PLAN Introduction... 1 1 / Généralité... 4

PLAN

PLAN Introduction... 1 1 / Généralité... 4 1.1/ Biomatériaux métalliques et céramiques utilisés en prothèse dentaire... 5 1.1.1/Matériaux métalliques utilisés en prothèse dentaire... 5 1.1.1.1- Propriétés mécaniques de l état métallique... 5 1.1.1.1.1-Dureté (T)... 5 1.1.1.1.2-Plasticité... 6 1.1.1.2.3-Elasticité... 6 1.1.1.2.4-Notion de diffusion d écoulement, et de plasticité... 7 1.1.1.2.5-Déformation des métaux... 7 1.1.1.2- Classification des alliages... 8 1.1.1.2.1-.Alliages nobles... 8 1.1.1.2.2-Alliages non précieux... 10 1.1.1.3-Comportement des alliages dans le milieu buccal. 12 1.1.2- Matériaux céramiques utilisés en prothèse dentaire... 13 1.1.2.1-Structure de la céramique et principes de réalisations... 13 1.1.2.2-Proprietes mécaniques de la céramique... 14 1.1.2.3-Facteurs influençant la résistance mécanique de la céramique... 17 1.1.2.4- Classification de la céramique... 18 1.1.2.5-Les différents systèmes de céramiques... 20

1.1.2.5.1 Anciens systèmes de céramiques... 20 1.1.2.5.2-Nouveaux systèmes de céramiques... 22 2. Matériels et méthodes... 26 2.1. Stratégie de recherche et de sélection de l étude (2015 all ceramic crowns )... 27 2.2-Criètres de sélection de la littérature... 28 2.2.1-Critères d inclusion... 28 2.1.2- Critères d exclusion... 2.3. Analyses des articles inclus... 31 2.3.1. Biocompatibilité des biomatériaux métalliques et céramiques utilisés en prothèses dentaires... 31 2.3.1.1. Evaluation de la biocompatibilité... 31 2.3.1.1.1. Tests d évaluation de la biocompatiblité des biomatériaux utilisés en dentisterie... 31 2.3.1.1.2. Test in vitro... 32 2.3.1.1.3. Test in vivo... 32 2.3.1.1.4. Test primaire... 33 2.3.1.2.- Biocompatibilité et cytotoxicité... 36 2.4 Echecs mécaniques des biomatériaux métalliques et céramiques utilisées en prothèses dentaires... 36 2.4.1- Généralités... 36 2.4.1.1- Données de fréquence sur les prothèses fixées... 37 2.4.1.2-Données qualité de vie... 38 2.4.1.3-Critères de succès prothétiques... 39 2.4.2-Evaluation des échecs mécaniques... 40

2.4.1.1-Modes de fractures... 40 2.4.1.2-Tests d évaluations... 43 2.4.1.3-Relation entre état de surface et comportement biomécanique... 46 2.3.1.5-Traitements de surfaces... 47 3. Résultats... 48 3.1-Biocompatibilité et comportement électrochimique des alliages nobles... 49 3.1.1- Les phénomènes allergiques... 49 3.1.2- Conséquences biologiques... 49 3.1.3- Or... 53 3.2- Biocompatibilité des alliages non précieux... 53 3.2.1- La Titane... 53 3.2.2- La zircone... 53 3.2.3- L argent... 53 3.3- Toxicité des alliages utilisés en prothèses fixes... 53 3.4-Biocompatibilité de la céramique... 56 3.4.1- Etat de surface... 57 3.5-Etiologies des échecs mécaniques... 59 3.6- Impact du fluide oral sur la céramique dentaire... 62 3.6.- Couronnes unitaires... 66 3.6.1.1-Couronnes unitaires dento-portées... 66 3.6.1.2-Couronnes unitaires implanto-portées... 3.6.1.3-Bridges... 68

3.7-Complications mécaniques et techniques en implantologie... 71 Discussion... 74 4.1-Discussion des résultats des tests d évaluation des échecs mécaniques... 75 4.2. Prévention des échecs... 78 Conclusion... 83 Résumés... 85 Bibliographie Annexes

-1- Introduction

-2- L es biomatériaux prothétiques sont des substances hétérogènes, à la fois dans leur structure et dans leur composition. La pièce prothétique finie est presque toujours le résultat d une association de plusieurs macrostructures (métal et céramique, métal et résine ), chacune d elles provient d une succession de traitements de mise en forme au laboratoire à partir d un matériau brut dont on en modifie les propriétés d usage. Le comportement des biomatériaux prothétiques dans le milieu buccal et les interactions qu ils développent avec l environnement biologique relèvent de processus complexes dont la nature chimique, la structure et l état de surface du substrat, la composition et l acidité du milieu biologique en sont les principaux paramètres. Les manifestations biologiques provoquées par la présence de prothèses dentaires, fixes ou amovibles, sont polymorphes et apparaissent à plusieurs stades. Les effets immédiats se traduisent par des symptômes inflammatoires et des phénomènes d hypersensibilisation. La toxicité à moyen terme met en cause les processus de corrosion électrochimique et les manifestations de galvanisme buccal. Les effets à long terme pourraient faire intervenir le potentiel mutagène ou carcinogène de certains produits de corrosion, ainsi que la dégradation ou la destruction des éléments prothétiques sous l effet de la corrosion. Nous évoquerons successivement les manifestations biologiques induites par deux grandes familles de matériaux prothétiques : les alliages métalliques, ou la réactivité est principalement liée à leur activité électrochimique, et les céramiques dentaires, présentant une relative inertie chimique et biologique.

-3- Après le rappel de quelques bases fondamentales des matériaux utilisés en prothèse dentaire, nous nous proposons d'étudier la biocompatibilité et les échecs mécaniques de ces biomatériaux utilisés en prothèse dentaire, en nous référant aux dernières données scientifiques qui figurent dans la littérature, permettant ainsi leur prévention et facilitant leur prise en charge.

-4-1. Généralité

-5-1.1/ BIOMATERIAUX METALLIQUES ET CERAMIQUES UTILISES EN PROTHESE DENTAIRE : Les biomatériaux métalliques et céramiques sont les principaux biomatériaux utilisés en prothèse dentaire, dans ce chapitre nous nous proposons d étudier distinctement ces deux classes de biomatériaux. 1.1.1 Biomatériaux métalliques utilisés en prothèse dentaire (20) D'une façon générale les caractéristiques biologiques et mécaniques des métaux sont sous la dépendance de leur composition chimique d'une part et de leur structure physique d'autre part. Sans pouvoir entrer dans les détails de ces éléments il faut comprendre que les métaux se présentent sous la forme d'empilements de cristaux. Dans cette structure cristalline, des impuretés ou des défauts existent entre les grains ou cristaux, les qualités du métal dépendent en grande partie de l'existence et du type de défaut. Les procédés de mise en forme et d'élaboration influencent de façon considérable les qualités physicochimiques du métal. 1.1.1.1 Propriétés mécaniques de l état métallique 1.1.1.2.1-Dureté (7,16,27) La dureté est une propriété mécanique qui se caractérise par la résistance offerte par un corps solide à la déformation locale. C est-à-dire à la somme de la déformation permanente et de la déformation élastique.

-6- Il existe de nombreuses méthodes de mesure de la dureté (VICKERS, BRINELL, ROCKWELL, KNOOP ). La dureté est en rapport avec la propriété de surface. 1.1.1.2.2-Plasticité (27) C est la propriété que possède un métal de pouvoir être déformé et de conserver indéfiniment la déformation acquise après suppression de l effort qui l a provoquée. La malléabilité et la ductilité en sont deux aspects particuliers. 1.1.1.2.3-Elasticité (7,16,27) C est probablement la grandeur mécanique la plus significative pour le praticien. C est la propriété que possède un métal de pouvoir subir une déformation temporaire sous l action d un effort et de revenir ensuite à ses dimensions initiales après suppression de cet effort. La ténacité en est une forme. La limite d élasticité est la contrainte maximale appliquée à un matériau sous traction uni axiale en deçà de laquelle le corps revient à son état initial sans déformation si cette contrainte est relâchée. Elle définit la limite entre le domaine élastique et le domaine plastique.

-7-1.1.1.2.4-Notion de diffusion d écoulement, et de plasticité (23) Aux températures élevées, les solides perdent leur rigidité en raison de l augmentation de l agitation thermique (qui est nulle à 0K ou 273, 15 C). La diffusion est un déplacement aléatoire d atomes ou d ions dans le réseau cristallin, provoqué par l agitation thermique. La diffusion joue un rôle essentiel dans toutes les étapes de préparation et de transformation, qu il y ait ou non changement de phase. Pour les alliages chimiquement non homogènes, la diffusion se manifeste par la disparition progressive des gradients de concentration (tendance à l homogénéisation). Ce type de diffusion (diffusion chimique) est à l origine des traitements superficiels et thermochimiques des aciers. La diffusion intervient également dans la fabrication des pièces métalliques par frittage comme dans les techniques d assemblage par soudage. 1.1.1.2.5-Deformation des métaux (23) Suivant la contrainte appliquée, un solide cristallisé peut se déformer réversiblement (déformation élastique) ou irréversiblement (déformation plastique). Seules les déformations plastiques permettent le travail des métaux, mais il faut noter que les deux phénomènes, s ils sont indépendants, sont souvent associés. Ainsi, observe-t-on après déformation une récupération élastique qui diminue la déformation permanente : Déformation permanente = déformation totale déformation élastique.

-8- Une élévation de température a pour conséquence une diminution du domaine élastique, ce qui explique partiellement le travail plus aisé des métaux à chaud. Les déformations plastiques sont le résultat, soit de translations, soit de maclages. Le mode par translation est le plus fréquent et les glissements se font le long des plans de grande densité atomique dans les directions pour lesquelles la tension critique de glissement est la plus faible (loi de Schmidt). 1.1.1.2- classification des alliages : 1.1.1.2.1-Alliages nobles (5, 18) La classification des alliages nobles définie par l Association dentaire américaine (ADA) (spécification n 5) reste encore citée comme référence. Elle les divise en quatre types différents selon leur dureté et leur domaine d application. Mais si ce classement peut toujours se justifier par domaine d application, il apparaît que la notion de dureté est un paramètre bien restrictif. La normalisation internationale actualisée des alliages nobles se réfère, elle, aux deux paramètres que sont la teneur en métaux précieux et l aptitude à la céramisation (normes ISO 1562, ISO 8891, ISO 9693). Il est nécessaire de préciser que la teneur en métaux précieux prend en compte le pourcentage en poids d or et en dérivés de la mine du platine (platine, palladium, indium).

-9- La norme ISO 8891, attribuée aux alliages dentaires à couler contenant une teneur en métaux précieux supérieure ou égale à 25 % et strictement inférieure à 75 % en poids. Malgré les proportions, limitées en métaux nobles et variables en métaux additionnels, on peut néanmoins distinguer trois catégories d alliages selon leur proportion en or et en argent ; les alliages base or, les alliages or-argent et les alliages base argent; La norme ISO 1562, attribuée aux alliages dentaires à couler contenant une teneur en métaux précieux supérieure ou égale à 75 % en poids. Ils constituent une catégorie relativement homogène en composition. La norme ISO 9693, attribuée aux alliages dentaires pour restaurations métallo céramiques. Ceux-ci contiennent également une teneur en métaux précieux supérieure ou égale à 75 % en poids d or. On peut néanmoins distinguer trois catégories d alliages selon leur proportion relative en or et palladium ; les alliages base or, les alliages base orpalladium, les alliages base palladium. Les alliages d or sont les plus anciens matériaux métalliques utilisés pour la réalisation de prothèses fixées et de châssis destinés à la prothèse amovible. L or présente une excellente résistance à la corrosion, associée à une bonne coulabilité et ductilité. L argent réduit sa densité et diminue la coloration rouge apportée par le cuivre dont la présence augmente notoirement les qualités mécaniques de l alliage. Le platine augmente la résistance à la corrosion et la dureté. Le zinc contribue à améliorer la coulabilité et la dureté de l alliage. Le fer diminue le phénomène de fluage et favorise, avec l étain et l indium, la liaison céramométallique. Comme le

-10- platine, le palladium augmente la rigidité et la résistance au fluage des armatures métalliques. D abord ajouté comme élément mineur aux alliages d or, il est devenu le constituant majoritaire des alliages dits palladiés, moins chers que les précédents à l époque de leur développement. 1.1.1.2.2-Alliages non précieux (5) Les alliages non nobles à base de cobalt-chrome et de nickel-chrome ont été développés au début des années 1970 et proposés en alternative aux métaux précieux, essentiellement en raison de leur faible coût. Ils sont utilisés en prothèse fixée pour la réalisation d inlays, de couronnes et de bridges. Leur composition peut être adaptée à la technique métallocéramique. Les propriétés de rigidité et de résistance à la fatigue des alliages cobalt-chrome les rend particulièrement adaptés à la confection des châssis pour la prothèse amovible. Le cobalt procure résistance, rigidité et dureté, le chrome garantit une résistance contre la corrosion grâce à sa passivité. Le nickel diminue la température de coulée et la dureté. Le molybdène joue un rôle important dans la résistance à la corrosion, améliore la ductilité et la finesse des grains de l alliage. Manganèse et silicium améliorent la coulabilité. Le carbone et le bore forment des phases durcissantes avec le chrome et le molybdène (carbures et borures). Le béryllium améliore la résistance de la liaison métallo-céramique, contribue à abaisser sensiblement l intervalle de fusion, facilitant ainsi les opérations de fonderie et limitant le retrait.

-11- Le titane et ses alliages, plus récemment introduits dans le domaine de la prothèse odontologique, bénéficient actuellement d un engouement lié à leurs propriétés biologiques remarquables. Le titane commercialement pur, composé de plus de 99,5 % de métal est réservé aux techniques de coulée de précision à cire perdue et aux procédés de conception et fabrication par ordinateur (CFAO). Une forme alliée notable, par l adjonction d aluminium et de vanadium (Ti- 6Al-4V), qui améliore ses propriétés mécaniques, est réservée à l usinage d implants endo-osseux. L utilisation courante du titane en prothèse dentaire reste encore modeste, essentiellement en raison de contraintes de mise en œuvre au laboratoire de prothèse, notamment parce que son intervalle de fusion élevé et sa forte réactivité à haute température impliquent des techniques de coulée de précision à cire perdue et aux procédés de conception et fabrication par ordinateur (CFAO). Une forme alliée notable, par l adjonction d aluminium et de vanadium (Ti- 6Al-4V), qui améliore ses propriétés mécaniques, est réservée à l usinage d implants endo-osseux. L utilisation courante du titane en prothèse dentaire reste encore modeste, essentiellement en raison de contraintes de mise en œuvre au laboratoire de prothèse, notamment parce que son intervalle de fusion élevé et sa forte réactivité à haute température impliquent des techniques de coulée spécifiques. Le laiton, alliage de cuivre et de zinc, se rencontre encore sous forme de screw-post doré, et ne devrait plus être utilisé en bouche compte tenu de sa corrodabilité intense.

-12-1.1.3.3-Comportement des alliages dans le milieu buccal (5) De par leur nature chimique, les biomatériaux métalliques sont particulièrement réactifs vis-à-vis de l environnement extérieur. En atmosphère humide, les métaux se comportent comme des éléments galvaniques susceptibles de créer des micros courants électriques. Ceux-ci sont rendus possibles lorsque deux métaux, de potentiel électrochimique différent, sont mis en relation par un électrolyte (salive, fluides extracellulaires ). Il s ensuit alors un échange électronique depuis le métal ayant le potentiel le plus bas (anode) vers l autre (cathode), avec pour conséquence la dissolution progressive de l anode par relargage dans l environnement extérieur d ions métalliques. Ce phénomène est semblable à celui qui apparaît dans une pile élémentaire. En réalité, le bimétallisme est loin d être le seul vecteur de corrosion. En effet, au sein d un même alliage, des piles locales se forment entre les différentes phases constituant la microstructure, ou par aération différentielle (surface rugueuse moins aérée qu une surface polie, espaces confinés ) et entraînent également des processus de dégradation. De plus, la salive, qui constitue l électrolyte principal, contient également des composés organiques, des bactéries, des gaz dissous et un certain nombre d ions (chlorures, fluorures et sulfures) qui vont accentuer les processus de dégradation. L ensemble de ces phénomènes, qualifiés d électro galvanisme buccal, s accompagnent de la libération de particules ionisées qui sont transportées dans les tissus voisins

-13- et susceptibles de provoquer, localement ou à distance, des manifestations de type toxique ou allergique. 1.1.2- Matériaux céramiques utilisés en prothèse dentaire 1.1.2.1-Structure de la céramique et principes de réalisations (21) Le terme céramique provient de «keramos», mot grec signifiant argile. Il a d abord désigné des poteries recouvertes d émail avant d être étendu à toute la porcelaine et à d autres produits essentiellement constitués de silicates et qui représentent les céramiques classiques. Peut être considéré comme céramique tout matériau inorganique, fragile, et mis en forme à haute température à partir d une poudre dont la consolidation se fait par frittage, cristallisation ou prise d un liant hydraulique. En odontologie, les céramiques sont essentiellement employées dans des applications prothétiques mais peuvent également être utilisées en implantologie, en orthodontie, en matériau de restauration esthétique comme dans le cas d inlays, onlays ou facettes. La plus grande partie des nouveaux systèmes très sophistiqués apparus ces dernières années sont des améliorations technologiques d un produit apparu il y a plus d un siècle. Les céramiques sont un type de verre obtenu par la fusion d oxydes métalliques à haute température qui deviennent solides à température ambiante. Les céramiques dentaires sont des matériaux de structure composite comprenant une structure vitreuse appelée matrice de verre

-14- renforcée par différentes phases cristallines qui permet d adapter le coefficient de dilatation thermique du matériau. La fabrication se fait en chauffant le mélange au-dessus de la température de fusion de la matrice vitreuse et en dessous de celle des cristaux. La phase cristalline accroît la résistance et réduit les fractures. Un autre facteur clef est le contrôle de la rétraction thermique résiduelle. La nature de la phase cristalline présente dans la céramique conditionne principalement les propriétés physiques, mécaniques et optiques (réflexion lumineuse et couleur) de la restauration finale. Elle s oppose notamment à la propagation des dislocations et micro fractures de surface au sein du matériau. Ces matériaux sont soumis à deux types de défauts, sources de leur fragilité : des défauts de fabrication (inclusion de porosités lors de l élaboration) et des défauts de surface (différence de contraction entre les deux phases vitreuse et cristalline lors du refroidissement) et aussi des défauts de surface liés aux meulages lors de l élaboration. Durant cette décennie, un grand nombre de matériaux et de procédés d élaboration de restauration tout céramique ont été mis à notre disposition. Ils peuvent être classés suivant leur technique d élaboration et aussi suivant la composition de leur phase cristalline.

-15-1.1.2.2-Propriétés mécaniques de la céramique (21) Les céramiques dentaires sont peu résistantes en traction et en flexion mais sont très résistantes en compression. La caractéristique principale est la rupture dite fragile, c est-à-dire sans déformation plastique. Depuis Griffith, on sait que la fracture d une céramique se fait par propagation d une fissure à partir d un défaut initial. Les propriétés mécaniques des céramiques conventionnelles sont résumées dans le Tableau 1.

-16- Tableau 1 : Propriétés mécaniques des céramiques conventionnelles, de l émail et de la dentine (26). Email Dentine Opaque Céramique Module élastique (GPa) 80 20 95 60 Résistance à la rupture (compression) (MPa) 500 230 1000 500 Résistance à la rupture (en tension) (MPa) 7 60 130 60 Dureté (VHN) 320 40 410 380

-17-1.1.2.3-Facteurs influençant la résistance mécanique (21) Ils sont directement liés au nombre et à la taille des défauts issus de la mise en œuvre, du montage, de la poudre de céramique, de la cuisson et du glaçage. Taux de porosité : il dépend de la distribution granulométrique et du mode de mise en forme de la pâte crue (compactage). Le compactage par vibration permet d augmenter de 40 % la résistance par rapport à une céramique non compactée. La cuisson sous vide fait passer le taux de porosité de 4 % à 0,1 %. Température et cycle de cuisson : l élévation de la température et de la durée de cuisson entraîne une augmentation de la résistance. Cependant, au-delà d un certain seuil ou lors de la multiplication des cuissons, on assiste à une diminution de ces caractéristiques, due à une dissolution dans le verre des phases cristallines dispersées. Contraintes internes : elles résultent d un différentiel de coefficient de dilatation thermique entre les différentes phases du matériau ou entre le matériau et le support (métal ou céramique d infrastructure). Microstructure : la résistance augmente avec la proportion de phase cristalline et avec la quantité d interfaces verre/cristal et donc la dispersion de cette phase cristalline. L état de surface et surtout les défauts de surface jouent un rôle important.

-18- Pour remédier aux défauts de surface, le glaçage thermique ou l emploi d une glaçure permet en obturant les pores et en refermant les fissures d améliorer les propriétés mécaniques des céramiques feldspathiques d environ 400 %. De plus, la glaçure possédant un coefficient d expansion thermique plus faible que celui de la céramique sous-jacente met la surface en compression. 1.1.2.4- Classification de la céramique (21) Classification de Sadoun et Ferrari Les propriétés finales des prothèses céramiques, résistance mécanique, microstructure, précision d adaptation et propriétés optiques, résultent de la nature chimique du matériau et du procédé de mise en forme. Un même matériau peut être mis en forme de façons différentes, modifiant ainsi ces propriétés. Un même procédé de mise en forme peut être utilisé pour différents matériaux. Il est donc indispensable d établir une classification basée sur la nature chimique, la microstructure et les procédés de mise en forme. Selon les constituants chimiques Céramiques feldspathiques : ce sont les céramiques traditionnelles destinées à l émaillage des couronnes céramo-métalliques.

-19- Céramiques alumineuses : leur constituant principal est l alumine (Al₂O3). On distingue en fonction de la teneur en alumine : C 40 % : «Jacket» de Mac Lean ; C 65 % : Cérestore, AllCeram ; C 85 % : In- Céram ; C 98 % : Procera. Vitrocéramiques : elles comportent des matériaux de nature chimique différente(c apatites : Cérapearl ; C micatétrafluorosilicate : Dicor ). Ils sont mis en forme à l état de verre puis traité thermiquement pour obtenir une cristallisation contrôlée et partielle. Matériaux en cours d évolution : * C zircones (ZrO₂) : propriétés mécaniques améliorées. * C spinelle : contient du magnésium améliorant la résistance et la translucidité. Selon le procédé de mise en forme (avec ou sans armature métallique) - Avec support métallique. Le rôle de ce support métallique est de renforcer mécaniquement la prothèse et de servir de support de cuisson sur lequel va s annuler la rétraction de frittage par pyroplasticité de la phase vitreuse. Cette armature peut être : - Sans support métallique. Cuite sur revêtement : à peu près toutes les céramiques peuvent être frittées sur un revêtement compatible et chimiquement inerte.

-20- Coulée et vitro céramisées : usinée ou injectée (C à basse température; C à haute température; C barbotine + frittage + infiltration). Selon la microstructure Matrice vitreuse avec charges dispersées ou matrice cristalline avec phase vitreuse infiltrée. 1.1.2.5- Les différents systèmes de céramiques 1.1.2.5.1- Anciens systèmes de céramiques (21) La céramique fut introduite dans l art dentaire au XVIIIe siècle par Alexis Duchateau et développée par Dubois de Chement. Au début, les restaurations esthétiques furent élaborées à partir de facettes préfabriquées incluses dans l armature ou de restaurations «tout céramique» sur une feuille de platine au demeurant très fragile. En 1958, apparaissent les premières dents prothétiques céramiques pour prothèses amovibles, confectionnées à partir de poudres fines de céramique, cuites sous vide. À la fin des années 1970 apparaissent les céramiques sur feuille, qui bien que commercialisées sous différentes formes et d élaboration aisée n ont pas obtenu un succès clinique car d autres types de céramique sont apparus. En effet, au cours des années 1970, de nouvelles techniques de réalisation de couronnes céramiques sans collier métallique remplacent la couronne «Jacket» classique.

-21- L acte de naissance de cette construction est antérieur au siècle et la paternité doit en être attribuée à C.H. Land qui a déposé le brevet en 1887. L idée d éliminer la feuille d or et de la remplacer par l application d une céramique de haute résistance sera bientôt obtenue par les céramiques alumineuses. Dans celles-ci, la dispersion de cristaux de céramique de haute résistance à l intérieur de la matrice de verre augmente la résistance et le module d élasticité de l ensemble. Mc Lean et Hughes utilisent ce procédé pour réaliser la première coiffe porcelaine alumineuse qui ouvrira la voie aux procédés Cérestore et Hi-Céram. Au cours des années 1980, les céramiques de verre sont introduites sur le marché. Grossman et Adair proposent une nouvelle expression de la vitrocéramique, que la firme De Trey commercialise sous le nom de Dicor. La transparence du Dicor procure un effet de mimétisme caméléon avec les dents adjacentes. Bien que très esthétique, la fragilité des restaurations collées a limité son utilisation. En 1985, Michaël Sadoun met au point le slip-casting, procédé d élaboration simple permettant d obtenir une coque d alumine avec une capacité de résistance suffisamment importante pour permettre de réduire son épaisseur et de la rendre comparable avec une chape métallique conventionnelle. Ce n est qu en 1989 que la firme Vita commercialise le procédé avec l appellation In- Céram. Cette nouvelle céramique montre à la fois la plus grande résistance à la flexion et à la rupture de toutes les céramiques disponibles actuellement. Le développement de céramiques de haute résistance sera le fer de lance de la recherche de ce nouveau siècle.

-22-1.1.2.5.2-Nouveaux systèmes de céramiques (21) Systèmes pressés Empress II (Ivoclar) : après l Empress I, précurseur en la matière, dont la résistance en flexion était de 117 MPa, la société Ivoclar a développé un nouveau produit à base de disilicate de lithium permettant d augmenter sa résistance à la flexion à 350 MPa (soit 3 fois celle de l IPS Empress I ). Cette haute résistance permet la réalisation de petits bridges ainsi qu un scellement conventionnel dans les cas favorables Systèmes à usinage Il faut distinguer les procédés selon la technique d acquisition par la lecture optique (rayon laser) ou mécanique (palpeur) du die (ou de la maquette). L usinage de l infrastructure prothétique se fait au laboratoire ou dans un centre spécifique dédié à la méthode. Procédé Celay Le procédé Celay est une technique de reproduction mécanique, permettant de réaliser des restaurations tout céramique (sans armature métallique). Le procédé Celay permet l usinage des couronnes et des bridges par fraisage. En fonction des indications (inlays, onlays, couronnes partielles ou facettes), différents matériaux sont utilisables : céramique feldspathique, In-Céram Alumina, In-Céram Spinelle... Cette méthode convient également pour les couronnes jaquettes des moignons d implants unitaires.

-23- Procera (Nobel Biocare) Destiné à la réalisation de couronnes céramocéramiques antérieures et postérieures, c est le système le plus solide mais également le plus lourd en investissement et en gestion du temps dans les systèmes pressés. Un des points forts de cette céramique cosmétique est sa finesse de grains qui lui confère une moindre rétraction après la cuisson à 910 C. Sa surface tendre et facile à polir présente également l avantage de limiter l usure des dents naturelles. La technique de scellement du Procera est similaire aux techniques de scellement des céramométalliques et ne nécessite aucun mordançage. La couronne peut être scellée à l aide d un verre ionomère, de ciment oxyphosphate, de Vitremer ou de ciment composite. Le risque de fracture concernant les dents antérieures est similaire pour les systèmes de restauration tout céramique In-Céram, IPS Empress, Procera et Cerec. Pour Oden et Robbiani, le Procera présente 96,9 % de taux de succès. Système Cerec Le système Cerec existe depuis 1987, depuis 1993 dans sa version 2 et en 2008 est apparue la version 3 et le Cerec Lab (Fig. 1).

-24- Figure 1. Réalisation au laboratoire d une armature tout céramique par le procédé CAO/CFAO Cerec In Lab (26). A. Chaîne technique Cerec In Lab. B. Scanning du die. C. Identification des limites de la préparation sur l image du die. D. Insertion du bloc d usinage In-Céram Alumina et usinage de l armature dans le bloc In-Céram Alumina. E. Armature avant finition.

-25- Le système Cerec, conçu initialement pour remplacer de façon extemporanée les amalgames par des inlays de céramique, a considérablement évolué du fait des grandes possibilités de la machine et des performances de l informatique. Si le Cerec 1 ne permettait de faire que des pièces prothétiques d un ajustage médiocre, il en est tout autrement pour le Cerec 2 qui permettrait une précision cervicale de l ordre de 20μm. Le système est en évolution permanente, ainsi le Cerec 3 permet de réaliser aujourd hui des bridges de trois éléments.

-26-2.Matériel et Méthodes

-27-2.1. STRATEGIE DE RECHERCHE ET DE SELECTION DE L ETUDE(25) Sur une recherche bibliographique effectuée au moyen des moteurs de recherche scientifique PUBMED, SCIENCEDIRECT, WEB OF KNOWLEDGE ET EBSCO DENTISTRY &ORAL SCIENCES SOURCE, nous avons pu collecter les dernières données scientifiques qui figurent dans la littérature sur des articles publiés entre 2004 et 2015, évaluant la biocompatibilité et les échecs mécaniques des biomatériaux métalliques et céramiques utilisés en prothèse dentaire Les questions cibles : Quelles sont les étiologies des échecs mécaniques des biomatériaux métalliques et céramiques utilisés en prothèses dentaires? Quels sont les taux de survie et les complications des prothèses dento-portées? Les taux de survie et les complications des prothèses dentaires céramocéramiques et céramométalliques sont-ils les mêmes? Quelles sont les dernières données scientifiques qui évaluent la biocompatibilité de ces biomatériaux?

-28- Les termes suivants ont été utilisés comme suit dans la stratégie de la recherche : B : Biocompatibility [MeSH] ou biocompatibilité [MeSH] C : Ceramic [MeSH] ou ceramics [MeSH] ou metal ceramic restorations[mesh])) ou (ceramic*[all Fields] Ou allceramic [all fields] Ou Dental Porcelain [All Fields] Ou metal-ceramic [All Fields]. E : Echecs mécaniques Ces mots clés ont été utilisés séparément dans les moteurs de recherches scientifiques et on les croisant pour établir une première liste de référence. 2.2. CRITERES DE SELECTIONS DE LA LITTERATURE 2.2.1 Critères d inclusion Nous avons inclus dans notre recherche les articles qui répondent aux conditions suivantes : Articles traitant «la biocompatibilité et les échecs mécaniques des biomatériaux métalliques et céramiques utilisés en prothèse dentaire». Articles publiés en anglais et en français avec un résumé dans la période allant de 2004 à 2015.

-29-2.2.2 Critères d exclusion Nous avons éliminé certains articles sur la base de la lecture de leur titre et de leur résumé car leur thème ne paraissait pas pertinent pour notre revue de littérature. Cette recherche en premier lieu nous a permis de trouver 2057 articles traitant la biocompatibilité des biomatériaux dentaires, sur ces 2057, seuls 30 articles répondent clairement a nos objectifs de recherches concernant la biocompatibilité des biomatériaux métalliques et céramiques utilisés en prothèse dentaire ainsi que les échecs mécaniques de ces biomatériaux métalliques et céramiques. (figure2)

-30-2057 articles identifiés 1318 articles supprimés car antérieurs à 2010 739 articles conservés pour la présélection 694 articles éliminés après lecture du titre ou résumé. 45 articles pour lecture complète 15 articles éliminés après lecture complète. 30 articles inclus Figure. 2 : Inclusion des articles à partir de la stratégie de recherche (1-30).

-31-2.3 ANALYSES DES ARTICLES INCLUS : 2.3.1 Biocompatibilité des biomatériaux métalliques et céramiques utilisés en prothèses dentaires : (2,8) La notion de biocompatibilité, définie comme la capacité d un matériau à provoquer une réponse biologique appropriée dans une application donnée, constitue à l heure actuelle un élément essentiel dans l exercice de l odontologie en termes de sécurité du patient, sécurité du personnel dentaire, questions de conformité avec la réglementation et questions de responsabilité juridique. L odontologiste est amené à utiliser différentes sortes de matériaux quel que soit le type de soins à effectuer. Par conséquent, il se doit de connaître les matériaux employés et ce pour plusieurs raisons : tout d abord choisir le matériau le mieux adapté à la situation clinique ; ensuite, savoir identifier et prendre en charge d éventuelles réactions secondaires aux matériaux dentaires ; enfin, prendre les précautions nécessaires en amont afin d éviter ce genre de désagréments. (1,8) 2.3.1.1-Evaluation de la biocompatibilité 2.3.1.1.1-Tests d évaluations de la biocompatibilité des biomatériaux utilisés en dentisterie (2) Les tests d évaluation de la biocompatibilité nous permettent d avoir des informations claires et précises concernant la biocompatibilité des biomatériaux.

-32- Ces tests peuvent être classés en 3 grandes catégories : Les tests primaires Les tests in vivo Les tests in vitro 2.3.1.1.2-Tests in vitro (2) Avantages Plus rapides que les tests in vivo. Moins onéreux. Reproductibles. Permettent d'évaluer séparément les effets biologiques de chacun des composants du matériau. Inconvénients N ont que peu de rapport avec la clinique. Sont trop sensibles. 2.3.1.1.3 Les tests in vivo (2) Avantages Ils sont beaucoup plus proches de la clinique Ils permettent d évaluer les effets d un matériau sur des organes loin de l organe cible. Ils permettent d évaluer la toxicité des métabolites. Un matériau peut en effet se révéler biocompatible alors que ses

-33- produits de dégradation, une fois métabolisés par l organisme se révèlent être dangereux. l interprétation des résultats est parfois plus facile car le rapport avec la clinique est souvent plus évident. Inconvénients Les tests réalisés sur des animaux de laboratoire (deux espèces de Mammifères) peuvent ne pas avoir de rapport avec l espèce humaine. L effet néfaste peut passer inaperçu s il est non recherché donc non évalué. Timing incorrect de l essai (l effet délétère se manifeste après les périodes d observation), l évaluation et l interprétation des résultats peut être difficile. Il peut être difficile de simuler la pathologie préexistante (carie, lésion Parodontale). 2.3.1.1.4-Tests primaires (2) Tests de Genotoxicité (2) Ils évaluent les effets des dispositifs médicaux et de leurs produits de dégradation sur les mutations géniques, les changements de structure chromosomique ou toute autre modification des gènes et de l ADN. Le plus connu est le test de Ames. Des mutants de Salmonella Typhimurium, très sensibles aux mutations géniques, ne savent pas synthétiser l histidine. Si cette souche subit une mutation, celle-ci, tôt ou tard devient capable de

-34- synthétiser de l histidine et ainsi peut de se développer sur un milieu sans histidine. On observe alors des formations à la surface dont le nombre est proportionnel à l effet génotoxique. Parmi les matériaux dentaires, certains adhésifs dentinaires contenant de la glutaraldéhyde sont soupçonnés d être mutagènes, de même que les pâtes d obturation canalaire contenant du formaldéhyde. (Figure3) Tests de cytotoxicité (2) Le matériau est mis en contact avec les cellules cibles puis leur viabilité est évaluée. Il faut se poser trois questions pour juger de la validité du test de cytotoxicité : Quelles cellules cibles choisir? Quel critère choisir pour évaluer la viabilité cellulaire? Le mode de mise en présence des cellules et du matériau est-il judicieux?

-35- Figure 3 : Boîte de culture montrant des colonies de Salmonella Thyphimurium ayant muté après la mise en contact avec un matériau mutagène (2).

-36-2.3.1.2- Biocompatibilité et cytotoxicité (29) Le terme biocompatibilité relève de l habilité du biomatériau à établir ses fonctions désirées dans le respect de la thérapie médicale sans avoir aucun effet indésirable, local ou systémique sur le récipient ou sur la thérapie, mais générant la réponse cellulaire ou tissulaire la plus appropriée dans une situation spécifique et optimisant la performance clinique de cette thérapie, cependant la cytotoxicité est l opposé de la biocompatibilité. 2.4 ECHECS MECANIQUES DES BIOMATERIAUX METALLIQUES ET CERAMIQUES UTILISEES EN PROTHESES DENTAIRES : 2.4.1- Généralités (26) Les échecs mécaniques des biomatériaux métalliques et céramiques utilisés en prothèses dentaires sont des problèmes majeurs en dentisterie, or les principales raisons de la pose d une couronne sont : L échec d une restauration (carie secondaire ou fracture de la restauration) ; Les fractures dentaires. Les autres indications sont esthétiques, endodontiques et occlusales. Les dents les plus fréquemment couronnées sont les prémolaires supérieures (24 %), les molaires inférieures (22 %) et les incisives supérieures (19 %).

-37-2.4.1.1- Données de fréquence sur les prothèses fixées (26) Les progrès technologiques et les attentes des patients ont conduit à une évolution des prothèses traditionnelles. La prévalence de prothèses fixées, couronnes unitaires ou bridges, chez des adultes âgés de 20 à 60 ans a été analysée dans une étude épidémiologique suédoise ; deux études croisées ont été menées en 1983 et 1993. Cette étude met en évidence une augmentation de la fréquence de la prothèse fixée avec l âge ; dans la tranche d âge 70 ans, la proportion de patients avec des prothèses fixées était considérablement plus élevée en 1993 comparée à 1983. La plupart des individus avec des prothèses fixées avaient un petit nombre de dents couronnées ; la moitié d entre eux n avaient pas plus de 4 dents couronnées. Le nombre de couronnes céramométalliques ou céramiques avait fortement augmenté entre 1983 et 1993 dans le groupe 30-80 ans. L étude confirmait ainsi les données cliniques générales, à savoir que la céramique et la céramométallique étaient désormais le matériau de choix en prothèse fixée chez l adulte. Les auteurs soulignaient que ce changement reflétait une demande esthétique importante de la part des patients, mais également l évolution technologique des méthodes et matériaux de restauration. Dans une enquête nationale de la CNAMTS sur la fréquence annuelle des actes buccodentaires, la prothèse fixée unitaire et plurale représentait 14 % de la totalité des actes techniques et 80,1 % des actes de prothèse.

-38- Les actes de prothèse fixée unitaire étaient les plus fréquents (73,1 %) ; la répartition des couronnes prothétiques selon le matériau utilisé montrait que les couronnes céramométalliques ou en équivalents minéraux étaient plus fréquemment réalisées (62,9 %) que les couronnes métalliques (37,1 %). Dans la majorité des cas, les couronnes métalliques étaient réalisées sur molaire (76,3 %). Les couronnes céramométalliques ou en équivalents minéraux étaient effectuées dans 39 % des cas sur prémolaire, dans 29,2 % des cas sur molaire, dans 21,4 % des cas sur incisive et dans 10,4 % des cas sur canine. L analyse de la composition des prothèses plurales fixées de 3 à 5 éléments en fonction des matériaux utilisés (métallique ou céramométallique) montrait que dans 75,4 % des cas, la prothèse était réalisée entièrement en matériau céramométallique (53,5 %) ou à dominante céramométallique (majorité des éléments piliers ou intermédiaires céramométalliques, 21,9 %) et dans 21,8 % des cas en métal (12,4 %) ou à dominante métallique (majorité des éléments piliers ou intermédiaires en métal 9,4 %). À titre indicatif, selon les estimations de la CNAMTS (données du régime général), le nombre de couronnes céramocéramiques serait de l ordre de 500 000 par an. 2.4.1.2-Données qualité de vie (26) Ces dernières années, les liens entre les maladies orales et la qualité de vie ont été explorés. Il est apparu que la santé orale et l esthétique dentaire

-39- contribuaient d une manière importante au bien-être de l individu, tant sur le plan biologique que psychosocial. La perception des patients quant à l esthétique et la qualité technique de couronnes céramométalliques versus céramocéramiques (In-Ceram alumine et Empress IPS ) a été évaluée. La couleur des restaurations était le facteur le plus important pris en compte par les patients ; il ressortait que l apparence était jugée plus naturelle pour les couronnes céramocéramiques qui étaient préférées aux céramométalliques. 2.4.1.3-Critères de succès prothétiques(13,27) La plupart des études à long terme rapportent des taux de succès excellents pour les prothèses fixes dento-portées et implanto-portées. Cependant, les critères de succès ou d'échecs prothétiques n'ont pas été standardisés. Pour la majorité des études longitudinales, seuls les cas où le patient a dû abandonner sa prothèse implanto-portée pour une prothèse adjointe conventionnelle sont considérés comme des échecs. Cette conception de l'échec prothétique nous semble extrêmement subjective. Il serait plus logique de considérer comme échec prothétique : Les modifications du plan de traitement dues à des implants mal positionnés ; L'impossibilité de réaliser l'option prothétique proposée aux patients ;

-40- Les réalisations prothétiques refaites plusieurs fois à cause de complications mécaniques (dévissages et fractures des différents composants) ; Un résultat esthétique non satisfaisant pour le patient ; Les difficultés phonétiques persistantes ; Les problèmes d'hygiène et de maintenance liés à un dessin prothétique inadéquat. 2.4.2-Evaluation des échecs mécaniques 2.4.2.1-Modes de fractures (30) Les échecs des prothèses dentaires en céramique sont souvent associés à des défauts structuraux. Ces défauts peuvent survenir durant la fabrication, la préparation ou pendant la mastication après le placement de la prothèse en bouche. Ils peuvent prendre la forme de défauts microstructuraux à l intérieur de la céramique issus de la fabrication ou usinage, de facettes d usures, de défauts de contacts des surfaces occlusales, cémentation des surfaces, ou avec des microcontacts avec des objets dur et pointus. Dans la céramique, les défauts prennent généralement la forme de microfissures sur l échelle submillimétrique souvent en dessous de la détection visuelle. Un précieux indice quand à l origine de ces défauts peut être fournis par la photographie post échec. Il en résulte de bonnes procédures de fabrication et l évitement des défauts de préparations de

-41- surface qui sont des éléments cruciaux de la dentisterie prothétique. Mais cette liaison de fracture avec les défauts est de démentir l essence du processus d échec. Le plus souvent les fissures nouvellement formées sont «contenues» - d abord ils s arrêtent, puis s étendent sur une longue période cyclique avant l échec final. Dans les dents naturelles cette fissure «stable» se manifeste sous forme de fissures fermées ou «lamelles» le long de l email. Il est concevable que la croissance de fissures stables puisse être contrôlée par des inspections périodiques de prothèses in vivo, mais cela est au-delà de la portée du cabinet dentaire normale, et en tout cas il n'y a pas de garantie que les dommages critiques seront visibles à la surface extérieure d'une restauration quasi- opaque. En outre, différents modes de rupture peuvent dominer dans certaines conditions géométriques, et aux différentes étapes du chargement. Par conséquent, l'évolution de la fracture est complexe et difficile à déduire de l'autopsie classique et dans les examens in vivo (Fig. 4).

-42- Fig. 4 Fractures en prosthèses dentaires (30). (a) molaire avec couronne en porcelaine zircone montrant une fissure au niveau de la surface occlusale. (b) fracture longitudinale de la partie margiale de la couronne (courtesy K. Malament); (c) fracture connectées entre 2 pontiques de 4 couronnes en porcelaine. (d) par(f) /Echecs en laboratoire de prothèse en porcelain-veneered zircone : (d) vue de coté de placage écaillage en dehors de l axe de la couronne, chargement en cours a cycle unique au point (Vickers pénétrateur) a une charge de 700 N. (e)post test section vue de la fissure de cône partielle dans une couronne chargée centralement et tangentiellement, après 6 T 104 cycles avec sphère pénétrateur a 300 N (Courtesy P. Guess). (f) fracture d une connexion de 3 unités, après 7.8 T 104 cycles avec sphère pénétrateur a 700 N (Courtesy C. Stappert).

-43-2.4.2.2-Tests d évaluations (30) L'évaluation de la fatigue des céramiques dentaires individuelles a été menée en utilisant des méthodes normalisées d'essai de flexion.la méthode la plus courante consiste à casser des barres plates ou des disques, et à évaluer la contrainte maximale à la traction S («force») en tant que fonction de nombre de cycles n. L'avantage de ces tests est la simplicité dans la préparation des échantillons et de l'accumulation de données. Une variante utile est la première à lier la barre ou la plaque à une dentine a base de polymère et ensuite charger la surface supérieure sinusoïdale avec une sphère dure à une fréquence spécifiée jusqu'à une fissure radiale déclenche brusquement à la surface de scellement. Une telle structure de couche est appuyé un pas de plus à la réalité clinique de la couronne / dentine configurations. Une caméra vidéo placée au-dessous de la bicouche spécimen se permet de détecter l'initiation de la fissure, même dans du matériel opaque. Les données obtenues de cette manière sont présentés sur la Fig 5, par plaques de zircone à grain fin (Prozyr Y-TZP, Norton, East Granby, CT) d'une épaisseur de 0,6 mm chargé à la fréquence 10 Hz.63,67. Les symboles représentent des surfaces en creux soumises à différents traitements : High Polish (1 µm de pâte de diamant), sablé (50 µm des particules d'alumine) et en retrait avec une forte Vickers diamant à 0,1 et 10N (environ 1 µm et 10µm d impressions demi-diagonale) (Fig.5).

-44- Figue. 5 - Résistance de la céramique de zircone dentaire plaques lié à une base de polycarbonate dans du chargement de flexion, en fonction de cycles jusqu'à la rupture à une fréquence de 10 Hz (30).

-45- Plusieurs conclusions peuvent être tirées de la figure5: (i) les surfaces polies diminuent la force d'un facteur de deux ou plus sur la gamme cyclique (L'équivalent de 5 ans ou plus à la fréquence des piqûres normale), Conformément aux prévisions du SCG; (Ii) sablage dégrade la résistance de la zircone, dans ce cas d'environ un troisième rapport de surfaces polies, indicatif de l introduction de microfissures d abrasion des particules, mais encore compatible avec SCG69 le contact avec les particules individuelles dur provoque une chute de force plus rapide, ce qui indique la dégradation mécanique superposée. Le comparative des tests de résistance dans le chargement monotone soutenue sur une durée d'essai équivalentes ne présentent, pas de tels écarts par rapport aux Prédictions linéaires SCG, fournissant une confirmation du diagnostic d'une fatigue mécanique. Ces tendances sont représentatives de toutes les céramiques dentaires - seulement les positions verticales sur la parcelle qui diffèrent. Typiquement, les niveaux de résistance pour la céramiques et de lithium à base d'alumine vitrocéramiques disilicate sont de moitié à un tiers celles pour la zircone, tandis que les niveaux de la porcelaine sont d une grandeur inférieure à 11. Les données indiquées pour les surfaces dans les Etats en retrait poli, sablé et pointload Trendlines linéaires sont en accord avec la dégradation de la croissance lente de fissures assistée chimiquement en présence d'eau. Les écarts à la baisse à partir de ces courbes de tendance linéaire indiquent superposées dégradation de la fatigue mécanique. Les points de données avec des flèches représentent zones de dépôt.

-46-2.4.2.3-Relation entre état de surface et comportement biomécanique (23) L état de surface a une influence considérable sur l aptitude de la surface à remplir la fonction qui lui est assignée. La rectification et le polissage des métaux sont parmi les plus complexes de tous les processus de coupe. Le polissage d une pièce métallique est une opération qui consiste à rendre la surface plane et brillante de façon à ce qu elle ne présente aucune rayure susceptible de compromettre sa fonction ou sa tenue en service, c est-à-dire son intégration bio fonctionnelle en ce qui concerne une prothèse médicodentaire. Au plan biologique, il est important que les éléments métalliques soient parfaitement polis, c est à- dire lisses, brillants et propres. Ainsi, il n y a pas de rétention de plaque bactérienne, les phénomènes de relargage de produits toxiques, suite à une corrosion, sont minimisés ou évités. Au plan mécanique, un état de surface irréprochable accroît la solidité et la longévité des pièces sollicitées par diminution de la corrosion, notamment de la corrosion par piqûres et crevasses. La destruction d un métal par corrosion a pour conséquence une diminution très sensible de ses caractéristiques mécaniques : c est la fatigue corrosion. Lorsqu il s agit d une pièce de forme géométrique simple (cube ou cylindre), le polissage peut être effectué grâce à l emploi de machines à polir automatiques, stables et fixes, permettant d obtenir un poli quasi parfait, de l ordre du micron.

-47- Toutefois, ce polissage ne correspond pas au polissage réel habituellement obtenu sur les prothèses dentaires, car les conditions opératoires ne sont obligatoirement plus les mêmes (forme, dimensions et fragilité des pièces à polir). Le polissage prothétique est donc effectué à «main levée». 2.4.2.4-Traitements de surfaces (23) Les «traitements de surface» représentent l essentiel des opérations mécaniques, chimiques, électrochimiques ou physiques qui ont pour conséquence de modifier l aspect ou la structure de la surface des matériaux, afin de l adapter à des conditions d utilisation données. Leur but est variable. Ils tendent à améliorer les propriétés optiques ou l aspect esthétique, la résistance à la corrosion sèche ou humide, la tenue de surfaces soudées, la conductibilité, les propriétés mécaniques ou la résistance au frottement et à l usure. Citons simplement ici : les traitements anodiques, non employés en odontologie ; les traitements cathodiques, également non utilisés en odontologie ; les dépôts métalliques et minéraux : les dépôts par électrolyse sont parfois employés en prothèse dentaire ; en revanche, les dépôts minéraux ne sont pas utilisés (protection des aciers par phosphatation, chromatation...).

-48-3. Résultats

-49-3.1-BIOCOMPATIBILITE ET COMPORTEMENT ELECTROCHIMIQUE DES ALLIAGES NOBLES (12) 3.1.1-Les phénomènes allergiques (12) Un matériau et ses produits de dégradation sont dits «biocompatibles» s ils ne provoquent aucune réaction toxique, mutagène, cancérigène, allergique ou inflammatoire. Les alliages dentaires sont au cœur de cette définition car, en leur présence, des relargages ioniques potentialisés par des phénomènes galvaniques existent. Les alliages concernés par ce phénomène sont, pour l essentiel, des non-précieux dont les sels en solution dans l environnement oral ont pu provoquer, chez certains patients, des réactions objectivables d hypersensibilité. Si quelques cas d hypersensibilité de contact cutané ont été répertoriés avec des alliages riches en or et les sels de leurs métaux constitutifs, aucune réaction de la muqueuse buccale à l égard des alliages à haute teneur en or n a été mise en évidence au cours d une étude in vivo. 3.1.2-Conséquences biologiques(12) Cependant, la différence de potentiel élevée de ces derniers contribue, en présence d alliages non précieux (amalgames d argent, alliages base nickel, tenons radiculaires...), à générer en bouche des courants galvaniques qui ont pour conséquences locales des colorations des tissus dentaires, des pigmentations gingivales, des lésions parodonto-endodontiques, voire des fractures radiculaires (Fig. 6, 7).

-50- Figure 6. Radiographie pré extractionnelle d une 37 présentant une fracture de sa racine mésiale par corrosion consécutive à un poly métallisme (tenon en laiton, reconstitution en amalgame d argent et couronne en or) (12).

-51- Figure 7. Coloration des tissus dentaires objectivable après dépose de la couronne en or et extraction de la dent fracturée (12).

-52- C est le phénomène de poly métallisme qui obéit à la loi des aires relatives et dont l intensité du courant galvanique croît avec le rapport surface alliages précieux/surface alliages non précieux. Parmi les alliages précieux, les base or ou base palladium sont plus résistants à la corrosion que les alliages base or-argent ou base argent. De plus, au sein d un même alliage, d autres phénomènes électrolytiques de moindre intensité ont lieu sous l effet de zones d aération différentielle soit à l échelle macroscopique (entre la face occlusale d un bridge et ses embrasures), soit à l échelle atomique (entre les éléments inoxydables [or, platine...] en surface d une couronne et ceux montrant plus d affinité pour l oxygène [argent, cuivre, zinc...] concentrés au sein de porosités). Tous ces courants galvaniques peuvent être amplifiés par une altération de la composition de l alliage due à des prétraitements, un nonrespect des instructions du fabricant fournisseur de l alliage dentaire ou un défaut de polissage. Une mauvaise mise en œuvre, notamment lors du ratio poudre/liquide, conduit à la création d une résine poreuse qui constitue autant de zones de rétention pour la colonisation bactérienne et qui peut être à l origine de complications sérieuses telles que des affections respiratoires, notamment chez les patients âgés et fragilisés. Cette résine présente également un faible coefficient de conductivité thermique, ce qui a pour conséquence d isoler l environnement oral, c est-à-dire les muqueuses, des sensations de température. Ceci peut conduire certains patients à consommer des boissons bien trop chaudes sans s en rendre compte, ce qui peut être à l origine de réactions œsophagiennes.

-53-3.1.3 Or (14) L or est un biomatériau relativement insoluble avec des indications spécifiques. Cependant les réactions indésirables de l or incluent la sensation de brulures sur la membrane de la muqueuse orale qui est en contact avec cet alliage, des lésions lichenoides et des réactions systémiques générales.l insertion de l Or peut entrainer des réactions pulpaires mais celles-ci sont plus susceptibles d être causées par les forces de condensation, la conductivité thermique, la déshydratation de la cavité, et la micro fuite. 3.2- BIOCOMPATIBILITE DES ALLIAGES NON PRECIEUX (3, 12, 14) 3.2.1- Titane (3) Le titane est introuvable dans le corps humain, il est non toxique même a fortes doses et ne joue aucun rôle biologique dans le corps humain. Lorsque des quantités allant jusqu'à 0.8mg de titane étaient ingérées par l être humain sur une base quotidienne, la plupart du Titane a été jugé excrété sans être absorbés ou digéré. Les implants en Titane ne sont pas rejetés par le corps humain et font généralement une bonne osteointegration avec l os hôte. In vitro, le titane peut toutefois inhiber la différenciation ostéogénique des souches cellulaires mésenchymateuses, et peut causer des altérations génétiques dans le tissu conjonctif. Les particules de Titane de taille spécifique, in

-54- vivo, ont également des effets biologiques sur des cellules blanches du sang. 3.2.2- La zircone(12) La zircone (dioxyde de zirconium, ZrO₂) est remarquablement dense, inerte et présente une surface dure, et est hautement biocompatible. ZrO₂ dispose actuellement de multiples fins, et il est utilisé en tant que pilier du canal, pour renforcer les dents non vitales depuis le milieu des années 1990 comme pilier d implant dentaire sous gingivale, braquettes orthodontiques, comme cadres (noyaux) pour les prothèses fixes en céramique. A ce jour ses contrindications sont inconnues ou au moins non reportées dans la littérature. 3.2.3- L argent(14) Les alliages ayant la proportion la plus élevée en or présentent le meilleur comportement, alors que les alliages ayant le pourcentage le plus élevé en argent donnent des résultats plus défavorables. 3.3- TOXICITE DES ALLIAGES UTILISES EN PROTHESES FIXES (29,33) Jusqu à maintenant certains fabricants produisent les alliages Nickel Chrom avec augmentation du pourcentage de Nickel en leurs alliages de coulée. Les compositions résultantes possèdent un certain nombre de

-55- caractéristiques cliniques améliorées, avec une inquiétude concernant la biocompatibilité. Les alliages en acier inoxydable, tel que mentionné auparavant, ont un film d'oxyde qui sert de passivation, revêtement ou de protection. Si on gratte l oxyde de surface peut généralement protéger le métal sous-jacent. Cette couche protectrice ne se forme pas facilement dans une solution contenant des ions chlorures. La salive contient des niveaux élevés d ions chlorures résultants de la présence de chlorure de sodium, les surfaces en acier inoxydable peuvent être corrodés en bouche quand ils sont rayés ou éraflés menant a la disponibilité de certains éléments qui peuvent affecter le tissu autour de l alliage, en ce qui concerne les alliages nobles, peu d études ont montrées que le cuivre et l argent ont tendance a induire des effets cytotoxiques. Généralement les métaux peuvent être biologiquement actifs dans un ou l ensemble des trois états chimiquement distincts : le pur métal comme un lingot ou de la poussière (de nombreux métaux sont beaucoup plus réactifs que la poussière comme le nickel qui devient inflammable) les composés de sel métallique et organométallique les alliages. Cependant, tous les états chimiques d un métal ne semblent être aussi dangereux. L utilisation de métaux non précieux peut, en théorie, exposer le personnel a un métal dans chacun de ces trois états chimiques. La vapeur du métal pur issue du moulage peut subir des réactions chimiques et/ou être condensée sous forme de poussière. Des sels organiques et organo-

-56- métalliques se forment à la fois dans la bouche et pendant la coulée. Le métal allié peut exister à la fois comme un lingot (dans la bouche) et comme de la poussière (en laboratoire). La première étape pour approcher la toxicité de l'alliage dentaire est d analyser le potentiel toxique des ions métalliques ; par exemple dans la cellule systèmes de culture. Les données de ces expériences dépendent des conditions de culture des cellules choisies ; par exemple la lignée de cellules, le milieu de culture de cellules, le temps d incubation. Quatorze des ions métalliques qui lixivient le moulage des alliages dentaires ont été criblés pour la cytotoxicité par l'utilisation de quatre différentes lignées cellulaires (Balb / c3t3, L929, ROS17 / 2,8 et WI -38). Succinique déshydrogénase a été utilisé pour surveiller la réponse cytotoxique. On a trouvé que les cellules lignes ont réagi différemment à la plupart des éléments métalliques étudiés dont le nickel. 3.4-BIOCOMPATIBILITE DE LA CERAMIQUE (12, 14) Les céramiques, quelle que soit leur composition, sont des matériaux bio-inertes, ce qui leur confère par voie de conséquence une parfaite tolérance biologique, pulpaire et parodontale. Il convient néanmoins d apporter quelques précisions à ces propos. La céramique est chimiquement stable : elle est inattaquée par les fluides buccaux. Elle se caractérise également par son inertie électrique. Il faut noter néanmoins que la présence d impuretés au sein du matériau induit la corrosion aux joints de grains. Moins il y a d impuretés, meilleure est la résistance à la

-57- corrosion et donc la biocompatibilité. Enfin, l inertie thermique des céramiques est directement liée au fait que la conductivité thermique et le coefficient d expansion thermique sont similaires à l émail et à la dentine. Ceci fait de ce matériau un bon isolant thermique vis-à-vis du complexe pulpodentinaire. Les tissus dentaires et la gencive marginale ont une grande tolérance vis-à-vis de la céramique. 3.4.1- Etat de surface (12) Les problèmes de biocompatibilité associés à un défaut de l état de surface du matériau ne dépendent pas de la céramique elle-même, mais plutôt d une mauvaise mise en œuvre des techniques de polissage. La structure et la texture d un matériau (macroporosités, microporosités) ont une incidence directe sur l accumulation de la plaque. Ainsi, après la compaction et l étape de frittage, la dernière étape, c est-àdire le glaçage, est indispensable pour éliminer les quelques porosités qui peuvent persister à la surface de la céramique. Il est important de les éliminer afin qu elles ne constituent pas des zones de progression bactérienne et de stagnation des fluides buccaux pouvant être à l origine de plages de développement de la plaque bactérienne et par voie de conséquence de problèmes parodontaux. De plus, un polissage soigneux des surfaces prothétiques est indispensable après d éventuelles retouches prothétiques. Ce polissage s effectue avec des instruments diamantés rotatifs de très fine granulométrie (bague jaune : fins grains de diamants de 10 à 15 μm), avec des cupules siliconées, des pâtes diamantées et des

-58- disques à finir en alumine. L utilisation des fraises à finir diamantées à grains très fins provoque malgré tout l élimination de la glaçure, générant une légère augmentation de la rugosité en surface. Le praticien doit alors parfaitement repolir la zone, notamment avec l utilisation des pâtes diamantées. D une manière générale, lorsque le polissage est correctement réalisé, on obtient un bon état de surface et peu de problèmes de rétention de la plaque bactérienne. De plus, le polissage permet d obtenir selon l étude de Sarac et al en 2006, des rugosités inférieures à 0,2 μm, induisant une abrasion minimisée vis-à-vis des dents naturelles antagonistes. De nombreuses études ont été publiées sur le polissage. Ainsi, par exemple, l étude de Wardak et al en 2001 sur les effets de sept systèmes de polissage sur sept matériaux céramiques différents montre que dans la cavité buccale les systèmes de polissage testés génèrent une qualité de surface au moins équivalente à celle obtenue sur des surfaces de céramique par une cuisson de glaçage. Par conséquent, un nouveau glaçage en laboratoire n est pas nécessaire après avoir retouché les restaurations céramiques en bouche. L étude de Wright et al en 2004 portant sur trois autres systèmes aboutit aux mêmes conclusions. L état de surface intervient directement dans l importance des réactions toxiques ou allergiques ainsi que dans les irritations mécaniques. La revue de la littérature a permis de mettre en évidence que les céramiques à base de lithium disilicate ne sont pas biologiquement inertes. Elles provoquent une diminution de l activité mitochondriale de 50 % à 70 %.

-59- Il existe donc un risque biologique initial qui cependant diminue rapidement avec le temps. Les auteurs formulent l hypothèse que ce phénomène serait lié à la perte d éléments présents dans le matériau. Il est également important de spécifier que si les prothèses à base de lithium disilicate subissent un polissage soigneux, ce risque d apparition de réactions cellulaires s avère négligeable. Si en termes de manifestations cliniques nous n observons aucune symptomatologie en présence de telle céramique, cette étude bouleverse les idées reçues sur ce matériau considéré par tous comme biologiquement inerte. De leur côté, les autres types de céramiques n ont pas une cytotoxicité qui varie en fonction de leur état de surface. Ainsi, après une utilisation en bouche de plusieurs années, même si la surface ne présente pas un poli irréprochable, il n y a aucun risque vis-à-vis de la cytotoxicité. 3.5-ETIOLOGIES DES ECHECS MECANIQUES(1) À l heure actuelle, avec un recul maximum de 5ans, les études cliniques portant sur les restaurations en zircone sont étonnamment peu nombreuses (moins de 20). Elles portent en grande partie sur les bridges, et comme toute la restauration tout céramique, les principales causes d échecs mises en évidence sont des problèmes de fracture. Cependant, contrairement aux autres restaurations en céramique, la majorité des fractures ne concernent pas l infrastructure mais bien la céramique d émaillage. C est que l on appelle le phénomène de «chipping», ou d écaillage, qui se traduit par des éclats de la céramique d émaillage dans la

-60- masse, mettant à nu ou non l infrastructure. On note également des caries secondaires (qui seraient liées à des procédés d usinage moins précis au niveau de l adaptation) et des problèmes de rétention. (Figure 8) Vieillissement hydrique Un point d interrogation qui persiste avec la zircone est la question de sa dégradation dans un milieu hydrique. En effet, il a été montré que la transformation cristalline de la zircone peut se produire spontanément à basse température en présence d un environnement humide, réduisant ainsi les propriétés mécaniques du matériau. Cependant la cinétique de cette dégradation dans la cavité orale pour ce qui concerne les prothèses dentaires est encore inconnue. Elle serait notamment dépendante de l origine de la zircone et du procédé de fabrication. Il est possible que cette dégradation soit négligeable à l échelle de la durée de vie d une prothèse. Une précaution à prendre est de protéger avec une glaçure les parties exposées de l infrastructure, par exemple au niveau du bandeau cervical.

-61- Fig. 8 : Fracture d une prothèse céramométallique (31)

-62-3.6- IMPACT DU FLUIDE ORAL SUR LA CERAMIQUE DENTAIRE (17) La cavité buccale est un environnement potentiellement très hostile malgré le rôle essentiel des glandes salivaires dans l'atténuation de cette situation. La salive non seulement a un effet tampon mais aussi contient des ions Ca₂ et PO₄ qui interviennent dans la dissolution et facilitent le dépôt d'apatite sur l'émail. L'intervalle de ph connu dans la cavité oral avec les conditions fortement acides associés au reflux du liquide gastrique. Plus généralement, le ph des boissons ingérées varie de 3 à 8 avec des boissons acides gazeuses, y compris les boissons pour sportifs et les boissons énergétiques qui ont des stimulants tels que l'acide guaronic avec de faibles valeurs de ph. Les bactéries naturellement présentes dans la cavité buccale sont également très efficaces dans le développement de conditions de ph faible. Une mesure typique du ph change avec le temps avec les bactéries inoculées provenant d'un patient, qui se sont développées dans un biofilm de plaque sur l'émail, alimentés avec des impulsions de saccharose dans un modèle de bouche artificielle varie de 3 à 6. Dans le cas ci-dessus la situation essentiellement statique couplée à un nombre limité de saccharose, ainsi que la mise en mémoire tampon par dissolution d émail conduit à un ph croissant progressivement après chaque addition de saccharose. Le faible ph (3,5) qui se développe peut entraîner une dissolution substantielle de l'émail et l'apparition des caries. En dehors de la gamme de ph, la cavité orale subit une plage de température importante (de 0 à 67 C). Les températures plus élevées accélèrent la cinétique de toutes les réactions entre les liquides et les

-63- surfaces en céramique présents. Cela a tendance à influencer la norme ISO6872 des tests actuels pour l'évaluation de la solubilité de la céramique dentaire, qui mesure la perte de poids après diverses périodes de temps à 80 C. Il y a eu une série d'études qui ont également étudié l'influence du ph sur la libération d'ions provenant de diverses céramiques dentaires. L'étude la plus récente d Esquivel-Upshaw et al. Suggère que les conditions de ph élevé sont les plus néfastes pour la perte de masse à partir de systèmes à base de verre en raison du ph élevé est plus efficace pour rompre le cadre en verre de silice. L'autre facteur important contribuant à la dégradation aqueuse de la céramique dentaire est la présence de tension sur ces structures placées dans la cavité buccale. Il y a trois grandes sources de contraintes sur ou dans des matériaux dans la bouche : - (I) associée à des charges de mastication développés par les muscles de la mâchoire qui peuvent générer un contact substantiel et contraintes de flexion - (II) associée à des contraintes résiduelles qui sont présents lors du refroidissement après la fabrication à cause de nonconcordance de dilatation thermique - (III) des gradients de température et des contraintes localisés dans les matériaux du fait de leur microstructure et la présence de plusieurs composants. Ces différentes sources de contraintes, en particulier en présence d'un milieu corrosif, peuvent initier la dissolution améliorée et/ou fissuration locale. L'étendue de toute extension de telles fissures sera très dépendante

-64- de la taille de la fonction ou l'organisme responsable des contraintes et son ampleur. Par exemple, dans le cas du thé a entraîné des contraintes de courte portée généralement inférieure à la taille de grain, mais qui peuvent aider à l'apparition des fissures et des changements de phase. Ces contraintes se combinent avec la propension connue pour la céramique fragile pour subir la fissuration par corrosion qui pourrait entraîner dans le temps et avec la fatigue la dégradation de la résistance. (Figure 9) Sur ces figures Xo est la position de la surface initiale. C représente la dissolution et reprécipitation à la surface dans un environnement plus statique alors que D montre la formation d'une couche poreuse partiellement hydraté à la surface provoquée par la dissolution du Na ions dans l'environnement. (Figure9)

-65- Figue. 9- Un diagramme schématique de blanc, illustrant deux réponses de verre d'aluminosilicate de sodium dans un environnement aqueux (17).

-66-3.6.1- Couronnes unitaires (26) 3.6.1.1-couronnes unitaires dento-portées (26) Peu d études à long terme ont été identifiées et les premières évaluations nécessitent d être complétées par des études supplémentaires. Cependant, les données de la littérature et la position des experts sont concordantes et les conclusions suivantes peuvent être d ores et déjà formulées : La réalisation et le succès d une couronne céramocéramique exige une fonction occlusale équilibrée, le respect des standards de qualité nécessaires à la préparation et à l assemblage ainsi qu une grande rigueur technique de la part du praticien et du laboratoire partenaire. Les performances cliniques des vitrocéramiques (couronnes unitaires à infrastructure renforcée au disilicate de lithium ou leucite) sont satisfaisantes. Toutefois, leur taux de survie médiocre dans les secteurs postérieurs limite leurs indications aux couronnes unitaires antérieures. Les couronnes en spinelle, dont les qualités mécaniques de résistance sont moindres que celles de l alumine, mais qui pallient l opacité de l infrastructure en alumine, ont des indications limitées à certaines conditions où des exigences esthétiques sont requises telles que les incisives pulpées, sans dyschromie. Les couronnes unitaires en alumine, In-Ceram et All-Ceram ont des performances cliniques satisfaisantes ; elles sont indiquées à la fois pour les couronnes antérieures et postérieures. Des études

-67- supplémentaires à long terme sont toutefois nécessaires pour confirmer ces premières évaluations. En ce qui concerne la zircone, selon les experts, l absence de littérature ne doit pas contre-indiquer son utilisation en tant que couronne unitaire ; c est un matériau résistant mais récent ; le recul est encore insuffisant, Cependant les premiers résultats des études concernant les bridges sont prometteurs, et peuvent être extrapolés aux couronnes unitaires. Le mode d assemblage influe sur la longévité des restaurations qui est améliorée avec les techniques de collage. Les principales complications liées aux couronnes céramocéramiques sont la fracture de la couronne (7%), le descellement (2%) et la nécessité de traitement endodontique (1%). L incidence moyenne des complications est moindre pour les couronnes céramocéramiques (8%) par rapport aux couronnes unitaires conventionnelles métalliques et céramométalliques (11%), et aux bridges conventionnels (28%) ; ces taux reflètent les avantages biologiques des céramocéramiques (ex : complications parodontales moindres). 3.6.1.2- Couronnes unitaires ceramo-ceramique implanto-portées (26) Les couronnes céramocéramiques implanto-portées ne sauraient être indiquées pour l instant ; des études doivent être menées avant de recommander leur utilisation en pratique clinique.

-68-3.6.1.3-Bridges (26) Les études à long terme réalisées qui doivent être complétées par des études supplémentaires ainsi que les données de la littérature, nous mènent aux conclusions suivantes : La réalisation et le succès d un bridge céramocéramique exige une fonction occlusale équilibrée, le respect des standards de qualité nécessaires à la préparation et à l assemblage ainsi qu une grande rigueur technique de la part du praticien et du laboratoire partenaire. Les qualités mécaniques des bridges vitrocéramiques sont insuffisantes : les taux de survie médiocres contre-indiquent l utilisation de bridges à infrastructure feldspathique renforcée au disilicate de lithium pour des restaurations plurales. Les bridges en alumine de petite portée (3 éléments au plus) peuvent être recommandés dans le secteur antérieur ; par contre, au vu du nombre de fractures, leur utilisation reste contre-indiquée dans le secteur postérieur, et des études sont encore nécessaires pour tirer des conclusions définitives. Dans tous les cas, le bridge céramique ne saurait être retenu si les dents piliers sont saines. Une réflexion stratégique doit donc être menée excluant les autres alternatives (implants, bridge collé, etc.). Les premiers résultats des études concernant la zircone sont prometteurs ; la performance clinique de la zircone pour des petits bridges est supérieure à celle des bridges en alumine ; toutefois, le

-69- taux d éclatements de la céramique sur zircone reste plus élevé que celui des céramométalliques ; des études à plus long terme sont nécessaires pour mieux évaluer les performances cliniques dans les secteurs postérieurs. (Figure 10)

-70- Figure 10 : fracture au niveau d un bridge de trois éléments (33).

-71-3.7-COMPLICATIONS MECANIQUES ET TECHNIQUES EN IMPLANTOLOGIE (24) L'incidence globale des complications techniques ou mécaniques dans les articles examinés dans la littérature entre 2004 et 2015 est de 10,8% pour les implants dentaires (714 de 6584 restaurations sur une moyenne de 4,7 ans) et 16,1% pour les prothèses partielles sur implants (482 sur 2998 restaurations sur une moyenne de 5,4 ans). Ce taux de complication cumulatif doit être considéré avec prudence pour plusieurs raisons: certaines études ne signalent pas chaque catégorie de complications techniques ou mécaniques, le temps d'évaluation diffère pour chaque étude, la méthodologie de l'étude diffère entre les études, et les études ont été réalisées au cours des différentes époques du développement de la dentisterie implantaire. Notre revue de la littérature a montré que les six catégories de complications techniques ou mécaniques suivants ont été associées à des implants dentaires : desserrage de vis, la rupture de la vis, fracture du cadre, la rupture de butée, l'écaillage ou la rupture d'un matériau de placage, et descellement. La complication la plus commune associée à SIR a été le relâchement de la vis (5,6%), tandis que la fracture du matériau de placage (12,4%) a été la complication la plus courante de PFISPs. La raison de ces différences peut être que les différents types de matériaux utilisés dans les implants dentaires, y compris les résines acryliques et composites placage, ont été inclus dans le calcul de l'incidence des complications; en revanche, seuls les matériaux cosmétiques en céramique ont été inclus dans ce calcul pour SIR.

-72- Des études supplémentaires sont nécessaires, parce-que les piliers en céramique et les implants tout-céramique implants sont de plus en plus populaire pour les restaurations implantaires. Lorsque les cliniciens déterminent l'utilisation des implants dentaires pour leurs patients, ils doivent être conscients du devoir d informer le patient de la possibilité de complications. Un examen de suivi de routine devrait être considéré pour l'exploration et la réparation des complications possibles. Une étude a recommandé que les patients avec restaurations implantaires doivent être suivis dans les 6 mois de la restauration et au moins annuellement par la suite. (Figure 11)

-73- Figure 11 : radiographie illustrant un cas de fracture d un implant au niveau de la mandibule (34).

-74-4. Discussion

-75- L analyse de ces articles nous a permis d avoir une idée générale sur les échecs mécaniques des biomatériaux métalliques et céramiques utilisés en prothèse dentaire et la prévention de ces échecs. 4.1-DISCUSSION DES RESULTATS DES TESTS D EVALUATION DES ECHECS MECANIQUES (30) L approche mécaniques des fractures préconisées ici offre une base unique et puissante pour l'évaluation des propriétés de fatigue de la céramiques dentaires, avec une vue sur de multiples modes de fracture. Ces modes concurrentiels ont été largement inconsidérés par la communauté dentaire. La littérature sur les matériaux dentaires regorge d informations sur la résistance, tirée de tests normalisés de flexion à simple cycle sur barre ou spécimens de disque. Les tests de résistance peuvent être faits différemment, et certains de ces protocoles peuvent ressembler à la situation clinique plus étroitement que d'autres, mais cela ne signifie pas qu'une seule méthode est meilleure - toutes peuvent fournir des moyens utiles pour le classement des matériaux. Toutefois, ces tests sont très loin de représenter le comportement à long terme des prothèses réelles. Les tests de force à cycle unique fournissent des informations uniquement sur la gauche de l axe de diagrammes S-N (contrainte en fonction du nombre de cycles), et excluent donc les informations sur ces modes de fracture plus nocifs régi par la dégradation mécanique à des stades ultérieurs du cycle.

-76- Même les diagrammes S-N sont limités dans leur utilité, en particulier dans les configurations de la Couronne où la contrainte de traction des tensilles consiste en un mélange complexe de contact, de flexion et de constituants membranaires et sont suffisamment inhomogène pour causer que des fissures nouvellement initiés qui subissent les étapes de l'arrestation et la propagation stable. Les très populaires techniques de modélisation par éléments finis peuvent utilement cartographier un tel état de contrainte complexe, mais ces techniques sont insuffisantes pour tenir compte de la phase de fracture sans l'incorporation laborieuse de sous-routines d extension de fissure dans le code. Les études graphiques, si utiles dans l'identification des origines de fracture, ne peuvent non plus, révéler beaucoup sur l'itinéraire complexe de l'amorce de la crique à l'échec final. Idéalement, les évaluations de vie en fin de compte reposent sur des tests menés sur des spécimens anatomiquement corrects dans des conditions qui reproduisent la fonction orale réelles, comme celles des simulateurs bouche-motion, mais ces dernières, offrent une idée limitée du rôle des nombreuses variables contrôlant la fatigue. Les cartes de Durée de vie de la fracture, ainsi que la délimitation des régions de dominance pour différents modes de fracture, fournissent des directives pour la conception des systèmes de céramique dentaire. La Surface occlusale des fissures (particulièrement les cônes intérieure) sont dominants au cours de la plage du cycle en porcelaine plaqués avec lithium di-silicate et cœurs de zircone. En lithium disilicate monolithe et monolithes de zircone, radiale (ou marge) la fracture domine. En général, les structures de la base-zircone monolithique ou structures de

-77- placage sont plus résistant aux dommages que sont à base de verrecéramique, reflétant une résilience plus élevée pour l'ancien matériel. Les structures de placage ont des caractéristiques à vie inférieurs par rapport aux caractéristiques monolithes, en partie parce que la faiblesse de la porcelaine est plus sensible à la fissuration de surface et en partie parce que les fissures ont une plus petite épaisseur pour traverser une interface. Une exigence importante dans la conception est de maintenir la durée de vie des corrélations linéaires au-dessus de la plage de forces des morsures naturelles, avec maxima estimée diversement entre 100 N et 600 N. Étant donné l'accent que nous mettons sur la fatigue mécanique dans la réaction à long terme des céramiques dentaires, certains commentaires sur la nature physique des mécanismes responsable s avèrent nécessaires. La dégradation mécanique peut se manifester dans des tests de flexion périodique, comme dans les données S-N dans la Figure 5. Pour les surfaces sous réserve de la détérioration de point de contact, la perte de résistance est due à la dégradation de la friction interne suivie par la microfissuration à interfaces faible à l'intérieur d'une zone de dommages près de la surface. Une fatigue mécanique plus prononcé se manifeste une fois que les fissures entrent dans l'étape de propagation stable. Le principal mécanisme sous-jacent est alors une solution aqueuse de pompage hydraulique dans les fissures, une sorte de "pêche dans la rivière". Un diagnostic simple dans des tests de fatigue traditionnel pour distinguer les procédés mécaniques des chimiques (CTB) ; est de comparer les données S-N obtenues en cyclique VS en stable ou en chargement mono tonique sur des durées de tests comparable : en chargement à cycle unique,

-78- le cône extérieur et les ensembles de données de fissure radiale restent parallèles à la courbe de croissance CTB, tandis que des corrélations linéaires intérieure et les fissures de cône partiel et (habituellement) les fissures médianes ne s'affichent pas du tout. L'approche d évaluation à vie de bio-ingénierie décrite ici, constitue une solide base physique pour la conception de la prochaine génération de Matériaux pour prothèses dentaires. La clé est une bonne compréhension des rôles de matériaux et variables géométriques dans l'accumulation des dommages en charges répétitives. Les changements dans ces variables se manifestent comme des déplacements des différents segments dans la corrélation linéaire. La conception de matériaux consiste à équilibrer plusieurs facteurs, qui ont été documentés dans la littérature. 4.2. PREVENTION DES ECHECS (1,27) Un des paramètres importants dans la prévention du risque de fracture est la sélection du cas. Ainsi les patients présentant une occlusion non équilibrée (béances, classe III,...), un overbite important, ou des parafonctions occlusales sont des patients à très haut risque de fracture. Certaines configurations prothétiques sont déconseillées, comme les porte-à-faux et les bridges comprenant des restaurations partielles. Lorsque la préparation a moins de 4 mm de hauteur coronaire ou lorsqu une dent pilier de bridge est versée dans le sens mésio-distal, la réalisation d une restauration tout céramique, est également déconseillée. D autre part, le secteur postérieur est plus risqué que le secteur antérieur

-79- (contraintes moins importantes) et les bridges sont plus à risque que les restaurations unitaires, d autant plus que le nombre d éléments augmente. Dans ce cas, le design de la connexion est important, notamment son rayon de courbure et les dimensions de sa section, car c est l une des zones à haut risque. La mise en œuvre clinique doit respecter les concepts de préparation des restaurations tout céramique (types de limites, conicité) et les valeurs de réduction nécessaires pour ménager une épaisseur suffisante à la résistance de l infrastructure. Cependant, les fractures d infrastructures sont peu fréquentes : c est la céramique d émaillage qui constitue le point faible de la restauration. Le phénomène du chipping sur la zircone est encore mal compris. Plusieurs hypothèses ont été avancées pour l expliquer, dont la nature de la liaison céramocéramique, les propriétés physico-thermiques des matériaux utilisés (différentiel de coefficient de dilatation thermique entre la céramique d émaillage et l infrastructure, conductivité thermique de la zircone), le paramétrage de la cuisson (vitesse de refroidissement) et l épaisseur de la céramique cosmétique(2). Les échecs semblent déjà moins fréquents depuis que les prothésistes ont modifié le design des infrastructures de manière à mieux soutenir la céramique d émaillage, point crucial pour prévenir les risques de chipping. Ainsi les concepts d infrastructures tels qu ils sont appliqués en technique céramo-métallique (bandeau cervical, soutien en occlusal et au niveau des crêtes marginales) ont remplacé les concepts d infrastructures à épaisseur constante fournies dans les premières années et à l origine d un certains nombres d échecs.

-80- De manière à améliorer le comportement mécanique de la céramique cosmétique, les fabricants ont proposé d utiliser des vitrocéramiques renforcées pressées ou usinées sur les infrastructures. Ces concepts ne sont pas encore validés cliniquement et nécessitent de ménager une épaisseur suffisante pour le matériau. Enfin, le polissage minutieux de la céramique après une retouche occlusale, voire un glaçage de la restauration, sont fortement recommandés. Finalement, l histoire de la zircone n est peut-être que le recommencement de l histoire du céramo-métallique : il ne faut pas oublier les années de développement que cette technique a nécessitées, notamment sur les non précieux. Peut-être n a-t-on pas suffisamment tiré de leçons de l histoire avant de lancer la zircone sur le marché sans beaucoup de précautions. Il ne faut pas non plus négliger l incidence, quoique plus faible, des problèmes de chipping que l on rencontre encore aujourd hui au niveau des restaurations céramo-métalliques. Les complications mécaniques et les échecs prothétiques qui peuvent être rencontrés en prothèse fixée ou fixée implanto-portée peuvent être résumés dans le tableau suivant (Tableau 2) que nous avons eu le soin d élaborer en nous basant sur un ensemble d articles (16, 25, 26).

-81- Problèmes Fracture de vis de prothèse ou de pilier Causes Problèmes d'occlusion Mauvaise adaptation de la prothèse Mauvaise conception de la prothèse Fracture de la résine ou de la céramique Fractures de l'armature Problèmes d'occlusion Patients bruxomanes ou parafonctions Armature métallique trop fine et/ou Extension prothétique trop importante Patient bruxomane ou parafonctionnel Fracture de l'implant Surcharge occlusale Tableau 2 : les principales causes des problèmes de fracture fréquemment rencontrés en prothèse dentaire (1,27,30,32).

-82- Afin d'éviter ces problèmes, il faut respecter scrupuleusement les différentes étapes du traitement. Conception raisonnable et équilibrée ; Chirurgie précise de l'implantation ; Reconstruction passive avec une bonne coulée du métal, porteà-faux limités, occlusion équilibrée ; Contrôles radiologiques systématiques aux différents stades ; Serrage de tous les composants à l'aide du moteur électronique ou d'une clé dynamométrique ; Rendez-vous de contrôles et de maintenance. Il faut également souligner que les règles biomécaniques permettant d'assurer la fonction et la pérennité des restaurations prothétiques ne doivent en aucun cas être modifiées dans un but esthétique. (16,22)

-83- Conclusion

-84- L évaluation de la biocompatibilité et des échecs mécaniques des biomatériaux métalliques et céramiques utilisés en prothèse dentaire ne peut être faite qu à partir d un ensemble de tests. Ces derniers doivent être réalisés et surtout interprétés par des spécialistes en fonction de la future utilisation clinique de ces biomatériaux. Cela permet d éviter de rejeter des biomatériaux utilisés avec succès depuis longtemps et qui ne passeraient pas les tests imposés aujourd hui aux matériaux modernes. L analyse des résultats de résistance à la fracture des matériaux pour restauration prothétiques tout céramique ou céramométalliques indique que la céramique pour usinage présente une très faible probabilité de fracture à long terme sous contrainte. Si le procédé industriel garantit la stabilité de la structure du matériau, l influence des imperfections dues à l usinage n est cependant pas encore connue. Si les propriétés mécaniques peuvent présager de bonnes performances, seul l essai clinique confirme la validité des tests. Enfin, les céramiques mécaniquement plus faibles comme les vitrocéramiques feldspathiques ou de silice ne peuvent être recommandées que dans les régions antérieures à faible charge fonctionnelle contrairement aux alliages métalliques dont le champ d indication plus étendue est due aux propriétés mécaniques importantes de ces biomatériaux.

-85- Résumés

-86- RESUME La notion de biocompatibilité, définie comme la capacité d un matériau à provoquer une réponse biologique appropriée dans une application donnée, constitue à l heure actuelle un élément essentiel dans l exercice de l odontologie en termes de sécurité du patient, sécurité du personnel dentaire, questions de conformité avec la réglementation et questions de responsabilité juridique. L odontologiste est amené à utiliser différentes sortes de biomatériaux métalliques et céramiques pour la réalisation de différents types de prothèses. Par conséquent, il se doit de connaître les propriétés ainsi que les limites de ces biomatériaux métalliques et céramiques employés que ça soit en terme de biocompatibilité ou de résistance mécanique et ce pour plusieurs raisons : tout d abord choisir le matériau le mieux adapté à la situation clinique ; ensuite, savoir identifier et prendre en charge d éventuelles réactions secondaires aux biomatériaux métalliques ou céramiques ; enfin, prendre les précautions nécessaires en amont afin d éviter ce genre de désagréments.

-87- SUMMARY The concept of biocompatibility, defined as the capacity of a Material to cause a biological response in an appropriate given application, is now an essential element in the practice of dentistry in terms of patients security, security of dental staff, accordance with issues and questions of reglementations and legal responsibility. The dentist is brought to use different kinds of metallic and ceramics biomaterials for the realization of different types of prostheses. Therefore, he must know the properties and limitations of these metallics and ceramics biomaterials that are used both in terms of biocompatibility or mechanical resistance, for several reasons: first select the most adapted to the clinical situation Material; then to identify and support possible secondary reactions to metallic biomaterials or ceramics; Finally, to take the necessary precautions upstream to avoid this kind of inconvenience.

-88- ملخ ص يف و انت افق انح ي قذسة ان ادة عهى إعطاء استجابت ب ن ج ت ف سػ ب ن ج تشكم حان ا ع صشا اساس ا ف ي اسست غب االس ا ف ا خص ساليت ان شظى ساليت ي ظف انع ادة انتطابق يع يقتع اث انقا. فطب ب االس ا ستع م انعذ ذ ي ان اد انحذ ذ ت يا عشف ب ادة انسشاي ك ف ص اعت أغقى االس ا نزنك جب عه يعشفت خاص اث ز ان اد رنك نعذة أغشاض زكش عهى سب م ان ثال: انقذسة عهى اخت اس ان ادة ان اسبت نحانت ان ش ط انقذسة عهى انتعايم يع االعشاض انثا ت انت قذ ت جى ع استع ال ز ان ادة اخ شا اتخار اإلجشاءاث انالصيت نتفادي ز االعشاض.

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Annexes

LISTE DES FIGURES Figure 1 Figure 2 Figure 3 : Réalisation au laboratoire d une armature tout céramique par le procédé CAO/CFAO Cerec In Lab... 24 : Inclusion des articles à partir de la stratégie de recherche... 30 : Boîte de culture montrant des colonies de Salmonella Thyphimurium ayant muté après la mise en contact avec un matériau mutagène... 35 Figure 4 : Fractures en prosthèses dentaires.... 42 Figure 5 Figure 6 Figure 7 : Résistance de la céramique de zircone dentaire (Prozyr Y-TZP) plaques lié à une base de polycarbonate dans du chargement de flexion, en fonction de cycles jusqu'à la rupture à une fréquence de 10 Hz... 44 : Radiographie pré extractionnelle d une 37 présentant une fracture de sa racine mésiale par corrosion consécutive à un poly métallisme... 50 : Coloration des tissus dentaires objectivable après dépose de la couronne en or et extraction de la dent fracturée... 51 Figure 8 : Fracture d une prothèse ceramometallique... 61

Figure 9 : Un diagramme schématique de blanc, illustrant deux réponses de verre d'aluminosilicate de sodium dans un environnement aqueux.... 65 Figure 10 : Fracture au niveau d un bridge de trois éléments.... 70 Figure 11 : Radiographie illustrant un cas de fracture d un implant au niveau de la mandibule... 73

LISTE DES TABLEAUX Tableau 1 Tableau 2 : Propriétés mécaniques des céramiques conventionnelles, de l émail et de la dentine.... 16 : Résume des principales causes des problèmes de fracture fréquemment rencontrés en prothèse dentaire.... 81

LISTES DES SYSTEMES D UNITES UNIVERSELLES nm mm μm N GPA MPA mg Hz : Le nanomètre est une unité de longueur dérivée du mètre 1 nm=10 9m : Le millimètre est une unité de longueur dérivée du mètre 1 mm = 10-3 m : Le micromètre est une unité de longueur dérivée du mètre 1 µm = 10-6 m : newton : giga pascal : Megapascal : le milligramme est une unité de mesure du poids dérivée du kilogramme. : L hertz est l'unité dérivée de fréquence du système international

LISTE DES ABREVIATIONS CFAO Ti VHN C CNAMTS ZrO2 PO₄ Al : Conception et Fabrication Assistée par Ordinateur : Titane : Nombre de dureté Vickers : COULEE : Caisse nationale de l'assurance maladie des travailleurs salariés : dioxyde de zirconium : phosphate : Aluminium

Par KHATOURI (Reda) : BIOCOMPATIBILITE ET ECHECS MECANIQUES DES BIOMATERIAUX METALLIQUES ET CERAMIQUES UTILISES EN PROTHESE DENTAIRE : DONNEES ACTUELLES. KHATOURI (Reda) (SL) : (SN), 2015 p88 : ill : 27cm (Thèse Médecine Dentaire : Casablanca - 2015, N : ) Rubrique de Classement : BIOMATERIAUX Mots clés : Biocompatibilité, biomatériaux, Echecs mécaniques, Prothèse dentaire, La notion de biocompatibilité, définie comme la capacité d un matériau à provoquer une réponse biologique appropriée dans une application donnée, constitue à l heure actuelle un élément essentiel dans l exercice de l odontologie en termes de sécurité du patient, sécurité du personnel dentaire, questions de conformité avec la réglementation et questions de responsabilité juridique. L odontologiste est amené à utiliser différentes sortes de biomatériaux métalliques et céramiques pour la réalisation de différents types de prothèses. Par conséquent, il se doit de connaître les propriétés ainsi que les limites de ces biomatériaux métalliques et céramiques employés que ça soit en terme de biocompatibilité ou de résistance mécanique et ce pour plusieurs raisons : tout d abord choisir le matériau le mieux adapté à la situation clinique ; ensuite, savoir identifier et prendre en charge d éventuelles réactions secondaires aux biomatériaux métalliques ou céramiques ; enfin, prendre les précautions nécessaires en amont afin d éviter ce genre de désagréments. MeSH: Biocompatibility, biomaterials, Mechanical failures, Dental prosthesis Jury : Président : Mr. Le Professeur EL BOUSSIRI Kh. Assesseurs : Mr. Le Professeur EL GUERMAI Kh. Mme. Le Professeur MIKOU S. Mme. Le Professeur RHRICH F. Mr. Le Docteur HSAINE A. Adresse de l auteur : 13, rue varsovie appartement 18, quartier 2 Mars, Casablanca, Maroc.