La biocompatibilité

La biocompatibilité

Introduction

La biocompatibilité, qui a fait l’objet d’une conférence de consensus, est évaluée selon la norme ISO 10-993, laquelle annule et remplace les anciennes normes de biocompatibilité. Pendant longtemps, la biocompatibilité a été assimilée à l’inertie, c’est-à-dire qu’un matériau ne provoquant aucun problème biologique était considéré comme biocompatible. Cependant, la biocompatibilité diffère de la simple tolérance à un matériau, car elle implique une réponse appropriée de l’hôte. Elle englobe toutes les réponses de l’organisme à la mise en place d’un biomatériau et doit être évaluée par une série de tests définis par la norme ISO, applicable à tous les dispositifs médicaux, quel que soit leur domaine d’application.

Définitions

Définition d’un dispositif médical

Un dispositif médical est tout instrument, appareil, matériau ou autre article (tel qu’un logiciel), utilisé seul ou en association, destiné à être utilisé exclusivement ou principalement chez l’homme à des fins de :

• Diagnostic, prévention, contrôle, traitement ou atténuation d’une blessure ou d’un handicap.
• Étude, remplacement ou modification de l’anatomie ou d’un processus physiologique.
• Contrôle de la contraception.

Définition d’un biomatériau

Un biomatériau est un matériau non vivant utilisé dans un dispositif médical, à des fins thérapeutiques ou non, et destiné à interagir avec les systèmes biologiques. Selon cette définition, une greffe n’est pas un biomatériau, contrairement à une coiffe ou une lentille cornéenne. Les biomatériaux sont classés en quatre catégories (Classe I, IIa, IIb et III) en fonction de la durée et de la nature du contact, ainsi que de l’origine chimique du biomatériau :

• Classe I : Dispositifs médicaux non invasifs ou invasifs mais à usage temporaire.
• Classe IIa : Dispositifs médicaux invasifs à court terme et ceux à long terme de la sphère oropharyngée.
• Classe IIb : Dispositifs médicaux invasifs à long terme autres que ceux de la sphère oropharyngée.
• Classe III : Dispositifs médicaux invasifs à long terme en contact avec le cœur, le système circulatoire ou le système nerveux.

En fonction de ce classement, les biomatériaux dentaires, classés en Classe IIa, doivent obligatoirement subir les tests suivants : génotoxicité, cytotoxicité, sensibilisation et implantation.

Définition de la biocompatibilité

La biocompatibilité désigne la capacité d’un biomatériau à remplir une fonction spécifique tout en provoquant une réponse appropriée de l’hôte. Longtemps, elle a été assimilée à l’inertie du matériau, c’est-à-dire à l’absence de réponse de l’hôte et à l’absence de dégradation par l’hôte.

Les tests réalisés

Chronologie

Les tests de biocompatibilité suivent une chronologie précise, divisée en tests primaires, tests secondaires, essais d’utilisation chez l’animal et essais cliniques chez l’homme.

Tests primaires

• Tests de génotoxicité in vitro (obligatoires en odontologie).
• Tests de cancérogénicité et reproduction (in vivo).
• Tests d’hémolyse (in vitro).
• Tests de toxicité systémique (in vivo).
• Tests de cytotoxicité (in vitro) (obligatoires en odontologie).

Tests secondaires

• Tests d’irritation muqueuse (in vivo).
• Tests d’irritation cutanée (in vivo).
• Tests de sensibilisation (in vivo) (obligatoires en odontologie).
• Tests d’implantation (in vivo) (obligatoires en odontologie).

Autres tests

• Essais d’utilisation chez l’animal.
• Essais cliniques chez l’homme.

Corrélation tests primaires – tests secondaires

Une bonne corrélation entre les tests primaires et secondaires est souhaitable d’un point de vue éthique. Elle permet de réduire le nombre d’animaux sacrifiés, car seuls les produits ayant réussi les tests primaires sont soumis aux tests secondaires.

Avantages et inconvénients des tests in vitro et in vivo

Tests in vitro

Avantages :

• Plus rapides que les tests in vivo.
• Moins onéreux.
• Reproductibles.
• Permettent d’évaluer séparément les effets biologiques de chaque composant du matériau.

Inconvénients :

• Peu de rapport avec la clinique.
• Trop sensibles.

Tests in vivo

Avantages :

• Plus proches de la clinique.
• Permettent d’évaluer les effets d’un matériau sur des organes éloignés de l’organe cible.
• Permettent d’évaluer la toxicité des métabolites.
• Interprétation des résultats souvent plus facile en raison de leur lien évident avec la clinique.

Inconvénients :

• Les tests réalisés sur des animaux de laboratoire (deux espèces de mammifères) peuvent ne pas être pertinents pour l’espèce humaine.
• Un effet néfaste peut passer inaperçu s’il n’est pas spécifiquement recherché.
• Timing incorrect des essais.
• Difficulté à simuler une pathologie préexistante (carie, lésion parodontale).

Les tests primaires

Tests de génotoxicité

Ces tests 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 test le plus connu est le test d’Ames, réalisé avec des mutants de Salmonella Typhimurium sensibles aux mutations géniques. Ces mutants ne peuvent pas synthétiser l’histidine. En cas de mutation, ils deviennent capables de synthétiser l’histidine et peuvent se développer sur un milieu sans histidine. On observe alors des colonies à la surface, dont le nombre est proportionnel à l’effet génotoxique.

Tests de cytotoxicité

Ces tests consistent à mettre le matériau en contact avec des cellules cibles, puis à évaluer leur viabilité. Trois questions clés permettent de juger de la validité du test :

• Quelles cellules cibles choisir ?
• Quel critère choisir pour évaluer la viabilité cellulaire ?
• Le mode de mise en contact des cellules et du matériau est-il judicieux ?

Les cellules cibles

Deux grandes options existent :

• Lignées cellulaires établies : Par exemple, les fibroblastes cancéreux de poumon de souris L929.
• Cellules de culture primaire : Fibroblastes pulpaires, gingivaux ou desmodontaux.

Les critères d’évaluation de la cytotoxicité

Deux approches sont possibles :

• Test de toxicité basale : Évalue si la cellule est vivante ou non (valable pour toutes les cellules).
• Test de toxicité spécifique : Évalue si la cellule remplit la fonction pour laquelle elle existe.

Les différents tests

• Tests de contact direct.
• Surimposition de gélose (agarose).
• Interposition de dentine naturelle.

Les tests secondaires

Essai de sensibilisation

Le test de référence est le Guinea Pig Maximization Test (GPMT), réalisé sur des cochons d’Inde. Les animaux sont mis en contact avec le biomatériau à deux reprises, à 15 jours d’intervalle. La peau est observée à 24, 48 et 72 heures, et la réaction cutanée est évaluée. Aucun animal n’est sacrifié, et il n’y a pas d’évaluation histologique des résultats.

Essai d’implantation

Après une implantation intraosseuse du matériau dans la mandibule ou le fémur de lapins, les animaux sont sacrifiés à 1 mois (court terme) ou 3 mois (long terme). Les résultats histologiques sont analysés selon les critères de la norme ISO 10-993, notamment :

• Présence de cellules de l’inflammation.
• Interposition fibreuse.
• Dégénérescence de la moelle osseuse.
• Nécrose osseuse.
• Présence de débris.
• Granulome.

Ces observations permettent de classer les réactions en absente, légère, modérée ou sévère.

Les essais d’utilisation

Les essais d’utilisation consistent à tester les matériaux chez l’animal dans des conditions réelles de mise en place et de fonction. Ils ne sont pas obligatoires et relèvent de la responsabilité du fabricant. Par exemple :

• Tester un matériau de restauration coronaire en obturant des cavités de classe V chez le singe.
• Tester un matériau endodontique en réalisant un traitement canalaire complet chez le singe ou le chien.

Ces essais sont rares, car ils sont coûteux et difficiles à justifier.

Les essais cliniques

Les essais cliniques sont réalisés chez l’homme après l’avis d’un comité départemental d’éthique. Ils sont initiés par un promoteur, réalisés en clinique par un investigateur, et les résultats sont vérifiés par un moniteur indépendant.

Conclusion

L’évaluation de la biocompatibilité repose sur un ensemble de tests qui doivent être réalisés et interprétés par des spécialistes en fonction de l’utilisation clinique prévue du biomatériau. Certains tests sont plus adaptés que d’autres selon le type de biomatériau, soulignant l’importance d’une approche ciblée pour garantir la sécurité et l’efficacité des dispositifs médicaux.

La biocompatibilité

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