
extracellulaires qui garnissent la surface de la plupart des bactéries : fimbriae fibrilles
capsules et glycocalyx de structures variées (Mouton et coll. 1994).
2.1.2.1 - Matrice organique
2.1.2.1.1 - Lipides
La petite quantité de lipides présents dans la matrice du biofilm dentaire est jusqu’à présent en
grande partie inconnue. Une partie du contenu lipidique est trouvée dans les vésicules
extracellulaires qui peuvent contenir les endotoxines lipopolysaccharidiques des bactéries
Gram négatif (Lindhe 1998) et (Wilkins 1991). De plus la lyse des bactéries mortes laisse sur
place des constituants membranaires observables sous formes de fragments ou de vésicules
dont le contenu en phospholipides en acides lipotéichoiques et en lipopolysaccharides (LPS)
est élevé (Mouton et coll. 1994).
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2.1.2.1.2 - Glucides
Les hydrates de carbone représentent 20 du poids sec du biofilm dentaire (Perrin et coll.
1999). Les polysaccharides de la matrice sont bien caractérisés ; on sait en effet que les
fructanes et glycanes sont synthétisés par certaines bactéries présentes dans le biofilm à partir
du saccharose ingéré. Les fructanes constituent une réserve d’énergie qui peut être utilisée en
cas d’apport glucidique réduit. Le mutane qui est un glycane dont la dégradation est difficile
agit donc comme le squelette de la matrice à peu près de la même façon que le collagène qui
stabilise la substance intercellulaire du tissu conjonctif (Lindhe 1986). Ces hydrates de
carbone contribuent à l’adhérence des micro-organismes les uns aux autres et à la dent. De
plus ils constituent une réserve d’énergie pour les bactéries du biofilm dentaire (Wilkins
1991).
2.1.2.1.3 - Protéines
La matrice inter-bactérienne est surtout constituée d’osides et de protéines qui constituent la
majeure partie du matériel organique du biofilm (Perrin et coll. 1999). Une partie des
protéines de la matrice est constituée de glycoprotéines salivaires altérées probablement
partiellement dégradées par les micro-organismes qui utilisent la partie glucidique ; d’autres
protéines ont été identifiées comme étant des enzymes salivaires ou bactériens, on rencontre
également des immunoglobulines (Lindhe 1986) et (Kandelman 1989). On y trouve aussi de
l’albumine de la lactoferrine et des lysosymes. De même une grande quantité d’enzymes des
bactéries et de l’hôte peut être détecté (Marsh et coll. 1999b).
2.1.2.2 - Eléments inorganiques
Les concentrations de calcium de phosphore de potassium de magnésium et de fluorure sont
plus importantes dans le biofilm dentaire que dans la salive. On trouve aussi des traces
d’oligo-éléments tels que : le zinc le fer le cuivre le plomb le lithium (Berenholc 1985). Ce
qui atteste la tendance du biofilm à concentrer les éléments inorganiques (Wilkins 1991). Les
ions phosphates et calcium assurent la cohésion du biofilm dentaire et participe à sa
18
calcification en tartre. Les oligo-éléments Ag Co Cu F Fe Mg Pb Sn sont des cofacteurs
de nombreuses réactions enzymatiques (Mouton et coll. 1994).
2.2 - EVOLUTION DE LA COMPOSITION
2.2.1 - Du premier au deuxième jour
Les premières bactéries à coloniser les surfaces dentaires sont principalement des cocci Gram
positif et des bâtonnets Gram positif (Ramfjord et coll. 1993). Parmi les streptocoques qui
prédominent au sein de la population bactérienne on remarque Sreptococcus mitis 
Streptococcus oralis et Streptococcus sanguis (Listgarten 1994) et (Scheie 1994). Parmi les
espèces pionnières on note également la présence d’actinomyces représenté par A.viscosus et
A. israelii. Les espèces Neisseria Arachnia Propionibacterium et Veillonella sont aussi
retrouvées dans le biofilm (Park et coll. 1994).
19
2.2.2 - Du deuxième au septième jour
Les coques dominent toujours. On peut observer à la surface de leurs colonies un nombre
accru d’organismes en forme de minces bâtonnets. Puis on assiste à l’augmentation du
nombre des organismes filamenteux en même temps que la population se diversifie. On voit
apparaître des fusobactéries ainsi que des bactéries en forme de bâtonnets et de filaments
(Wilkins 1991).
2.2.3 - Du septième au quatorzième jour
A 7 jours dans les conditions expérimentales apparaissent les genres et espèces
Corynebacterium matruchotii Lactobacillus Leptotrichia et les spirochètes (Mouton et coll.
1994). On voit donc apparaître des vibrions et des spirochètes et ceci en même temps que le
nombre de leucocytes augmente. A mesure que le biofilm dentaire mûrit et s’épaissit la
population d’organismes Gram négatif et anérobies s’accroît. Au cours de cette période on
peut observer des signes d’inflammation sur la gencive (Wilkins 1991).
2.2.4 - L’apogée
Les proportions relatives des différents types de bactéries de la flore buccale continuent à se
modifier. Le nombre relatif de cocci Gram positif diminue en raison de l’augmentation du
nombre de bâtonnets Gram positif. Parmi les bactéries Gram négatif le genre Veillonella est
le plus important numériquement alors que les genres Bacteroïdes et Fusobacterium ne
représentent qu’une faible proportion de la flore. Ainsi le milieu se modifie et favorise les
bactéries anaérobies permettant l’apparition d’un nombre croissant de bâtonnets Gram négatif
plus particulièrement dans les couches les plus profondes situées près de la dent (Lindhe
1986).
3-FORMATION
3.1 – DIFFERENTES PHASES
20
Le développement du biofilm dentaire peut être divisé de façon arbitraire en différentes
phases bien que sa formation réponde à un processus dynamique et que l’adhésion la
croissance l’élimination et le réattachement des bactéries soient continus (Marsh et coll.
1999a). Le schéma suivant de Freney et coll. (2000) représente les différentes phases
impliquées dans la formation du biofilm.
21
3.1.1 - Formation de la pellicule acquise exogène (PAE)
La première étape de la formation du biofilm dentaire est la formation de la pellicule acquise
exogène sur les surfaces dentaires par l’adsorption sélective des glycoprotéines salivaires à la
surface de l’hydroxyapatite de l’émail (Bowden et coll. 1998). D’autres constituants comme
les mucines les immunoglobulines (sIgAIgG) des enzymes des agglutinines de haut poids
moléculaire et les lysosymes participent également à la formation de la PAE (Bowden et coll.
1997) et (Mouton et coll. 1994). Ce film va se déposer très rapidement quelques minutes
après un nettoyage prophylactique sur la région de la dent exposée à la salive. L’épaisseur de
ce dépôt acellulaire amicrobien et sans structure varie entre 005 et 1m (Berenholc 1985).
Cette PAE va jouer le rôle de film de conditionnement auquel les bactéries adhèrent par
l’intermédiaire des glycoprotéines salivaires trouvées à sa surface. Des variations minimes
dans sa composition chimique peuvent influencer le type et le nombre de bactéries qui s’y
fixent (Kandelman 1989).
La PAE joue un rôle de protection car elle constitue une barrière faisant obstacle aux acides.
De plus elle contribue à la formation du biofilm dentaire car elle permet la colonisation
bactérienne (Carranza et coll. 1996).
3.1.2 - Phase de transfert
L’étape préliminaire de l’adhésion bactérienne est constituée par le positionnement de la
bactérie à l’interface liquide/solide (Freney et coll. 2000). Ce transport initial des bactéries
vers les surfaces à coloniser peut se produire par le jeu des mouvements browniens par la
sédimentation des bactéries par le flux de la salive ou encore par l’intermédiaire du
mouvement actif de certains microorganismes (Scheie 1994).
3.1.3 - Phase d’adhésion initiale
Busscher et coll. (1995) affirment que l’adhésion microbienne initiale est un facteur
déterminant dans l’intensité de l’adhésion du biofilm à la dent. On distingue deux phases : une
phase réversible à laquelle succède une phase irréversible.
22
3.1.3.1 - Phase réversible
Les bactéries et la surface dentaire portent une charge électrique négative elles tendent donc à
se repousser électrostatiquement. Cependant ces cellules sont aussi sous l’influence de forces
électrodynamiques ou forces de Van der Waals qui sont des forces attractives résultant de la
structure cristalline de l’émail (Quirynen et coll. 1995). Ainsi  la résultante de ces deux forces
opposées va maintenir les bactéries à une certaine distance de la dent (Mouton et coll. 1994),
ce qui a pour effet de créer une aire fragile d’attraction qui facilite l’adhésion réversible
(Marsh et coll. 1999b).
3.1.3.2 - Phase irréversible
Les interactions deviennent irréversibles dès lors qu’interviennent les adhésines sur les
surfaces cellulaires auxquelles s’ajoutent les interactions à courte portée (Marsh et coll.
1999b). Les interactions à courte portée font intervenir des liaisons covalentes ioniques ou
des ponts à hydrogène (Quirynen et coll. 1995). Les interactions spécifiques font appels à des
molécules adhésives bactériennes portant le nom d’adhésines (Ellen et coll. 1997). Les
fimbriae le glycocalyx et l’acide lipotéichoïque jouent le rôle de médiateurs bactériens de
l’adhérence car ils favorisent les interactions ligand-récepteur (Mouton et coll. 1994).
Les lectines représentent une des différentes catégories d’adhésines bactériennes souvent
rencontrées elles se fixent de façon spécifique à un récepteur saccharidique. D’autres
adhésines peuvent se lier à des récepteurs protéiques (Quirynen et coll. 1995). Marsh et coll.
(1999b) ont étudié les protéines (PRPs)  qui sont des protéines salivaires acides riches en
proline auxquelles se fixent des adhésines. Ces molécules (PRPs) subissent des changements
conformationnels quand elles sont adsorbées à la surface de l’émail. Ces modifications
structurales ont pour effet d’exposer certains segments moléculaires qui n’étaient pas
accessibles quand la (PRPs) était en solution dans la salive. Ces récepteurs cachés qui
deviennent accessibles aux adhésines bactériennes quand ils sont adsorbés à l’émail sont
appelés « cryptitopes ». Ce mécanisme évite l’agrégation bactérienne dans la phase
planctonique ne compromettant pas par conséquent le processus de formation du biofilm
dentaire. Les adhésines qui reconnaissent les cryptitopes fournissent un avantage sélectif aux
microorganismes qui colonisent une dent. Une autre forme d’interaction spécifique est celle
23
de l’enzyme-substrat pour laquelle l’adhésine joue le rôle d’enzyme. Elle va permettre la
synthèse de polymères qui vont favoriser le maintient de la cellule sur la dent. (Mouton et
coll. 1994)
En conclusion ces différentes interactions vont contribuer au tropisme d’un organisme avec
un habitat particulier (Marsh et coll. 1999b).
3.1.4 - Colonisation
Une fois que les bactéries pionnières ont adhéré à la pellicule acquise exogène deux
phénomènes concomitants vont intervenir : la division cellulaire et l’adhésion de nouvelles
bactéries à partir de la phase planctonique.
Contrairement aux premières suppositions qui affirmaient que la croissance du biofilm se
faisait par l’adhésion de nouvelles bactéries sur les bactéries pionnières il est maintenant
démontré que le biofilm s’épaissit d’abord grâce à la division des bactéries pionnières
(Listgarten 1994). La division de ces cellules va produire des cellules filles qui vont soit se
retrouver libres dans le milieu environnant soit rester incluses dans la matrice du glycocalyx.
Ceci conduit à la formation de microcolonies et secondairement à une colonisation étendue de
la dent (Freney et coll. 2000).
Ensuite les bactéries colonisatrices primaires adhérant à la pellicule acquise exogène par le
phénomène de coagrégation, vont permettre l’adhésion d’autres microorganismes sur ellemême (Kolenbrander 2000). L’adhérence interbactérienne peut être homotypique elle permet
alors la cohésion entre bactéries d’une même espèce au sein d’une microcolonie. On rencontre
également des adhésions entre bactéries de genres et d’espèces différents on parle alors
d’adhérence hétérotypique. Ce dernier type d’adhérence est d’une importance fondamentale
pour expliquer la diversité écologique du biofilm (Mouton et coll. 1994). L’exemple le plus
connu d’adhérence interbactérienne hétérotypique est celui des formations en épi de maïs ou
« corn cob ». Cette formation est constituée de streptocoques adhérant aux filaments de
Bacterionoma matruchotii ou d’actinomycès. La photo de Carranza et coll. 1996 illustre cette
formation.
24
Un autre exemple de cohésion inter-microbienne est constitué par les formations en « brosse »
ou en « écouvillon » constituées de bactéries filamenteuses auxquelles se fixent des bâtonnets
Gram négatif. La photo suivante de Lindhe (1986) illustre ce dernier type de cohésion intermicrobienne.
Parmi les bactéries du biofilm dentaire certaines y tiennent un rôle prépondérant. C’est le cas
de Fusobacterium nucleatum qui joue le rôle de pont entre les bactéries colonisatrices du
début de la formation du biofilm et celles qui adhèrent plus tardivement (Schéma suivant de
Marsh et coll. 1999b).
25
Cette bactérie agit aussi comme un pont physiologique c’est à dire qu’elle va favoriser
l’établissement de micro-environnements anaérobies protégeant ainsi les bactéries anaérobies
strictes vivant dans un milieu aérobie (Kolenbrander 2000).
Pendant la phase de colonisation du biofilm dentaire les bactéries adhérentes synthétisent des
polymères extracellulaires qui contribuent à l’intégrité structurale du biofilm (Marsh et coll.
1999b).
26
3.1.5 - Maturation
La colonisation bactérienne augmente le degré de complexité
du biofilm et aboutit à
l’établissement d’un biofilm dentaire mature. On parle aussi de l’état d’ « apogée de la
communauté » ; cette apogée peut être définie comme une communauté microbienne
complexe et stable qui s’est développée et qui est le résultat final d’un processus de
successions bactériennes (Park et coll. 1994).
Pour atteindre ce stade il doit y avoir un équilibre entre la déposition la croissance et
l’élimination des bactéries. Toutefois pour un biofilm dentaire mature donné les conditions
environnementales sont loin d’être uniformes les forces de détachement varient énormément
durant une journée. Elles peuvent être absentes pendant le sommeil alors que celles-ci
peuvent être supérieures aux forces de cohésion durant les repas et la phonation (Busscher et
coll. 1997). De plus certaines bactéries ont la capacité de se détacher du biofilm dentaire pour
retourner à l’état planctonique dans la salive ce qui facilite la colonisation de sites nouveaux.
Pour cela les bactéries peuvent hydrolyser leurs liaisons avec le substrat en faisant intervenir
des enzymes elles peuvent aussi libérer des biosurfactants qui vont stimuler leur propre
détachement quand les conditions deviennent défavorables (Busscher et coll. 1997).
Une autre caractéristique de la plaque mature est la présence de bactéries mortes ou lysées qui
peuvent alors fournir des nutriments supplémentaires aux bactéries voisines encore vivantes.
On visualise ces bactéries mortes sur la photo suivante de Lindhe (1986).
3.2–CONSEQUENCES DE LAVIE COMMUNAUTAIRE
3.2.1 - Résistance à la colonisation
Les bactéries du biofilm dentaire ont la possibilité d’exclure des organismes exogènes en
empêchant leur colonisation organismes souvent pathogènes pour l’hôte. Cette résistance à la
27
colonisation est dépendante de différents facteurs microbiens qui sont : la compétition pour
les récepteurs de l’adhésion la compétition pour les nutriments endogènes essentiels et les
différents cofacteurs la création de micro-environnements défavorables à la croissance des
espèces exogènes et enfin la production de substances inhibitrices (Marsh et coll. 1999b). Ce
dernier mécanisme qui consiste en la production d’inhibiteurs joue un rôle primordial dans la
lutte contre l’invasion bactérienne opportuniste. Cette antibiose qui répond par définition à un
antagonisme entre espèces (Perrin et coll. 1999) regroupe différents mécanismes bactériens.
La production de peroxyde d’hydrogène par certaines espèces comme S. sanguis exerce un
effet inhibiteur sur de nombreuses espèces qui y sont sensibles (Mouton et coll. 1994). De
même la production de bactériocines par certaines bactéries gram-positif principalement les
streptocoques joue un rôle majeur dans la composition des écosystèmes. Ces bactériocines
sont des protéines de haut poids moléculaire et elles sont limitées dans leurs spectres
d’activités : en effet si on prend l’exemple de S.sanguis qui produit des sanguicines ces
bactériocines ne sont inhibitrices que de S.mutans (Marsh et coll. 1999b). D’autres facteurs
inhibiteurs produits par les bactéries du biofilm dentaire incluent des acides organiques du
peroxyde d’hydrogène et des enzymes (Marsh et coll. 1994). En conclusion on constate que
cet antagonisme bactérien exercé par les bactéries du biofilm dentaire à l’encontre de
bactéries pathogènes peut jouer un rôle protecteur contribuant à l’état de santé de l’hôte
(Mouton et coll. 1994).
3.2.2 - Résistance aux stress environnementaux et meilleur habitat
Il apparaît que les bactéries vivant au sein du biofilm dentaire peuvent survivre dans des
habitats extrêmes et hostiles (Slavkin et coll. 1997). En effet les surfaces dentaires constituent
de très nombreux micro-environnements qui diffèrent radicalement par leurs ph leurs
concentrations en oxygène et leurs potentiels électriques (Page et coll. 1997). La communauté
microbienne formant le biofilm dentaire a la capacité de moduler les conditions locales
environnementales permettant la croissance de bactéries anaérobies strictes dans un milieu
aérobie elles permettent également la survie de bactéries sensibles au ph dans un milieu acide
(Carlsson et coll. 1997).
On retrouve ainsi un ensemble de facteurs de stress environnementaux qui peuvent affecter les
bactéries du biofilm dentaire mais contre lesquels ces micro-organismes doivent savoir réagir
28
pour survivre (Burne et coll. 1999). Tout d’abord les bactéries doivent trouver une parade face
à l’absence ou la diminution de nourriture. On assiste ainsi au développement de
métabolismes nécessitant l’action concertée de populations variées au sein de la communauté
bactérienne comme celui de l’acide sialique qui constitue une source de carbone. De même
les bactéries du biofilm dentaire doivent être capables de faire face aux variations de ph. De
très nombreux mécanismes ont été décris on peut citer celui qui consiste en la formation
d’urée par des bactéries telles que S. salivarius qui permet à ces bactéries de survivre aux ph
acides (Bowden et coll. 1998). Ces bactéries peuvent ainsi faire face à un ph défavorable
grâce à des réponses phénotypiques et physiologiques adaptées ce qui aboutit à la sélection
de la communauté la plus résistante aux acides (Marquis 1995). Ainsi on se rend compte que
pour un organisme pris individuellement la vie est d’autant plus difficile que l’environnement
est défavorable. P.Marsh lors de la conférence de Paris sur les biofilms décrivait de
nouveaux mécanismes de survie concernant les bactéries anaérobies soumises à un apport
d’oxygène. En effet lorsque l’on apporte de l’oxygène à des bactéries anaérobies en présence
de bactéries aérobies ces dernières vont devenir dominantes et vont protéger les anaérobies
du biofilm dentaire (Coaglan 1996). Ce phénomène se vérifie également dans le milieu
planctonique dans lequel les bactéries aérobies éliminent tout l’oxygène permettant aux
anaérobies de survivre. Diaz et coll.2000 ont mis en évidence la capacité de F.nucleatum à
former des ponts entre les premiers et les derniers micro-organismes colonisateurs. Cette
bactérie joue ainsi le rôle de passerelle entre les espèces anaérobies strictes situées plus en
profondeur et les anaérobies facultatives situées plus à la superficie du biofilmce qui permet
la survie de ces dernières dans un milieu contenant de l’oxygène. F.nucleatum qui permet ce
type de coagrégation peut survivre dans des conditions d’aérobiose et d’anaérobiose variées
et possède la capacité de métaboliser l’oxygène ce qui crée ainsi des conditions favorables à
la survie de bactéries présentes dans son environnement immédiat. On peut aussi vérifier
l’existence d’une stratification des différentes populations bactériennes au sein du biofilm
dentaire stratification qui sera corrélée avec la capacité à métaboliser l’oxygène ce qui
permet d’affirmer que les bactéries qui tolèrent peu l’oxygène seront situées plus en
profondeur.
On peut conclure que les bactéries forment au sein même du biofilm dentaire de véritables
niches écologiques qui sont le reflet de leur adaptation aux différents stress
environnementaux. Il apparaît également que la diversité des espèces
29
permettant des
réponses adaptées du biofilm aux changements environnementaux soit un atout majeur quant
à la survie des espèces plus vulnérables (Marquis 1995).
3.2.3 - Coopération métabolique
Une des conséquences de la croissance bactérienne au sein du biofilm dentaire est la
possibilité d’établir des coopérations métaboliques à l’intérieur d’un consortium de cellules
bactériennes d’espèces différentes (Costerton 1995a). Ainsi des échanges nutritionnels sont
possibles entre bactéries certaines libérant dans le milieu leurs déchets métaboliques qui
seront utilisés par d’autres bactéries voisines (Coghlan 1996) et (Bowden et coll.1997). Les
produits du métabolisme deviennent alors la principale source de nutriments pour certaines
bactéries. Il en résulte alors que la croissance de certaines espèces devient dépendante du
métabolisme d’autres organismes. On voit aussi apparaître d’autres interactions synergétiques
notamment lorsque les bactéries coopèrent de façon concertée pour casser des
macromolécules endogènes macromolécules qui auraient été difficiles à dégrader par des
organismes individuels. La figure suivante schématise cette coopération bactérienne lors la
dégradation des glycoprotéines de l’hôte (Marsh et coll. 1999b). On remarque que les
organismes A et D sont capables de cliver les sucres terminaux de la chaîne
oligosaccharidique, et ce n’est qu’une fois que ces organismes ont agi, que B peut à son tour
hydrolyser le sucre suivant.
On assiste alors au développement de véritables chaînes alimentaires qui évitent la
compétition directe entre les différentes espèces ce qui leur permet de coexister. La chaîne
alimentaire la plus décrite est celle de l’utilisation par Veillonella de lactate produit par les
streptocoques et par Actinomyces (Marsh et coll. 1995). C’est un exemple de protocoopération ou mutualisme.
30
La coadhésion et la coagrégation bactérienne interviennent aussi dans les phénomènes de
synergisme métabolique car elles facilitent les échanges nutritionnels entre les bactéries
(Kolenbrander 2000). De plus ces phénomènes de coagrégation et de coadhésion
interviennent dans l’organisation spatiale de la communauté. En effet on voit très vite se
mettre en place suite au catabolisme des nutriments des gradients nutritionnels qui
conduisent au développement de stratifications bactériennes verticales et horizontales à
l’intérieur du biofilm. Ceci permet alors à des organismes différemment équipés de croître ce
qui assure la coexistence d’espèces qui aurait été incompatible dans un habitat homogène
(Marsh et coll. 1999b).
3.2.4 - Protection contre les attaques antibiotiques et contre les défenses de l’hôte
L’organisation des microorganismes au sein du biofilm dentaire leur confère des propriétés
que l’on ne trouve pas chez les espèces individuelles grandissant indépendamment. Les
bactéries protégées dans le biofilm sont ainsi jusqu’à 1500 fois plus résistantes aux
antibiotiques que leurs homologues planctoniques (Coghlan et coll. 1996). Bien que certains
aspects de la résistance au sein du biofilm soient encore mal expliqués les principaux
mécanismes relatant cette moindre susceptibilité aux attaques antibiotiques vont être ici
décris.
3.2.4.1 - Différence de métabolisme et de croissance
Les variations et limitations de nutriments à l’origine de gradients physico-chimiques à
travers le biofilm dentaire peuvent réduire le taux de croissance bactérienne (Bowden et
coll.1998). Les bactéries ne se divisent donc plus ce qui les rend alors résistantes aux agents
antibiotiques qui n’attaquent que les bactéries en division (Potera
1999). La résistance
apparaît alors comme le reflet de l’environnement nutritionnel généré à l’intérieur du biofilm
dentaire (Gilbert et coll. 1997).
Marsh et coll. (1999b) affirment que la résistance augmentée des biofilms aux agents antimicrobiens pourrait être en rapport avec la structure et avec l’âge du biofilm. Bowden et coll.
(1998) ont étudié la résistance bactérienne des biofilms de 4 et 7jours et leurs résultats
s’opposent à ceux de Marsh.
31
De plus les cellules à croissance rapide meurent car elles sont la cible des différents agents
anti-bactériens elles ne consomment alors plus de nutriments. Par la suite, les cellules situées
en dessous des premières ont plus de nourriture elles se divisent alors plus vite et deviennent
par conséquent plus susceptibles. On assiste ainsi à un déplacement de la zone létale au sein
du biofilm dentaire ce qui retarde la destruction de celui-ci. Toutefois ce retardement ne peut
pas protéger complètement le biofilm (Conférence de Paris 2000). Les bactéries mortes qui
fournissent des substrats aux bactéries situées en dessous d’elles peuvent aussi agir en tant
que barrière physique aux antibiotiques augmentant ainsi la résistance du biofilm dentaire
aux agents anti-microbiens (Auschill et coll. 2001).
En conclusion les modifications de l’environnement nutritionnel et le taux de croissance
bactérien favorisent une résistance augmentée des bactéries du biofilm aux antibiotiques
locaux et systémiques aux différents agents anti-microbiens et aux défenses de l’hôte (Page
et coll. 1997).
3.2.4.2 - Expression phénotypique différentielle
40 des protéines membranaires des bactéries trouvées dans le biofilm diffèrent de celles
présentes sur les mêmes bactéries mais vivant à l’état planctonique (Potera 1999). On assiste
donc à des changements phénotypiques en terme d’expression protéique dès lors que les
bactéries sont incluses dans le biofilm dentaire. Ces modifications de protéines de surface sont
corrélées à une modification de la perméabilité bactérienne ce qui favorise leur défense face
aux attaques antibiotiques (Freney et coll. 2000). Cette expression phénotypique différentielle
est en rapport avec l’état nutritionnel le taux de croissance le pH les changements de
température et l’exposition bactérienne du biofilm dentaire à des concentrations insuffisantes
d’antibiotiques. Les modifications des composants extra-cellulaires concernent les protéines
mais aussi les polysaccharides. Ainsi les antibiotiques vont connaître plus de difficulté à
atteindre leurs cibles potentielles car celles-ci auront soit disparu soit été modifiées (Gilbert
et coll. 1997). Il a été également démontré que les micro-organismes adhérant à une surface et
grandissant dans un biofilm sont plus résistants aux antibiotiques et aux antiseptiques que les
cellules planctoniques (Veno Poulsen 1999). Il existe donc une relation entre l’attachement à
la surface dentaire et l’expression génétique des bactéries du biofilm l’attachement entraînant
l’induction ou la répression de gènes exprimés par les cellules planctoniques ce qui a pour
conséquence l’augmentation de leur résistance. Les changements dans la susceptibilité
32
peuvent être rapides c’est à dire dès l’attachement mais la résistance n’est pas continue
(Conférence de Paris 2000).
On constate donc que la résistance des bactéries du biofilm est secondaire à l’adhésion aux
surfaces dentaires et aux modifications de l’environnement local qui sont deux phénomènes
concomitants (Bowden et coll. 1998).
Les bactéries mortes dans le biofilm peuvent agir comme donneur d’ADN codant pour une
résistance aux antibiotiques. Cet ADN libre peut être préservé pendant des durées importantes
tant qu’il baigne dans la salive. Il est possible que d’autres bactéries intègrent cet ADN et
développent alors de nouveaux phénotypes (Li et coll. 2001). De plus il existe un transfert
génétique à l’intérieur du biofilm dentaire ce qui peut aboutir à une résistance croisée des
bactéries voisines notamment aux immunoglobulines. Certaines bactéries peuvent aussi
hériter de leurs voisines des gènes de différentes protéases tels que celui de la -lactamase ce
qui leur confère une résistance aux -lactamines (Conférence de Paris 2000).
3.2.4.3 - Rôle de la matrice
Dans le biofilm dentaire les bactéries fabriquent elles-mêmes leur propre matrice
d’exopolymères. Celle-ci consiste entre autre à protéger les bactéries contre les agressions
extérieures contre le système de défense de l’hôte et contre les agents anti-microbiens
(Barbieri 2000). De nombreux auteurs s’accordent à dire que la matrice extra-cellulaire
encore appelée glycocalyx tient un rôle de barrière de diffusion (Freney et coll. 2000
Costerton 1995a). En fait la matrice peut être assimilée à un gel difficile à dissoudre à
travers lequel les agents anti-microbiens sont incapables de diffuser pour atteindre les
bactéries (Carranza et coll. 1996). De plus ces bactéries vont pouvoir développer des
résistances en produisant plus de polysaccharides pour former une couche plus épaisse ce qui
accroît la résistance mécanique de la matrice extra-cellulaire. En conséquence la résistance
d’un biofilm dentaire s’avère plus importante face aux antiseptiques lorsque le biofilm est
mature (DuPont et coll. 1997). On voit donc que la matrice intervient dans la préservation de
l’unité structurale du biofilm dentaire. Toutefois la présence de canaux aqueux à l’intérieur du
biofilm nous amène à penser que la matrice ne peut que limiter la diffusion des antibiotiques
elle n’agit donc pas comme une barrière de diffusion empêchant toute pénétration d’agents
33
anti-microbiens mais plutôt comme une barrière limitant la diffusion (Conférence de Paris
2000).
La matrice extra-cellulaire peut aussi servir d’amarrage aux enzymes excrétées par les
bactéries ou produites par la mort de celles-ci. Certaines de ces enzymes sont capables de
dégrader voir de détruire des antibiotiques (Conférence de Paris 2000).
Le Glycocalyx
peut aussi limiter l’accès des agents anti-microbiens par l’intermédiaire
d’interactions ioniques. En effet le glycocalyx ne laissera pénétrer des antibiotiques que si
ces derniers sont cationiques. Ainsi leur accès sera empêché s’ils sont chargés positivement
de même ils diffuseront peu à travers le biofilm dentaire s’ils sont hydrophiles (Gilbert et coll.
1997).
Enfin les bactéries ont la capacité d’excréter certaines molécules en faisant intervenir une
pompe. Ce système appelé efflux est plus marqué à l’intérieur du biofilm dentaire là où les
cellules bactériennes ont une croissance plus lente (Gilbert et coll. 1997).
3.2.5 - Synergie pathogénique
Une fois établie sur un site la microflore reste stable pendant un certain temps malgré de
petites perturbations au niveau de l’environnement local. La composition bactérienne est ainsi
caractérisée par un remarquable degré de stabilité malgré les défenses de l’hôte et l’exposition
à des stress environnementaux (Caldwell et coll.1997). Cette stabilité appelée «homéostasie
microbienne» résulte d’une balance dans les interactions microbiennes dynamiques qui
incluent le synergisme et l’antagonisme bactérien. Quand l’environnement est perturbé des
mécanismes d’auto-régulation peuvent restaurer l’état d’équilibre. Une des composantes de ce
mécanisme est le feed-back négatif : c’est à dire qu’un changement d’un ou plusieurs
organismes va entraîner la réponse d’autres bactéries qui vont s’opposer à ce changement
pour tenter de le neutraliser (Marsh et coll. 1999b).
La santé dentaire et parodontale peut être considérée comme un état d’équilibre dans lequel la
population bactérienne coexiste avec l’hôte et où aucun dommage irréparable n’apparaît
dans les tissus de l’hôte (Carranza et coll. 1996). Toutefois la maladie peut apparaître quand
la composition et les activités métaboliques des communautés du biofilm sont perturbées. Ce
changement écologique résulte d’une augmentation des proportions des microorganismes
pathogéniques qui possèdent des déterminants enzymatiques et structuraux qui peuvent rendre
ces microorganismes plus virulents que ceux associés avec la santé de l’hôte (Burne 1998).
34
C’est alors que différents groupes de bactéries pathogènes coopèrent et entraînent la maladie
alors que seules elles sont incapables de nuire (Conférence de Paris 2000).
Beaucoup de données ont été publiées sur le biofilm dentaire mais les effets des
thérapeutiques, notamment ceux des ultrasons, restent encore inconnus.
On dit que le traitement ultrasonique désorganise le biofilm bien que cela ne soit pas encore
prouvé.
Il nous est donc venu à l’idée de pratiquer ce mode de traitement afin d’observer les effets des
ultrasons, notamment en évaluant la composition de quatre éléments qui sont : le carbone, le
calcium, l’oxygène et le phosphore. Nous avons ainsi tenter de caractériser et d’identifier, à
partir de ces quatre éléments, le biofilm dentaire, avant et après traitement ultrasonique, grâce
à la microscopie électronique à balayage en utilisant une sonde EDS.
ETUDE EXPERIMENTALE
1-Analyse du biofilm observé au MEB après traitement ultrasonique à l’aide d’une
sonde EDS.
Marie Grace Poblete-Vita, Stéphane Philippe, Yannick Standly, Guy Cathelineau, Jean
François Michel
Laboratoire de biomatériaux en site osseux (Pr Cathelineau) Faculté de chirurgie dentaire
Université de Rennes I, France
1.1 - RESUME
Les données de littérature montrent que le traitement ultrasonique facilite le débridement des
surfaces radiculaires par une complète désorganisation de la structure microbienne du biofilm.
Ce traitement modifie aussi la composition du cément radiculaire. Cependant, peu de choses
sont connues sur les effets de ce mode d'instrumentation sur la composition en masse du
biofilm adhérant sur la surface cémentaire. Le but de notre étude a été de tenter de caractériser
et d'identifier le biofilm et le tartre dentaire avant et après traitement ultrasonique grâce à la
microscopie électronique à balayage (SEM) utilisant une sonde EDS. Nous avons tenu
35
compte de quatre éléments chimiques qui sont : le carbone (C) ; le calcium (Ca) ; l'oxygène
(O) et le phosphore (P).
Un total de 24 échantillons de plaque bactérienne provenant de 24 patients avec un indice de
plaque supérieur à 1 a été rassemblé dans les secteurs molaires maxillaires et chaque
échantillon a été divisé en trois parties : groupe 1(contrôle)-échantillons exposés à l'air sec
pendant 48 heures ; groupe 2(test)- les échantillons ont été traités aux ultrasons pendant 1
minutes puis séchés à l'air pendant 48 heures ; groupe 3(observations morphologiques) –les
échantillons sont placés dans du glutaraldéhyde à 2,5% pour la fixation, rincés grâce au BSS à
un ph de 7,2 et soumis à un processus de déshydratation dans des bains successifs d'alcool et
d'acétone pour la préparation au point critique dans une atmosphère de CO2.
Les analyses morphologiques avec des grossissements de x200, x2000x, x6000 ont été
réalisées sur les 24 échantillons. L'analyse de C, O, Ca, P sur la composition de la plaque
bactérienne est donnée sur l'ensemble des 24 échantillons. Les valeurs déduites sont
exprimées en pourcentage et un test non-paramétrique de Wilcoxon a été utilisé pour évaluer
la différence entre les groupes contrôle et traité.
Les mesures sur les échantillons contrôle (n=24) révèlent la présence de 60,1% +/-3,4 de C ;
36,8% +/-3,7 de O ; 0,6% +/-0,3 de Ca ; et 2,4% +/-3,3 de P. Les mesures des échantillons
soumis à un traitement ultrasonique montrent la présence de 56,5% +/-0,3 de C ; 37,1% +/-0,8
de O ; 2% +/-0,1 de Ca ; et 3,3% +/-0,4 de P. Il n'y a pas de modification significative dans la
composition en masse du biofilm pour O et P mais les valeurs de C et Ca sont modifiées avec
une différence critique au seuil de 5% (p<0,05).
Basée sur les résultats se cette étude, la composition en masse du biofilm n'est pas modifiée
par le traitement ultrasonique.
Mots clés : biofilm ; traitement ultrasonique ; microscopie électronique à balayage
1.2 - INTRODUCTION
Jusqu’à ce jour l’objectif des thérapeutiques parodontales a été de stopper la progression de la
parodontite en contrôlant son premier facteur étiologique : la plaque bactérienne (Greenstein
1992).
La plaque bactérienne est considérée comme le plus important facteur étiologique dans le
développement de la parodontite (Breininger et coll. 1987) et peut être assimilée de manière
générale à ce qu’on appelle un biofilm. Ce dernier se définit comme un ensemble de
36
populations bactériennes solidaires entre elles au sein d’une matrice glyco-protéinique grâce à
l’élaboration de phénomènes complexe d’adhérence (Costerton et coll. 1994). Cette structure
microbiologique est particulièrement difficile à éliminer par les techniques d’hygiène buccodentaire classiques quotidiennes au niveau sous-gingival qu’elles soient mécaniques ou
chimiques (brossage, pâte gingivale ou bain de bouche antiseptique (Darveau et coll. 1997).
En conséquence, la recherche des méthodes cliniques les plus efficaces demeure essentielle
pour le praticien. Parmi ces moyens, le clinicien dispose du détartrage et surfaçage radiculaire
(Garnick 1989), manuel ou ultrasonique. De nombreuses études confirment la nette
amélioration de l’état de santé parodontal après ces traitements, en modifiant le métabolisme
anaérobie de la flore bactérienne pathogène initiale vers un métabolisme aérobie (Adams et
coll. 1996).
D’autres études ont précisé la supériorité respective des techniques ultrasoniques sur l’usage
des curettes manuelles vis à vis du biofilm, du tartre, et autres débris irritants pour le
parodonte (Brent Scott et coll.1999, Gagnot et coll. 1998, Himeno 1994, Da Costa Noble et
coll. 1993, Drisko 1993, Dragoo 1992, Himeno et coll. 1991, Thilo et Braehni 1987, Loos et
coll. 1987, Leon et Vogel 1987, Oosterwaal et coll. 1987, Thorton et Garnick 1982, Stende et
Schaffer 1961). Pour cette raison, les traitements ultrasoniques ont été adoptés par l’ensemble
des praticiens à toutes les étapes du traitement parodontal : la préparation initiale, la phase
chirurgicale et enfin la phase de maintenance (Drisko 1998).
Le traitement ultrasonique facilite un débridement de la surface radiculaire par une
désorganisation totale de la structure tridimensionnelle du biofilm bactérien. Par ailleurs, on
constate clairement qu’il modifie la composition de surface du cément traité (Doré 1999). Par
contre il n’existe pas actuellement de mesure de la composition du biofilm traité.
De ce fait, l’objectif de cette étude a été de tenter une caractérisation chimique du biofilm,
avant et après traitement ultrasonique, en utilisant l’analyse spectrométrique des rayons X
émis après bombardement électronique de la structure bactérienne. L’analyse spectrométrique
est réalisée en mesurant les valeurs du carbone (C), de l’oxygène (O), du calcium (Ca) et du
phosphore (P). Ces mesures devraient permettre d’obtenir la composition moyenne organique
et minérale du biofilm et ainsi, autoriser une analyse plus fine de la quantité de biofilm
résiduelle, sur une surface radiculaire, traitée expérimentalement par ultrasons.
37
1.3 - MATERIELS ET METHODES
Vingt-quatre prélèvements de plaque bactérienne ont été effectués sur des patients
volontaires, consultant l’unité fonctionnelle de parodontologie (Service de soins dentaires et
péridentaires : Pr. Vulcain).
Ces prélèvements ont été réalisés sans tenir compte des critères habituellement admis (âge,
sexe, présence de maladies parodontales, présences de pathologies générales, suivi d’un
traitement local ou général). Cependant, les prélèvements ont été effectués sur un parodonte
inflammatoire, chez l’adulte (20 à 60 ans).
Tous les patients présentaient une hygiène bucco-dentaire qualifiée de moyenne à absente,
avec une quantité de plaque bactérienne suffisante à prélever en un seul site (plaque index >1Silness et Loe 1964). Le site de prélèvement a été choisi dans les secteurs latéraux
maxillaires au niveau des espaces inter-dentaires. La plaque prélevée était strictement juxtagingivale. Après isolement du site de prélèvement avec un rouleau de coton et une pompe à
salive, un excavateur a été utilisé pour le prélèvement en réalisant une friction douce de la
surface dentaire n’occasionnant aucun saignement. L’objectif a été de prélever une plaque
sans apport exogène organique ou minéral.
Les prélèvements ont alors été fractionnés en trois et ont subi les traitements suivants :
Groupe I (témoin) : Les échantillons ont été étalés sur un support de cuivre
individuel, puis séchés à l’air pendant 48 heures.
Groupe II (traité) : La plaque bactérienne a été traitée aux ultrasons sans
irrigation pendant une minute (ultrasons Piezomatic et embout SATELEC
(HP10) au sein d’un tube plastique. Cet échantillon a été recueilli et placé sur
une plaque de cuivre puis séché à l’air.
Les échantillons du groupe I et II ont été observés à la sonde EDS dans une
zone plane après métallisation des échantillons par pulvérisation cathodique à
l’aide de l’appareil JEOL JFC 1100.
Groupe III (observation morphologique ) : les échantillons ont été étalés sur
un support en cuivre puis fixé au glutaraldéhyde à 2.5 %, pendant 12 heures,
enfin rincé au tampon cacodylate (3x15 minutes), et conservés au réfrigérateur
38
à + 4°C. Ces échantillons ont été mis en condition pour une observation en
MEB par des déshydratations successives à l’aide de passages dans des bains
d’alcool de degrés croissants (80° pendant 2x10 min, 90° pendant 2x10 min,
100° pendant 2x10 min, et acétone pendant 2x 10 min ). Ces mêmes
échantillons ont été ensuite traités au point critique en atmosphère de CO2
pour l’observation et l’analyse morphologique de la plaque bactérienne.
L’analyse morphologique a été réalisée sur les
24 échantillons du groupe III aux
grossissements x200, x2000, x6000. Cette analyse a servi à une identification globale des
morphotypes bactériens majoritaires et de leur densité. Cet examen a pour but de constater
une bonne homogénéité et l’absence de noyaux épitactiques de calcification altérant de
manière significative les résultats de la sonde EDS. L’analyse de la composition de la plaque
en C, O, Ca, P a été pratiquée systématiquement sur les 24 échantillons pour les échantillons
traités (test) et pour les échantillons non traités (contrôle). Le bombardement électronique de
l’objet entraîne la formation de rayons X d’énergie caractéristique émis par le point d’impact.
L’analyse par la sonde EDS (Energy dispersive X ray spectrometer ) des rayons X permet de
mesurer la composition chimique de l’objet au point d’impact, sur un volume d’un µ3, sur une
surface inférieure à un µ2. Les valeurs retenues ont été exprimées en pourcentage massique.
1.4 - RESULTATS
En microscopie électronique à balayage l’analyse morphologique des échantillons du groupe
III révèle un polymorphisme de la flore bactérienne. La plaque jeune montre des colonies de
bactéries en particulier, de nombreuses chaînes de cocci, souvent en cours de division (Fig. 1).
La plaque des échantillons présente généralement des structures en épis de maïs, associées à
la notion d’une plaque mature (Mouton 1974). Des spirochètes sont également présents, en
même temps que des bâtonnets et des filaments (Fig.3). A l’inverse, au sein des échantillons
des groupes I et II, l’analyse morphologique est impossible du fait d’un écrasement des
structures provoqué par le séchage à l’air (Fig.4).
Les mesures exprimées en pourcentage massique des quatre éléments chimiques sont
récapitulées dans le tableau I et la figure 5. Au sein du groupe témoin on détermine en
moyenne la présence de carbone à 60%±3.4, d’oxygène à 36.8%±3.7, de calcium à
0.06%±0.3,et de phosphore à 2.4%±3.3. Les valeurs montrent une composition
39
essentiellement organique. Cependant, des sites des calcifications ont pu être observés sur
certains prélèvements. Dans ce cas les mesures ont été volontairement écartées pour ne pas
biaiser le calcul de la composition moyenne du biofilm.
Les mesures sur les échantillons du groupe traité montrent la présence de carbone à
56.5%±0.3, d’oxygène à 37.1%±0.8, de calcium à 2%±0.1 et de phosphore à 3.3%±0.4. Un
test non paramétrique de Wilcoxon a été réalisé pour comparer l’homogénéité des deux
groupes "témoin" et "traité", à un risque de 5%. Le test ne montre pas de différences
significatives pour l’oxygène et le phosphore tandis qu’il apparaît une différence significative
pour le carbone et le calcium.
Par ailleurs au cours de l’étude des mesures portant sur le pourcentage de cuivre ont été
réalisées sur le groupe témoin et le groupe traité (Tableau II ) sans révéler de différences
significatives.
1.5 - DISCUSSION
Le traitement non-chirurgical de la maladie parodontale par une instrumentation ultrasonique
a trois objectifs : (1) l’élimination des dépôts exogènes (plaque dentaire et tartre), (2)
l’obtention d’une surface cémentaire lisse, (3) en évitant la formation de smear layer. De
nombreuses études ont démontré l’avantage de l’utilisation d’instruments ultrasoniques pour
la désorganisation du biofilm (Walmsley et coll. 1988 1990) soit en comparaison avec
l’usage des curettes manuelles (Drisko et Lewis 1996 et Breininger et coll. 1987) ; soit par
l’étude attentive de la quantité de smear layer résiduelle sur le cément (Bomlolof et coll.
1997) ; ou encore, en association avec une irrigation sous-gingivale (Higashi et Okamoto
1995).
Des études bactériologiques (Oosterwaal et coll. 1987 ; Leon et Vogel 1987 ; Loos et coll.
1988) concernant les effets des inserts ultrasoniques sur la microflore de la plaque dentaire
ont montré que le débridement sous-gingival avec des inserts ultrasoniques provoque des
changements dans la composition microbienne de la plaque dentaire. Les résultats de l’étude
menée par Thilo et Baehni, 1997 montrait que ce type d’instrumentation affectait la
composition de la plaque dentaire aussi bien in vivo qu’in vitro. Les changements bactériens
suivant l’instrumentation étaient caractérisés par une réduction des spirochètes et des
bâtonnets mobiles avec une augmentation concomitante des cocci. Cependant, la diminution
dans le pourcentage des spirochètes après l’ultrasonification de la plaque avec des inserts,
40
reflètent une réelle réduction du nombre de cellules due à la mort et la désintégration des
cellules. On sait aussi que les inserts ultrasoniques opérant à de hautes fréquences génèrent un
effet cavitationnel (Walmsley et coll. 1984), un phénomène connu pour ces effets destructeurs
sur la cellule, bien qu’une étude menée par Himeno (1991) recommande que la puissance
utilisée doit être aussi basse que possible pour éviter d’endommager la surface saine du
cément. Les changements qualitatifs dans la flore bactérienne de la plaque observés in vitro
pourrait probablement être attribués à l’action combinée des vibrations, de l’effet
cavitationnel, auquel s’ajoute le flux d’air du spray (Thilo et coll.1987 ). En 1988 et 1990,
Walmsley et coll. suggéraient que les inserts ultrasoniques avaient un effet bactéricide sur la
plaque par cavitation. Cependant, une étude récente (Schenk et coll. 1999) a prouvé que le
premier effet des inserts ultrasoniques est l’ablation mécanique de la plaque et ne serait donc
pas un effet bactéricide sur A.actinomycetemcomitans, P.gingivalis, C.rectus, et P.micros in
vitro.
Des études réalisées par Checci et Pellicioni en 1988 ont montré que les instruments
ultrasoniques sont aussi efficace dans l’élimination des endotoxines adhérentes aux surfaces
radiculaires. Cette découverte est constitutive aux déductions affirmant que les endotoxines
sont liées à la surface radiculaire et est facilement éliminée par les phénomènes dominants
acoustiques et cavitationnels associés aux ultrasons dont on peut penser qu’ils ont un effet
accessoire sur la plaque et sur l’élimination des endotoxines (Moore et coll. 1986 ; Wilson et
coll. 1986 ; et Wamsley et coll.1990).
Une étude récente (Doré,1999) montrait des modifications significatives dans la composition
en masse de la surface du cément après utilisation des inserts ultrasoniques Twiny de Satelec
sur 21 dents monoradiculées extraites durant le traitement initial suite à perte osseuse sévère
ou terminale. Cependant, les résultats ne peuvent pas spécifier que les modifications
observées proviennent du traitement de la surface du cément ou de la désorganisation du
biofilm. Une autre étude (Michel et coll. 2000) a étudié in vivo les effets dus au traitement
ultrasonique utilisant les inserts ultrasoniques H2 et H4 de Satelec sur les surfaces radiculaires
de 10 dents dans la région de la furcation. L’analyse des surfaces radiculaires par une sonde
EDS révélait qu’une modification dans la composition organique de la surface du cément était
évidente après le passage des inserts mentionnés. De plus, les résultats de notre présente étude
montre que l’instrumentation ultrasonique ne modifie pas significativement les paramètres de
la composition massique du biofilm pour l’oxygène et le phosphore. Par contre, les valeurs
41
pour le carbone et le calcium étaient modifiées. Les raisons de ces variations sont difficiles à
déterminer et restent peu évidentes. Il est possible de penser que ceci est dû à la
désorganisation des noyaux de calcification en cours de formation à l’intérieur du biofilm ou à
la libération du calcium intra-cellulaire lors de la destruction de la cellule bactérienne sur les
échantillons traités.
En comparant ces résultats aux études réalisées par Doré 1999 et Michel et coll.2000, les
modifications observées dans les études précédentes ont des résultats positifs sur la
modification des conditions de surface du cément par l’action d’un traitement ultrasonique.
Ceci suggère que basées sur les résultats de notre étude la composition du biofilm n’est pas
altérée mais les objectifs du traitement non-chirurgical par une instrumentation ultrasonique
peuvent être atteints avec succès.
Les données observées offrent une base pour une compréhension plus approfondie des effets
de l’instrumentation ultrasonique sur la composition en masse du biofilm. Nous suggérons
que cette méthode pourrait être utilisée comme modèle dans l’approche de l’observation du
biofilm.
CONCLUSION
L’assimilation de la plaque dentaire à un biofilm nous aide à mieux comprendre sa formation,
son développement, son élimination et son contrôle.
Les bactéries du biofilm interagissent entre elles et se comportent vraiment très différemment
des microorganismes trouvés dans les colonies formées d’une seule espèce bactérienne
(DuPont et coll. 1997).
Les nouveaux concepts sur le biofilm ouvrent donc de nouvelles voies de recherche qui
permettront peut-être à l’avenir l’obtention de traitements plus compatibles avec l’écologie
bactérienne (Barbieri 2000).
Notre étude portant sur l’action des traitements ultrasoniques sur le biofilm présentent
quelques limites. En effet, le faible nombre d’échantillons n’autorise pas vraiment de calculs
statistiques. De plus, nous n’avons pas réalisé de sélection de nos patients, que cela soit par
site ou par maladie parodontale. Cette étude n’a pas été réalisée en simple aveugle. Enfin, il
apparaît que l’observation de la sonde EDS n’est pas forcément transposable au biofilm
dentaire.
42
Néanmoins, cette étude se présente comme un travail original dans lequel nous avons pu
vérifier les observations suivantes : l’altération du biofilm ainsi que l’altération des surfaces
par l’action des ultrasons.
43
1.6 - BIBLIOGRAPHIE
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Les auteurs remercient Monsieur Lelannic (Laboratoire de microscopie électronique à
balayage, Université de Rennes 1, Beaulieu), pour son aide précieuse lors des séances
d’observation au microscope électronique à balayage.
46
BIBLIOGRAPHIE COMPLEMENTAIRE
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Le biofilm, données actuelles ------ INTRODUCTION - aplic

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