Ls51 apports de la microscopie electronique à balayage pour la matrice plasmatique minéralisée

implantologie

Apports de la Microscopie Electronique à Balayage pour la Matrice Plasmatique Minéralisée Dr L. MAZZONI, Dr J. PERISSE Service de Stomatologie et Chirurgie Maxillo-Faciale du Pr BOUTAULT, Hôpital Purpan, TOULOUSE

Résumé :

Cette MPM s’inscrit dans une démarche à la fois d’organisation

Dans ce mémoire, l’ultrastructure de la Matrice

avec les biomatériaux tels que le Bio-Oss? et chirurgicale en créant

Plasmatique Minéralisée est, pour la première fois,

un composé, facilitant son utilisation et sécurisant son adaptation in

étudiée en Microscopie Electronique à Balayage.

vivo (4)

Nouveauté dans sa mise en œuvre, sa morphologie et

C’est au niveau cellulaire et donc microscopique que se situent ses

surtout son caractère homogène précieux à plusieurs

actions. Son aspect histologique étant déjà, du moins en partie,

points de vue, cette matrice débute son ascension

étudié (4), sa structure et son architecture en Microscopie

dans la littérature mais tend à être connue et recon-

Electronique à Balayage (MEB) méritent d’être décrites.

nue. Ses caractéristiques microscopiques et cellulaires

1. L E P LATELET R ICH F IBRIN (PRF)

sont ainsi dévoilées jusqu’à un grossissement de 2200 et révèlent sa supériorité architecturale et donc technique à ce qui est l’actuelle référence dans la

Dans la régénération osseuse, le PRF est depuis quelques années

régénération osseuse et tissulaire, le PRF.

une référence, qu’il soit mis en place seul ou associé à de l’os. Son intérêt réside notamment dans la chirurgie préimplantaire et la ges-

I NTRODUCTION

tion des tissus durs et des tissus mous lors de la mise en place d’implants.

Dans l’évolution de la régénération osseuse en chirurgie implan-

Pour obtenir le PRF, un échantillon de sang veineux du patient est

taire, après l’ère du Platelet Rich Plasma (PRP) puis du Platelet Rich

prélevé dans plusieurs tubes de 10 ml puis ceux-ci sont centrifugés

Fibrin (PRF), nous en venons à celle de la Matrice Plasmatique

à 2700 tours/minute pendant 15 minutes. Cette centrifugation

Minéralisée ou MPM.

entraîne la formation d’un culot de globules rouges, au-dessus

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implantologie

duquel surnage le plasma contenant les plaquettes, la fibrine et les

trisation des tissus mous et de consolidation osseuse.

leucocytes (figure 1). Les globules blancs et les plaquettes se placent

En MEB, son ultrastructure présente un réseau de fibrine dense avec

entre le culot et le surnageant. Au-dessus du culot globulaire se

une faible quantité de corps, hématies, leucocytes et plaquettes,

trouve le plasma riche en plaquettes et la partie supérieure contient

piégés à l’intérieur (figure 7). Les agrégats plaquettaires sont

le plasma acellulaire.

fusionnés avec la matrice de fibrine dense et mature (figure 8). Une section transversale de la surface d’une membrane de PRF montre que la fibrine est organisée en de très épais faisceaux parallèles (figure 9) (1)

Figure 2 : coagulum(7)

Figure 1 : Tube de sang veineux après centrifugation (1)

Figure 3 : caillot plaquettaire(6) Figure 7 : réseau de fibrine (MEB x2000)

Figure 5 : mélange de concentré plaquettaire et d’os autogène (7)

Figure 8 : agrégats plaquettaires (MEB x1500) Figure 4 : membrane de PRF (1) Figure 6 : mélange de concentré plaquettaire et de Bio-Oss (5)

Immédiatement après la fin de la centrifugation, le coagulum (figure 2) est extrait en le séparant des globules rouges. Le concentré plaquettaire (figure 3) est soit transformé en une fine membrane par légère pression entre deux compresses (figure 4), soit sectionné en morceaux et mélangé à une greffe osseuse autogène (figure 5) ou à un matériau de substitution osseuse (figure 6).

Grâce à la fibrine, aux plaquettes, leucocytes et cytokines que contient le PRF, la néoangiogenèse, l’activation et la différenciation

Figure 9 : faisceaux de fibrine épais et parallèles (MEB x750)

cellulaire sont possibles. Ce caillot a donc un rôle à la fois de cica-

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implantologie

Lors de son utilisation sous forme de membrane, sans matériau de greffe, le PRF est indiqué : - dans le comblement sinusien pour obstruer une perforation de la membrane sinusienne ou fermer la fenêtre sinusienne - lors de la pose d’implant pour augmenter le volume des tissus mous péri-implantaires ou accélérer leur cicatrisation - dans les régénérations osseuses guidées.

Lors d’un mélange avec une greffe autogène ou un matériau de substitution osseux, ses indications sont : Figure 10 : monocytes

- le comblement de sinus - la greffe d’apposition avant pose d’implant ou après fenestration des corticales pendant la pose

Le mélange activé guide la synthèse de la matrice, avec formation

- le comblement de déficit osseux en implantologie post-extrac-

d’une liaison intercristalline et d’un produit homogène.

tionnelle

Les deux étapes, cellulaire et vasculaire, du processus de l’inflam-

- le comblement des ostéotomies après expansion osseuse

mation sont ainsi réalisées, de manière partielle, avant d’insérer le

- la distraction osseuse alvéolaire.

greffon.

Au niveau technique, la MPM présente des avantages certains pen-

Dans le cas d’un mélange avec un matériau de substitut osseux, le

dant le geste chirurgical. Aussitôt mise en œuvre, elle est modulable

PRF n’est pas miscible de façon uniforme avec les cristaux de sub-

selon la forme et le volume du site de greffe : cette matrice peut être

stituts osseux, le composé obtenu est donc hétérogène.

moulée selon la figure désirée, découpée, empilée ou aplatie sous

L’obtention d’un composé homogène, ainsi plus facilement mou-

forme de disque. Un séchage à la compresse permet sa conforma-

lable et manipulable, est beaucoup plus intéressante d’un point de

tion directement sur le site opératoire. L’ensemble une fois rigidifié,

vue technique et cicatriciel, d’où la création d’une Matrice

le relief est conservé.

Plasmatique Minéralisée (MPM).

Pendant son prélèvement, sa cohésion est maintenue et facilite le geste opératoire.

2.

LA M ATRICE M INÉRALISÉE (MPM)

P LASMATIQUE

Pour son positionnement, le monobloc affine le geste. Dans le cas d’un comblement de sinus avec perforation de la membrane de Schneider, le risque de fuite de particules en intra-sinusien est évité.

C’est à partir d’un prélèvement de sang veineux du patient qu’est

De même, dans les autres indications de comblement, telles que la

également réalisée la MPM. Les tubes sont centrifugés et les frac-

greffe d’apposition ou en post-extractionnel, les granules ne sont

tions plasmatiques individualisées sont récupérées et mélangées à

pas dispersées, n’entraînant pas de douleurs et d’inflammation

la phase minérale, avec une technique particulière dans une cupule

locales.

spécifiquement adaptée (4).

Lors de sa fixation, le greffon n’est pas détruit par le serrage du fil, Le composant, riche en plaquettes, contient le fibrinogène néces-

ce qui facilite la suture. Le fil peut même traverser la MPM afin de

saire à la formation de la matrice. La technique de mélange dans la

la fixer.

cupule spécifique représente une agression et entraîne une réaction

Enfin, l’homogénéité de la matrice la rend stable dans le temps et

inflammatoire.

dans l’espace, et ce composé, possédant un pouvoir ostéoinducteur

Les plaquettes sont donc activées et relarguent des cytokines per-

et de probables caractères inducteurs liés aux facteurs de crois-

mettant la colonisation et la prolifération cellulaire, dont la stimula-

sance, favorise donc la régénération osseuse de l’ensemble.

tion des ostéoblastes et l’angiogenèse.

Finalement, toutes ces caractéristiques sont, tant à l’échelle histolo-

Parallèlement, le fibrinogène est transformé en fibrine, sous l’in-

gique et macroscopique qu’au niveau technique, des facteurs d’os-

fluence du calcium et de la fraction minérale du Bio-Oss? en pré-

téointégration. L’échelle microscopique offre par conséquent l’inté-

sence de thrombine. La fibrine adhère au produit de comblement et

rêt de conforter l’homogénéité du réseau de fibrine mêlé aux

ses fibres enserrent les particules minérales, les plaquettes, les

particules de Bio-Oss®.

monocytes et le plasma.

Des coupes histologiques montrent l’organisation de la fibrine en un réseau dense et fibrillaire entre ces cristaux, avec pénétration homogène dans la lumière de leurs vacuités. Des monocytes sont identifiés sur les réticulations et pourraient se différencier en ostéoclastes, entraînant une phase de remaniement osseux (figure 10).

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implantologie

3. E TUDE MATÉRIEL

MICROSCOPIQUE

ET MÉTHODES

Un mélange PRF et Bio-Oss® et une MPM préparée avec du BioOss? sont ici comparés.

Les particules de Bio-Oss® utilisées sont de diamètre 1-2mm et de poids 0,5 g (figure 11).

La membrane de PRF et la MPM sont recueillies à partir du sang

Figure 13 : la membrane de PRF (peu miscible au Bio-Oss?) et la MPM

d’un même patient, dont le consentement est obtenu, et préparées selon les techniques décrites au chapitre 2 (figures 13 et 14). Un des caillots plaquettaires obtenus pour leur mise en œuvre est photographié (figure 12).

Figure 14

D’un point de vue macroscopique pur, la miscibilité de la MPM

Figure 11 : particules de Bio-Oss® utilisées

avec l’os est remarquée, comparativement au PRF, auquel seulement quelques granules osseuses semblent apposées.

Les différentes étapes nécessaires à l’analyse en MEB sont ensuite exécutées. Tout d’abord, les deux préparations sont fixées dans un mélange de glutaraldéhyde à 2% et de cacodylate de sodium. Afin d’étudier non seulement sa surface mais également sa structure interne, ceci pouvant ajouter un argument d’homogénéité globale, le prélèvement de MPM est sectionné transversalement. Le prélèvement de PRF+Bio-Oss?est quant à lui très fin et est sectionné pour analyser la moitié de la surface de chaque face. Les échantillons sont ensuite lavés à l’eau abondamment, déshydratés par des bains d’alcool de plus en plus concentrés, puis dessiqués à l’HMDS (hexaméthyldisilazane). La métallisation sous vide est effectuée avec une couche d’or/palladium. L’observation microscopique des échantillons (figure 15) est exécutée avec un microscope Hitachi S450.

Figure 12 : caillot plaquettaire

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Ces concavités sont les nombreuses particules osseuses juxtapoFigure 15: échantillons

sées et recouvertes du réseau de fibrine, les dépressions étant

a- face supérieure de

autour d’elles et correspondant à la fibrine seule.

la MPM

Les particules d’os sont telles qu’emprisonnées dans le réseau fibri-

b- face sectionnée de

neux (figure 18), en forme de toile de tente. A un plus fort grossis-

la MPM

sement, des hématies sont enchevêtrées dans les faisceaux de

c- moitiés de chaque

fibres (figure 19). Ces faisceaux entrecroisés sont de deux types,

face du PRF+Bio-Oss®

mineur pour les fibres fines et majeur pour les fibres épaisses (figure 20).

Figure 18: parti-

RÉSULTATS

cules

Au niveau des deux échantillons de PRF, la surface présente peu de

apparaissant

reliefs à faible grossissement. Uniquement quelques particules

sous la fibrine

osseuses sont retrouvées sur chaque face examinée. Deux parti-

(MEB x130)

osseuses

cules sont observées sur l’une d’elles et paraissent posées sur le réseau de fibrine (figure 16). Un espace délimite toute la zone de jonction os et fibrine (figure 17), sans qu’aucun lien ni aucune interaction entre eux ne puissent être mis en évidence.

Figure 16: particules osseuses sur

Figure 19: fais-

l’une des faces de

ceaux et hématies

l’échantillon

enchevêtrées

PRF+Bio-Oss®

(MEB x1100)

(MEB x29)

Figure

17:

espace entre l’os

Figure 20: deux

et la fibrine (MEB

tailles de fibres

x720)

(MEB x2200)

A- os B- fibrine

A un faible grossissement, la MPM représente un système homogène, alternant concavités et dépressions à sa surface.

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implantologie

La face sectionnée de la MPM est également homogène, dans son

Des cellules avec des pseudopodes sont par ailleurs remarquées,

ratio granules osseuses et fibrine (figure 21). Les particules s’alter-

disposées à la surface des fibres sur de l’os. Malheureusement,

nent, mêlées et intégrées aux fibres. Le réseau fibrillaire est étroite-

elles n’ont pu être photographiées nettement du fait d’un déséqui-

ment lié à l’os (figure 22), de manière uniforme dans l’échantillon.

libre d’une partie de l’échantillon la rendant mobile au grossisse-

Des agrégats plaquettaires semblent reconnus et fusionnent avec le

ment souhaité.

réseau de fibrine (figure 23). Sur cette même figure, de l’os est

Ainsi, si les échantillons de MPM sont comparés à ceux du

visualisé, pénétré par la protéine.

mélange PRF+Bio-Oss?, la vue d’ensemble est très différente, avec un relief rugueux marqué uniformément pour les premiers alors qu’il est plan et interrompu par des particules osseuses pour les

Figure 21: face

seconds. La surface de la MPM est couverte par la juxtaposition

sectionnée de la

très régulière des particules osseuses. Le relief de la MPM, très

MPM (MEB x46)

proche du moulage initial, est à noter, sa conformation étant stable.

Concernant les éléments de leur constitution, le réseau de fibrine, élément principal du caillot sanguin, est semblable, dense et mature, avec deux composantes, mineure et majeure, dans les deux cas. Des agrégats plaquettaires sont formés au contact de ce réseau. Ce double composant, fibrillaire et cellulaire, correspond à une structure capable d’agir comme un véhicule de transport de cellules essentielles pour la régénération des tissus mous et durs de la même manière que le PRP?2?.

Figure 22 : liai-

Or les relations entre les éléments constitutifs diffèrent : le caractère

son étroite entre

homogène de l’intrication du réseau de fibrine avec les granules

la fibrine et l’os

osseuses est authentifié pour la MPM. Un véritable tissage du réti-

(MEB x1600)

culum fibrineux avec le Bio-Oss? est identifié et confirme la spécificité de cette matrice.

Ainsi, à l’observation en MEB, la MPM, possédant les mêmes éléments fibrillaires et cellulaires que le PRF, s’articule autour de réseaux interconnectés emprisonnant de manière uniforme et proportionnée les particules d’os. Cette caractéristique renforce la conservation de sa structure et aussi sa facilité d’utilisation, que ce soit d’un point de vue théorique ou pratique.

Conclusion

Figure 23 : agré-

La Matrice Plasmatique Minéralisée est une nouveauté. Elle est

gats plaquettaires

macroscopiquement un composé homogène. Son histologie révèle

fusionnés avec le réseau de fibrine

cette uniformité. Mais surtout la Microscopie Electronique à

et l’os(A) (MEB

Balayage met en évidence cette cohésion harmonieuse et l’intrica-

x2000)

tion équilibrée du réseau de fibrine avec les particules minérales.

Cette homogénéité a pour conséquence une préservation de sa structure et fait de la MPM un mélange plus pertinent d’un point de vue microscopique, macroscopique et technique.

Du fait de sa stabilité et de sa cohésion globale, ses applications en terme de geste chirurgical, que ce soit dans le modelage, la manipulation ou le positionnement du greffon, mais également en terme de régénération osseuse, paraissent plus que satisfaisantes.

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implantologie

Cette matrice est à la fois facile de préparation, d’utilisation et

logical characterization of platelet-rich plasma gel. Clinical Oral

d’intégration.

Implants Research. Décembre 2006 ; 17(6):687-93.

La réalisation d’une étude clinique visant à évaluer son efficacité 3. Orsini G, Traini T, Scarano A, Degidi M, Perrotti V, Piccirilli M,

dans les greffes osseuses permet actuellement de suivre l’évolution

Piattelli A.Maxillary Sinus Augmentation with Bio-Oss particles : A

de son ostéointégration.

Light, Scanning, and Transmission Electron Microscopy Study in

Les indications de ce composé aux atouts notables semblant super-

Man. Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied

posables à celles du PRF associé à une greffe osseuse, la MPM doit

Biomaterials. Juillet 2005 ; 74B:448-457.

permettre le remplacement du PRF dans la chirurgie implantaire quotidienne.

4. Périssé J. Du PRF et PRP vers les Matrices Plasmatiques

Un nouveau système d’alliance entre le plasma et l’os est aujour-

Minéralisées (MPM) en implantologie. Implantologie. Mai 2011 ; 63-69.

d’hui créé. La création d’une matrice plasmatique minéralisée avec de l’os humain est également envisageable en l’associant à un

5. Rey G, Caccianiga G, Gouvernet M. Lasers + biomatériaux +

broyat de greffe autologue.

PRF Une nouvelle approche pour la réussite des augmentations de volume osseux. La lettre de la Stomatologie. Novembre 2010 ; 48:4-33.

B IBLIOGRAPHIE

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2. Fernández-Barbero JE, Galindo-Moreno P, Avila-Ortiz G, Caba O, Sánchez-Fernández E, Wang HL. Flow cytometric and morpho-

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