L'Os Alvéolaire - Parodontologie

L’Os Alvéolaire – Parodontologie

Définition

Les procès alvéolaires sont constitués par l’extension des os maxillaires et mandibulaires qui forment et supportent les alvéoles dentaires, dans lesquelles les racines dentaires sont implantées et reliées à la paroi osseuse alvéolaire par l’intermédiaire des fibres ligamentaires. Avec le cément et le desmodonte, les procès alvéolaires constituent le système d’attache de la dent, véritable unité biologique et fonctionnelle. Leur présence est liée à celle de la dent et à la fonction occlusale, et ils se résorbent en grande partie après l’extraction dentaire.

Histogenèse

Formation du tissu embryonnaire

La formation de l’os alvéolaire débute tardivement et conjointement à l’édification radiculaire, contrairement à l’os basal qui est constitué précocement vers la 7e et 8e semaine de la vie intra-utérine. À la face externe du sac folliculaire, on observe l’amorce de processus de différenciation cellulaire aboutissant à la formation des ostéoblastes, qui se forment autour des axes vasculaires néoformés par multiplication localisée des cellules mésenchymateuses, précurseurs des ostéoblastes. Ces cellules sont responsables de la synthèse et de la sécrétion de la matrice organique de l’os, associée au collagène du sac folliculaire. Cette matrice va se minéraliser par la suite pour former un tissu osseux trabéculaire ou tissu embryonnaire.

Formation du tissu osseux lamellaire

Cet os embryonnaire va se remanier sous l’influence des différentes forces de tension produites dans l’environnement péri-dentaire, au cours de l’édification radiculaire d’une part, et d’autre part par les mouvements dentaires liés à l’éruption dentaire. La paroi externe de l’os alvéolaire s’épaissit et se densifie, et l’apposition osseuse à ce niveau aboutit à la formation d’un os lamellaire.

Formation de la paroi alvéolaire

Au cours des premières étapes du développement des procès alvéolaires, les travées osseuses ne sont pas limitées sur leur face folliculaire, et il n’existe pas de paroi alvéolaire. L’alvéole est tapissée par du tissu immature dont les espaces médullaires sont directement ouverts dans l’espace ligamentaire. C’est au fur et à mesure de l’éruption dentaire que les cellules du sac folliculaire se différencient en ostéoblastes et élaborent du tissu osseux contre la crypte de tissu osseux spongieux, autour des faisceaux des fibres ligamentaires en voie d’organisation. Ce tissu osseux constitue la paroi alvéolaire. Les faisceaux des fibres de collagène du futur ligament parodontal y sont progressivement incorporés sous forme de fibres de Sharpey, conférant à cette paroi osseuse l’aspect histologique d’os fasciculé (os à gros faisceaux).

Structure anatomique

Les procès alvéolaires sont constitués par deux corticales : l’une externe, l’autre interne, et entre les deux se situent les alvéoles dentaires, avec les septas interdentaires et inter-radiculaires interposés entre les alvéoles dentaires.

Les corticales

Elles sont formées par deux corticales : l’une vestibulaire ou externe, l’autre buccale ou interne, toutes deux constituées d’os compact. Elles prolongent l’os basal sans ligne de démarcation, sauf au niveau palatin postérieur maxillaire où il existe une ligne assez nette entre les procès alvéolaires et les procès palatins maxillaires. Leur épaisseur varie en fonction des stimuli occlusaux : une hyperfonction entraîne un épaississement, et elles sont plus minces au niveau de la mandibule qu’au maxillaire, ainsi qu’au niveau antérieur qu’au niveau postérieur. Les corticales externes sont perforées par des canaux vasculaires, plus nombreux au maxillaire qu’à la mandibule.

Les alvéoles

Situées entre les corticales, elles ont généralement la forme d’un sablier. Les alvéoles des dents pluriradiculées sont séparées par des septas inter-radiculaires. Les régions apicales des alvéoles maxillaires sont en relation étroite avec les fosses nasales, celles des dents postérieures avec les sinus maxillaires, et celles des dents mandibulaires avec le canal osseux ou dentaire. La paroi osseuse qui tapisse l’alvéole et entoure la surface radiculaire est une fine couche de tissu osseux de 100 à 200 µm d’épaisseur, la paroi distale étant plus épaisse que la paroi mésiale. Radiologiquement, elle apparaît comme une ligne mince radio-opaque, appelée lamina dura.

Les septas interdentaires et inter-radiculaires

Les septas interdentaires sont situés entre chaque alvéole dentaire, tandis que les septas inter-radiculaires séparent les alvéoles des dents pluriradiculées. Leur forme varie selon la région et la position de la dent sur l’arcade : pyramidale au niveau antérieur, épaisse et aplatie au niveau postérieur. Les septas osseux contiennent des canaux parcourus par des vaisseaux et des nerfs.

Les crêtes alvéolaires

La crête osseuse est légèrement parallèle à la ligne reliant les jonctions émail-cément, avec une distance moyenne d’environ 1 mm entre la ligne de jonction émail-cément et la crête alvéolaire, pouvant atteindre 2 mm postérieurement. Cette distance augmente généralement avec le vieillissement et l’hypofonction occlusale.

Les anomalies anatomiques

Ces anomalies sont liées à la forme et à l’implantation des racines, pouvant entraîner des fenestrations et des déhiscences.

Fenestration

C’est une zone taillée à l’emporte-pièce au milieu de la table alvéolaire, recouverte par la gencive ou la muqueuse alvéolaire.

Déhiscence

Elle se présente comme une accentuation du feston de la crête alvéolaire, transformant la partie concave du feston en une véritable échancrure.

Composition de l’os alvéolaire

L’os alvéolaire est constitué de cellules et d’une substance osseuse ou intercellulaire.

La substance osseuse (la matrice osseuse)

Elle est composée de 25 % de substance organique, 50 % de matrice minérale et 25 % d’eau.

La matrice organique

Elle est composée de :

Collagène type I (90 % de la portion protéinique), dont l’organisation spatiale conditionne l’architecture du tissu osseux.
Ostéocalcine (1 à 2 %), représentant 25 % des protéines non collagéniques, synthétisée par les ostéoblastes, intervenant dans les liaisons calcium-protéines, sa concentration plasmatique reflétant l’ostéoformation.
Complexes phosphoprotéiniques et phospholipidiques.
Ostéonectine, notamment dans l’os fœtal.
Glycosaminoglycanes (chondroïtine sulfate et kératane sulfate).
Glycoprotéines et sialoprotéine.

La trame minérale

Elle est constituée de cristaux de phosphate de calcium, principalement sous forme d’hydroxyapatite, avec une fraction sous forme de phosphate de calcium amorphe ou d’autres formes cristallines comme le phosphate tricalcique. Cela reflète la mobilisation du calcium osseux au cours du métabolisme phosphocalcique, qui assure la régulation de la calcémie. D’autres éléments incluent le carbonate de calcium, le phosphate de magnésium, le sodium, et des traces de fer et de zinc.

Les cellules

Trois types de cellules sont distingués : les ostéoblastes, les ostéocytes et les ostéoclastes.

Les ostéoblastes

Origine : moelle osseuse.
Ce sont des cellules prismatiques appliquées au contact de la matrice ostéoïde qu’elles sécrètent sur la surface minéralisée du tissu osseux. Leur durée de vie est de 3 à 4 mois. Elles possèdent :

Un noyau volumineux et excentré, situé à l’opposé du tissu osseux ostéoïde.
De nombreux organites intracellulaires très développés.

Les ostéoblastes synthétisent la molécule de tropocollagène, les mucopolysaccharides de la substance fondamentale, l’ostéocalcine, et la phosphatase alcaline indispensable à la minéralisation des sels de calcium. Au cours de leur activité, leur pôle sécrétoire peut s’inverser, les incluant dans le tissu osseux qu’elles ont formé, devenant ainsi des ostéocytes.

Les ostéocytes

Ce sont d’anciens ostéoblastes contenus dans des logettes appelées ostéoplastes. Leur aspect varie selon leur activité fonctionnelle :

Un noyau ovoïde central de volume variable.
Un appareil de Golgi et des mitochondries plus ou moins développés.
Un ergastoplasme qui augmente avec l’activité cellulaire.
Des granules de phosphate de calcium et des vacuoles denses à fonction lysosomiale.

Leurs prolongements cytoplasmiques, logés dans des canalicules intercommunicants intra-osseux, contiennent des microfilaments et sont en contiguïté avec ceux des cellules adjacentes (ostéoblastes ou cellules bordantes) via divers joints (serrés, intermédiaires, nexus). Ces cellules participent au remaniement osseux, leur nombre étant déterminé par la rapidité de la formation osseuse.

Les ostéoclastes

Ce sont des cellules responsables de la résorption osseuse, issues des monocytes sanguins, qui se différencient en pré-ostéoclastes puis en ostéoclastes. Leur durée de vie est de deux semaines. Ce sont des cellules géantes (200 000 µm³) pouvant contenir jusqu’à 100 noyaux. Elles possèdent :

De nombreux lysosomes contenant de la phosphatase acide.
De nombreuses vacuoles contenant de l’hydroxyapatite.
Un réticulum endoplasmique peu abondant.
Une pseudo-bordure en brosse, constituée de replis et d’expansions cytoplasmiques s’enfonçant dans la surface osseuse désorganisée.

Les ostéoclastes sécrètent de la collagénase et des enzymes protéolytiques (comme les cathepsines) qui résorbent la matrice ostéoïde, formant des lacunes de résorption appelées lacunes de Howship.

Structure histologique

On distingue trois types de structures : l’os cortical, l’os trabéculaire des septas osseux et la paroi alvéolaire.

L’os cortical

L’os cortical est constitué d’une mince couche de tissu lamellaire périostique et de tissu osseux haversien.

1 : système lamellaire haversien
2 : ostéocyte
3 : système lamellaire périostique
4 : les fibres ligamentaires

Le tissu lamellaire périostique

Il est constitué de lamelles de 5 à 7 µm d’épaisseur séparées par des lignes de croissance, avec des ostéocytes disposés régulièrement dans chaque lamelle. Le périoste est responsable de la croissance osseuse en épaisseur. Sa couche interne est formée de cellules progénitrices et fonctionnelles, principalement des ostéoblastes. Sa couche externe, fibreuse, est peu distinguishable des structures fibreuses de la lamina propria de la gencive, formant un muco-périoste. Le tissu lamellaire périostique est lié au tissu haversien sous-jacent, les lamelles internes pouvant être interrompues par des ostéones, formant un système intermédiaire périostique. Les fibres du périoste sont incluses sous forme de fibres de Sharpey.

Le tissu lamellaire haversien

Il est constitué de lamelles contenant des ostéones plus ou moins complets, parcourus par des canaux de Havers. Chaque ostéone résulte de la juxtaposition de lamelles concentriques autour d’un axe appelé canal de Havers. Des canaux de Volkman relient les canaux de Havers d’ostéones adjacents, contenant des vaisseaux, du tissu conjonctif, et tapissés par des cellules plus ou moins actives.

L’os spongieux des septas

Il est constitué de fines trabécules composées de lamelles de tissu osseux, les plus épaisses pouvant contenir des ostéones. Les surfaces trabéculaires sont tapissées par les cellules de l’endoste. Les travées délimitent des espaces médullaires contenant de la moelle, généralement de type jaune graisseuse, riches en éléments cellulo-fibrillaires et vascularisés, en relation avec la gencive et le desmodonte.

La paroi alvéolaire

Elle est constituée d’une mince couche de 100 à 200 µm d’épaisseur, de tissu osseux fasciculé (os à gros faisceaux), dû aux fibres ligamentaires incluses sous forme de fibres de Sharpey. Cette paroi ne peut être assimilée ni à l’os cortical ni à l’os spongieux, car elle ne comporte du tissu lamellaire typique. Sa structure dépend de l’activité métabolique, avec :

Zones d’apposition : ostéoblastes, tissu osseux en voie de minéralisation, et faisceaux de fibres de collagène s’intégrant progressivement à l’os.
Zones de repos : fibroblastes, os à aspect homogène.
Zones de résorption : aspect irrégulier dû aux lacunes de Howship, résultat de l’activité des ostéoclastes.

Physiologie de l’os alvéolaire

Le remaniement osseux

L’os alvéolaire est en perpétuel remaniement, sa labilité physiologique étant maintenue par un équilibre entre formation et résorption, assurant le renouvellement des structures osseuses. Ce remaniement s’opère par foyers ou unités de remodelage. À l’état normal, la quantité d’os détruite est égale à celle formée, ce qu’on appelle l’équilibre de balance osseuse ou homéostasie du squelette.

Facteurs influençant le remodelage osseux

Plusieurs facteurs généraux et locaux influencent l’ostéogenèse :

Facteurs hormonaux : parathormone, calcitonine.
Facteurs vitaminiques : vitamines D, A, C.
Facteurs mécaniques ou fonctionnels.
Interleukines.
Métabolisme phosphocalcique.

Métabolisme phosphocalcique

Calcémie (2,5 mmol/L) : résulte d’un équilibre entre absorption intestinale, fixation osseuse et excrétion urinaire. Une hypocalcémie prolongée provoque une déminéralisation, une hypercalcémie durable entraîne une calcification diffuse.
Phosphorémie : augmentée en cas d’insuffisance rénale, d’hypoparathyroïdie ou d’intoxication à la vitamine D ; diminuée en cas d’hyperparathyroïdie ou de carence en vitamine D.

Parathormone

Protéine de 84 acides aminés sécrétée par les parathyroïdes, elle se fixe sur les récepteurs des précurseurs des ostéoclastes, stimulant l’ostéoclasie.

ODF (Ostéoclast Differentiating Factor)

Permet la fusion des pré-ostéoclastes pour former un ostéoclaste.

IL-6

Permet la maturation des ostéoclastes, augmentant la résorption osseuse et la libération de calcium et phosphate, formant des lacunes de Howship.

Calcitonine

Hormone polypeptidique de 32 acides aminés sécrétée par la thyroïde, elle diminue la résorption osseuse par les ostéoclastes et augmente la fixation du calcium par l’os via les ostéoblastes.

Vitamine D

Synthétisée à partir d’un dérivé du cholestérol sous l’action des UVB, elle intervient dans l’absorption intestinale et la réabsorption rénale du calcium et du phosphore.

Facteurs mécaniques

Les forces de traction et de pression stimulent les cellules osseuses, provoquant le remodelage osseux.

Mécanismes histo-physiologiques du remaniement osseux

Sous l’influence d’un stimulus, l’os est résorbé par les ostéoclastes, puis le tissu osseux néoformé est déposé par les ostéoblastes selon la séquence : activation, résorption, inversion, apposition, quiescence.

Activation

Point de départ du remaniement, elle peut être mécanique ou hormonale (parathormone, ODF, IL-6).

Résorption

Les bordures en brosse des ostéoclastes contiennent une phosphatase acide transférant des ions H+ vers la zone de résorption. Les enzymes lysosomiales (collagénases, cathepsines) dégradent la matrice ostéoïde, dissolvant la matrice minérale et le collagène, formant des lacunes de Howship. Les ostéoclastes meurent à la fin de leur activité.

Phase d’inversion

Caractérisée par la présence de cellules mononuclées (monocytes, macrophages) dans le foyer de résorption, présentant un chimiotactisme pour la substance résorbée. Une ligne cémentante d’inversion sépare le tissu osseux ancien du néoformé.

Phase d’apposition

Les ostéoblastes réparent les lacunes de résorption, sécrétant d’abord la matrice organique, puis minéralisant le tissu ostéoïde sous l’action des phosphatases alcalines. Les ostéoblastes englobés deviennent des ostéocytes.

Phase de quiescence

Phase de repos précédant une nouvelle activation des ostéoclastes.

Rôle des ostéocytes

Les ostéocytes participent au remaniement via des phases d’ostéolyse et d’ostéoplastie sur les parois des ostéoplastes.

Application aux surfaces osseuses

Surfaces haversiennes : formation de nouveaux ostéones, séparés par une ligne cémentante.
Surfaces endostées : coexistence de lacunes de résorption, de lignes d’inversion, de tissu ostéoïde bordé d’ostéoblastes, et de zones quiescentes, maintenant une épaisseur constante des travées.
Surfaces périostées : apposition rarement précédée de résorption, surtout aux zones d’insertion musculaire. Elles sont impliquées dans la croissance osseuse (modeling), distincte du remodeling.

Effet des forces physiologiques sur l’os alvéolaire

Forces occlusales fonctionnelles

Multidirectionnelles et intermittentes :

Forces axiales d’ingression : produites lors de la mastication (70-150 N), de la déglutition ou de la phonation, avec environ 1000 contacts interdentaires par heure hors mastication.
Forces d’égression : induites par la pression des tissus environnants, la gravité, la mastication d’aliments collants ou certains tics.

Stimuli de la fonction occlusale

Transmis via les fibres ligamentaires à la paroi alvéolaire et aux procès alvéolaires, ces stimuli provoquent des pressions, tensions et déformations des parois alvéolaires, entraînant des réactions cellulaires et des remaniements osseux.

Stimuli des migrations physiologiques

La migration physiologique des dents est un processus continu, rythmique, ralentissant avec l’âge, de direction mésio-occlusale.

Déplacement vertical

Mouvement éruptif et post-éruptif permettant à la dent d’atteindre son plan d’occlusion, de s’adapter à la croissance maxillaire/mandibulaire et de compenser l’usure occlusale. Histologiquement, il y a apposition au fond de l’alvéole.

Déplacement mésial

Réduit la longueur de l’arcade de 0,5 à 1 cm entre le secteur antérieur et la troisième molaire. Les facteurs incluent :

Composante antérieure des forces occlusales.
Pression des tissus musculaires environnants.
Usure des faces proximales.
Contraction des fibres ligamentaires transeptales.

Histologiquement, la face mésiale de l’alvéole est en résorption, la face distale en apposition. Les surfaces vestibulaires et buccales subissent des sollicitations moindres. Sur la face distale, des structures lamellaires de tissu osseux fasciculé apparaissent, séparées par des lignes de repos bordées d’ostéoblastes. Les surfaces endostées sont remaniées par résorption et apposition de tissu trabéculaire et haversien.

Occlusion et procès alvéolaires

La structure de l’os alvéolaire dépend de la direction, de l’intensité et de la durée des forces occlusales.

Hypofonction

Court terme : rétrécissement ligamentaire, appositions osseuses sur la paroi alvéolaire et les crêtes des septas.
Long terme : diminution du nombre, de l’épaisseur et de la densité des trabécules d’os spongieux, et réduction de la hauteur de l’alvéole due à l’égression.

Hyperfonction

Si les forces dépassent la capacité d’adaptation, elles provoquent un trauma occlusal, entraînant :

Élósito: Élargissement de l’espace desmodontal.
Altérations de la lamina dura (épaississement ou disparition partielle/totale).
Mobilité dentaire réversible.
Associée à une inflammation bactérienne, accélération de la destruction parodontale.

Particularités de l’os alvéolaire chez l’enfant et le vieillard

Chez l’enfant

Au cours de la denture temporaire :

Lamina dura très marquée de la phase germinale à l’éruption.
Trabécules osseuses épaisses mais moins nombreuses, espaces médullaires plus larges que chez l’adulte.
Crêtes des septas interdentaires plates.

Chez le vieillard

Les procès alvéolaires subissent une atrophie progressive avec :

Amincissement des corticales.
Diminution de la densité et du nombre de trabécules d’os spongieux.
Réduction de la densité minérale.
Diminution de la vascularisation.
Réduction du métabolisme et du potentiel de cicatrisation.
Augmentation de la résorption par rapport à l’ostéogenèse.

Conclusion

La complexité du remaniement de l’os alvéolaire en fait un tissu d’extrême plasticité fonctionnelle et biologique, liée à la présence de l’organe dentaire. Son volume et sa structure dépendent de l’équilibre entre l’apposition et la résorption.