Les technologies actuelles de réparation de l’émail dentaire consistent généralement à stimuler la régénération naturelle, ou à l’adjonction (partielle ou complète) d’un matériau de revêtement artificiel dans les cas plus graves. Cependant, ces techniques sont assez limitées, dans la mesure où elles ne sont pas forcément durables sur le long terme, et peuvent même parfois fragiliser la dent. Les biomatériaux étant aujourd’hui les meilleures pistes connues, des scientifiques ont récemment trouvé un moyen d’améliorer la structure de l’hydroxyapatite afin de constituer un nouveau type de revêtement dentaire imitant la structure de l’émail naturel tout en le rendant plus résistant que ce dernier. Le nouveau matériau permettrait à terme prévenir l’érosion dentaire ou réparer plus efficacement les fissures et les fractures.
L’émail dentaire, le tissu le plus dur du corps humain, joue un rôle important dans la protection des dents contre la carie et le tartre. Malgré sa grande résistance, il peut s’éroder au cours de la vie d’une personne, notamment à cause d’une mauvaise alimentation, d’un défaut d’hygiène buccale, d’une décalcification, d’accidents d’abrasion, etc. Contrairement à la plupart des tissus de l’organisme, dont les os (auxquels il est souvent associé), il ne peut pas se régénérer. En se fissurant, il perd alors sa fonction protectrice laissant le passage — jusqu’à la dentine et la pulpe dentaire — libre au flux microbien constamment présent dans la cavité buccale.
« Il est donc nécessaire de restaurer la surface de l’émail à un niveau sain ou d’accumuler des couches supplémentaires sur la surface si elle est devenue très fine », explique Pavel Seredin, chercheur à l’Université fédérale de l’Oural, chef du département de la physique des solides et des nanostructures à l’Université d’État de Voronej en Russie, et auteur principal de la nouvelle étude. Pour réparer l’émail, les dentistes ont souvent recours à des matériaux artificiels, qui colmatent les fissures à la manière d’un ciment.
Cependant, comme l’émail est composé en majeure partie d’apatite (une substance biologique inorganique composant 95% de son poids), de fibres de collagène (1 à 1,5%) et d’eau (4%), les composites dentaires artificiels n’ont pas la capacité de s’y lier physiquement et chimiquement. Pour que ces matériaux puissent se lier efficacement à l’émail sain, des techniques de mordançage à l’acide sont utilisées. Ces techniques ne sont parfois pas assez efficaces et peuvent même endommager davantage l’émail.
Les technologies de restauration ont bénéficié d’avancées majeures pour régénérer naturellement l’émail, dans le but de se passer (dans la mesure du possible) de ces matériaux composites. Elles consistent par exemple à utiliser de gels ou de dentifrices spéciaux chargés de peptides, ou des faisceaux laser à faible puissance pour stimuler la différenciation des cellules souches en améloblastes. Les biomatériaux comme l’hydroxyapatite sont également utilisés pour reminéraliser l’émail, de sorte à restaurer ses propriétés mécaniques.
Les chercheurs de la nouvelle étude, parue dans la revue Science Direct, ont peut-être trouvé un moyen encore plus efficace d’y parvenir en améliorant la résistivité de l’hydroxyapatite. Composant principalement les tissus minéralisés des humains et des animaux, cette matière est couramment utilisée dans divers domaines médicaux tels que l’orthopédie et la cosmétologie. Produite en laboratoire à l’aide de matériaux calcifiés comme les coquilles d’œufs, sa structure peut être aisément modelée. La nouvelle étude, co-dirigée par l’Université Al-Azhar et le Centre national de recherche d’Égypte, s’est concentrée sur la recherche de la meilleure structure permettant d’améliorer le gain de résistivité de l’émail.
De l’hydroxyapatite « dopée » aux acides aminés
Les chercheurs de la nouvelle étude ont créé un revêtement minéralisé biomimétique, dont les nanocristaux reproduisent les propriétés de ceux composant l’apatite de l’émail naturel. Ils y ont également ajouté un complexe d’acides aminés, pour reproduire une structure moléculaire similaire à la surface dentaire, mais avec une capacité de résistance plus élevée.
Les acides aminés tels que la lysine, l’arginine et l’histidine sont en effet d’importants facteurs de régénération des tissus osseux et musculaires. Dans les bonnes conditions environnementales, l’hydroxyapatite « dopée » aux acides aminés est capable d’imiter parfaitement l’émail naturel. « Pour reproduire les couches d’émail avec des techniques biomimétiques, nous avons neutralisé et éliminé les produits de décapage à l’aide d’alcali de calcium. De cette façon, nous avons amélioré la liaison des nouvelles couches d’hydroxyapatite », explique Seredin.
La similitude de structure avec l’émail naturel a été confirmée par une analyse par microscopie électronique à émission de champ et à force atomique ainsi que par imagerie chimique de surfaces à l’aide de la microspectroscopie Raman (qui consiste à envoyer un faisceau de lumière unicolore sur l’échantillon et à analyser la lumière diffusée). Par ailleurs, le nouveau revêtement a été testé sur des dents saines afin d’évaluer l’augmentation de la résistance, par rapport aux autres dents saines non traitées.
Les résultats, prometteurs, révèlent que le nouveau matériau pourrait être utilisé pour réduire la sensibilité des dents après une abrasion ou une érosion. La prochaine étape de l’étude consistera à évaluer son efficacité pour les restaurations plus profondes, notamment pour les fissures et les fractures volumétriques.