Brevet FR2647334A1 — publié le 19901130

PRODUITS DE REMPLACEMENT DE STRUCTURES OSSEUSES ET RADICULO DENTAIRES EN NACRE La présente invention concerne le remplacement de structures osseuses et radiculo-dentaires par des implants, prothèses ou racines dentaires de substitution. Elle a plus particulièrement pour objet un produit de remplacement de ce type qui soit histocompatible , qui ne soit pas biodégradable et qui ait une structure telle qu'il ait une élasticité interne comparable à celle de l'os humain ou de la dent naturelle. On connaît déjà par le brevet français N 86.09.022 une racine dentaire de remplacement qui est histo-compatible et non biodégradable. Cette racine est réalisée à partir d'un matériau en carbonate de calcium de structure cristalline provenant du squelette d'une certaine catégorie de coraux , notamment le Coralliur Jobnsoni ; le choix s'est porté sur des coraux , ayant un squelette extrêmement dur , et dont les pores sont inférieurs à 10 micromètres , par rapport à d'autres types de coraux tes que les Porites , décrits dans le brevet français Nt79.1S.I20 et utilisés comme implants biodégradables. Même si les propriétés mécaniques de la racine dentaire de remplacement e corail du brevet Nt86.09.022 peuvent se rapprocher de celles de la racine dentaire par une sélection du corail mis en oeuvre, ce brevet n'apporte pas une solution satisfaisante au problème posé à savoir de trouver un produit de remplacement radiculo-dentaire et de structures osseuses qui ait des propriétés mécaniques et en particulier une élasticité comparables à celles de la dent naturelle et de l'os humain.Par ailleurs, il a été constaté que les propriétés mécaniques des coraux ne sont pas constantes en fonction de l'espèce ou du type dont ils proviennent ; bien plus ces propriétés peuvent varier dans des proportions considérables pour des échan*,llons analysés provenant du même type et de la même espèce de corail. Or on a trouvé et c'est ce qui fait l'objet de l'invention, un produit de remplacement qui remplit les conditions requises à savoir qu'il est histo-compatible , qu'il n'est pas biodégradable et que ses propriétés mécaniques sont constantes et comparables à celles de la dent naturelle et de l'os humain, et qui peut donc convenir parfaitement comme implant ou prothèse osseuse ou racine dentaire de substitution . Selon l'invention, le produit de remplacement est réalisé en nacre. La nacre compose le squelette de mollusques bivalves Pinctada - Tridacne - de mollusques céphalopodes - Seiches - et de mollusques gastropodes - Conques - Tritons. Ces mollusques sont des invertébrés aquatiques comme les coraux madréporaires mais ils s'en distinguent par la présence d'un système nerveux d'un appareil digestif élaboré et leur mode de nutrition. Ces mollusques aquatiques produisent la nacre par un organe spécifique , le manteau ; il s'agit d'un carbonate de calcium sous forme de calcite et d'aragonite présentant une composition spécifique et une structure particulière.En effet elle ne contient pas de pigment et elle est pure à 99 Fe ; de plus I'exaen de sa structure interne au microscope électronique à balayage met en évidence d'une part une disposition du carbonate de calcium en lamelles assemblées , empilées les unes sur les autres et collées par une substance protéinique non biodégradab e et d'autre part la présence de pores dont le diamètre est au plus de trois micromètres et dont la confguration est en entonnoir.La présence de ces pores, en surface dc produit de remplacement , apporte la micro-rugosité et la micro-porosité indispensables à son ancrage ; et la forme et la dimension de ces pores sont telles qu'elles limitent la pénétration des néo-vaisseaux dans les pores de surface, moyennant quoi la colonisation histo-chimique du produit par les cellules osseuses est strictement limitée à la surface dudit produit. C'est cette composition spécifique et cette structure particulière qui confèrent à la nacre non seulement le caractère histe-compatible et non-biodégradable , mais aussi des propriétés mécaniques constantes et comparables à celles de la dent naturelle et de l'os humain, notamment une résistance à la N/mm2 compression de l'ordre de 500 N/mm ç un module d'élasticité en 2 compression de l'ordre de 90000 N/mm , une micro dureté Vickers H 0,5 de 190. Par opposition à ce qui vient d'être dit pour la nacre, le squelette des coraux madréporaires est constitué d'alvéoles communiquant vers l'extérieur et contenant des polypes qui secrètent le carbonate de calcium. I1 est pigmenté et à structure variable d'un type de corail à l'autre. Par'exemple l'examen au microscope électronique à balayage du Corralium Johnsoni du brevet N 86.09.022 montre une disposition radiaire et anarchique de lamelles, de fibres et de tiges cylindriques monocristallines. Cette structure ne confère pas aux implants , prothèses osseuses et racines dentaires de substitution réalisés à partir de squelette de corail les propriétés mécaniques comparables à celles de l'os humain et de la dent naturelle et peut expliquer la dispersion de ses propriétés. De plus les coraux madréporaires sont très sensibles à la pollution et peuvent être porteurs de champignons et de micro-organismes qui provoqueraient des rections immunologiques, les rendant impropres à la réalisation sans risque de pièces osseuses et radiculaires de substitution. Ce risque est totalement évité grâce à l'invention du fait de la pureté de la nacre. De préférence la nacre provient du squelette du Pinctada, du Tricdane, de l'nitre , de la Moule , de la Conque, du Triton, du Buccin, du Nautile, de la Seiche ou du Calmar. De préférence le produit de remplacement a la forme d'une lame. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va être faite de deux exemples de réalisation l'un comme racine dentaire de substitution , l'autre comme unité alvéolo-radiculaire, illustrés dans le dessin annexé dans lequel La figure 1 est une vue de côté d'une racine dentaire de substitution sous forme d'un tenon fileté La figure 2 est une vue en perspective d'une unité alvéolo-radiculaire La figure 3 est une vue en perspective d'une unité alvéolo-radiculaire en forme de lame. La racine dentaire de substitution , montrée à la figure 1, se présente sous la forme d'un tenon 1 cylindrique ou cylindro-conique , dont la face externe présente un filetage 2 réalisant une structure en Z, en pas cavalier, soit sur toute sa hauteur, soit sur une partie seulement de celle-ci. La face supérieure 3 du tenon 1 est percée en son centre d'un évidement taraudé 4 dont la profondeur est variable et qui est destiné à recevoir une suprastructure Les dimensions sont respectivement de 10 à 16 mm pour la hauteur, et de 4 à 10 mm pour le diamètre. L'unité alvéolo-radiculaire 5 montrée à la figure 2 comporte une partie supérieure semi-cylindrique de 13 mm de long 8 ,. de haut et 8 mm de large , dont la face supérieure 7 est convexe et présente en son centre un évidement taraudé s sur toute sa hauteur et destiné à recevoir le tenon 1 décrit ci-dessus. La partie inférieure 9 a la forme d'une queue d'aronde sur toute la longueur. L'unité alvéolo-radlculaire 18 montrée à la figure 3 se présente sous la forme d'une lame , c'est-à-dire d'un élément plat de faible épaisseur . Dans l'exemple illustré , la lame a une épaisser de 4 mut ; elle est découpée sous la forme d'un trapèze isocèle avec deux encoches 10,11 pratiquées dans la grande base du trapèze, de telle sorte que dans sa partie la plus large, constituant la partie inférieure de l'unité 19, celle-ci comporte trois avancées 12,13,14 en forme de queues d'aronde. La longueur moyenne de l'unité 18 est de 15 mm et sa hauteur de 7 mm. On a tracé sur la périphérie de l'unité 18 , au-dessus des avancées 12.13 et 14 et longitudinalement par rapport aux bases du trapèze, des sillons parallèles 15. Au centre de la tranche 16 de la lame, constituant la partie supérieure de l'unité 18, on a percé un évidement 17 de 2 mm de diamètre et de 6 mm de profondeur. Le tenon fileté I et les unités alvéolo-radiculaires 5 et 18 décrits ci-dessus ont été réalisés à partir de nacre issue de Pinctada. Le protocole opératoire relatif à l'insertion de la racine dentaire de remplacement en nacre en forme de tenon 1 est le suivant. Après anesthésie locale ou loco-régionale , incision et décollement de la muqueuse, l'os maxillaire est foré avec des instruments rotatifs calibrés à irrigation interne, refroidis par une solution de chlorure de sodium réfrigérée à Oc environ. L'alvéole artificielle est taraudée avec un instrument calibré testée avec une jauge. Le tenon 1 , stérilisé, maintenu jusqu'alors dans une solution de chlorure de sodium réfrigérée, est vissé et enfoui jusqu'au blocage dans l'alvéole artificielle. La muqueuse est suturée. Le tenon a été inséré selon ce mode opératoire dans le maxillaire humain aussi bien supérieur qu'inférieur. Dans la moitié des cas le tenon 1 a été mis en place sitôt après extraction de la dent dans l'alvéole deshabitée , dans l'autre moitié chez l'édenté. L'insertion des unités alvéolo-radiculaires 5 et 18 se fait par enfouissement dans un sillon pratiqué sur la crête maxillaire par la technique de tunnelisation respectivement de la queue d'aronde 9 et des avancées 12,13 et 14 de la lame 18. Dans le cas visé ci-dessus , après une période de cicatrisation osseuse variant de 10 à 12 semaines, les produits de remplacement selon l'invention ont reçu une supra-structure supportant une dent artificielle. L'histo-biocompatitilité a été étudiée par prélèvement après quatre mois. On a constaté que le ténon 1 ou l'unité alvéolo-radiculaire 5 n'avait changé ni deforme ni de structure. On a constaté aussi la présence de tissu osseux dans les parties en creux du filetage 2 du tenon 1. De plus l'étude des coupes histologiques a montré une colonisation de surface avec présence d'éléments figurés du sang , essentiellement des hématies , signe d'une micro-circulation à proximité du produit de remplacement en nacre , ainsi que des cellules osseuses jeunes (ostéocytes) témoignant d'un remaniement osseux , et dans la lumière des pores des éléments matures (ostéoblastes) adhérant fortement par leurs pseudopodes, témoins d'une activité ostéo-génétique marquant la véritable ostéo-intégration du produit. Dans le domaine radiculo-dentaire , on a réalisé à partir de nacre des tenons apexiens. D'autre part , à partir de nacre on a réalisé des produits de remplacement de pièces osseuses de la région crano -faciale (os propre du nez, maxillaires , os de la face, structure osseuse de l'oreille), des phalanges métatarsiennes et métacarpiennes, du tarse et du carpe. On a aussi réalisé des pièces d'ostéosynthèse en chirurgie traumatologique, du type plaques et vis de fixation. Bien sûr les formes et dimensions de ces différents produits de remplacement sont fonction de l'application envisagée. Toutes les expérImentations ont montré ai la parfaIte biocompatibilité du carbonate de calcium sous forme de nacre issue du squelette de mollusques aquatiques bivalves , gastéropodes et céphalopodes, b) la total.e pérennité de structure et de forme du produit de remplacement en nacre, montrant la non-biodégradabilité de celle-ci, et donc la non-transformation du carbonate de calcium en tissu osseux néoformé , à l'opposé de ce qui était constaté avec le carbonate de calcium issu des coraux madréporaires selon le brevet N079.18.12G, c) la parfaite colonisation histo-chimique de surface du produit de remplacement en nacre par les cellules osseuses, d) la parfaite histo-compatibilité entre les tissus mous (muqueuse, derme, tissu musculaire) et le carbonate de calcium sous forme de nacre, avec adhésion histologique en surface des cellules du tissu conjonctif. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été décrits à titre d'exemples non exhaustifs. Il revient à l'homme du métier de mettre en oeuvre la nacre toutes les fois où il aura besoin d'un produit de remplacement pour une structure osseuse ou une structure radlculo-dentaire, dans la forme appropriée à cette utillsatio. REVERDICKTIONS 1. Produit de remplacement de structures osseuses et rsdiculo-dentaires histo-compatible s non-biodégradable caractérisé en ce qu'il est réalisé à partir de nacre issue du squelette de mollusques aquatiques, moyennant quoi il a des propriétés mécaniques constantes et comparables à celles de l'os humain et de la dent naturelle. 2. Produit selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est réalisé à partir de squelette de Pinctada, de Triedane, d'Huitre, de Moule, de Conque, de Triton , de Buccin, de Nautile, de Seiche ou de Calmar. 3. Produit selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce qu'il est constitué d'une lame (18) découpée en forme de trapèze isocèle, dont la tranche supérieure (16) est percée d'un évidement (17) et dont la périphérie comporte des stries longitudinales (15). 4. Utilisation de la nacre issue du squelette de mollusques aquatiques pour la réalisation de produits de remplacement de structures osseuses, histo-compatibles , non-biodégradables ayant des propriétés mécaniques constantes, comparables à celles de l'os humain 5. Utilisation de la nacre issue du squelette de mollusques aquatiques pour la réalisation de produits de remplacement de structures radiculo-dentaires, histo-compatibles, non-biodégradables, ayant. des propriétés mécaniques constantes et comparables à celles de la dent naturelle.