Utilisation des cellules souches mésenchymateuses autologues dans les greffes osseuses pour l’élévat

implantologie

Utilisation des cellules souches mésenchymateuses autologues dans les greffes osseuses pour l’élévation du plancher sous sinusien Autologous mesenchymal stem cells in maxillary sinus floor elevation DISS Antoine1, PIKOS Michael2, GHANAATI Shahram3, CHOUKROUN Joseph4 BIRAULT Laurine5, CHENAITIA Hichem6 1.

2.

3.

4.

5.

6.

Docteur en Chirurgie Dentaire, Docteur ès Sciences, Ancien Interne des Hôpitaux de Nice, Exercice privé à Nice.

Chirurgien oral, Pikos Institute, Palm Harbor FL, USA Chirurgien maxillo-facial, University of Frankfurt, FORM Lab, Francfort, Germany Docteur en médecine, Centre Anti-Douleur, Nice, France.

Docteur en Chirurgie Dentaire, Exercice privé à Nice Docteur en médecine, Centre d’imagerie et de thérapeutique de l’appareil locomoteur, Nice, France

A. R ÉSUMÉ

ou per-implantaires ont été proposées. Parmi ces techniques, les greffes osseuses autogènes constituent, depuis plusieurs années, le

Nous proposons dans cette étude de cas clinique, une double

« gold standard » pour leurs propriétés biologiques, immunolo-

reconstruction maxillaire par élévation de la membrane sinusienne

giques et mécaniques. Toutefois, d’autres procédures alternatives, et

au moyen d’une greffe de cellules souches mésenchymateuses auto-

notamment l’utilisation de biomatériaux présentent les avantages

logues. Ce choix de greffer uniquement des cellules mésenchyma-

d’être localisées, relativement peu traumatiques et moins morbides.

teuses a pour objectif de montrer leur potentiel pour la régénération

Au cours des dernières décennies, la compréhension des méca-

osseuse. Certes, ce type de reconstruction comme le soulevé sinu-

nismes biochimiques qui régissent les interactions des cellules

sien, peut faire appel à d’autres techniques ou à l’utilisation de bio-

osseuses et de leur environnement ont permis d’ouvrir un nouveau

matériaux. Cependant, Il nous a semblé intéressant d’explorer une

champ d’application clinique : l’ingénierie tissulaire. L’ingénierie

nouvelle approche, plus biologique faisant appel aux potentialités

tissulaire repose sur les principes biocellulaires, le développement

du patient et qui pourrait déboucher sur une utilisation plus fré-

biologique et la science des biomatériaux (Hynes et coll., 2012).

quente et plus systématisée dans le cadre de réhabilitations plus dif-

Son objectif est de regrouper les cellules et les facteurs de régula-

ficiles ou complexes.

tions appropriés pour permettre des régénérations tissulaires (Hynes et coll., 2012). L’ingénierie tissulaire est construite autour

B. I NTRODUCTION

d’une triade élémentaire (Langer et Vacanti, 1993), ou le rôle de chaque élément de base est interconnecté et bien défini (Benatti et

Le traitement des résorptions osseuses alvéolaires au niveau des

coll, 2007) :

régions maxillaires postérieures est l’un des défis majeur en implantologie orale. L’insuffisance d’os résiduel (diminution de la densité

- La matrice extra-cellulaire, qui va jouer un rôle dans la rétention

de l’os trabéculaire et amincissement de la corticale osseuse) et une

cellulaire et la détermination morphologique

cicatrisation déficiente sont des situations cliniques défavorables

- La présence de facteurs de croissance permet de modifier l’activité

auxquelles les chirurgiens-dentistes ou les chirurgiens oraux sont

cellulaire, fournit un stimulus aux cellules pour les différencier et

fréquemment confrontés. Dans le but de faciliter la pose d’implants

favorise le développement tissulaire,

dentaires, de nombreuses techniques d’augmentation osseuse pré

L S

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(...)

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français). L'Ostéotenseur est un dispositif médical de classe I. Les produits Victory ne sont pas pris en charge par la CPAM. Lire attentivement la notice avant toute utilisation d'un produit Victory. Mars 2013.

implantologie

- Une population de cellules souches multipotentes (ou pluripotentes) qui fournissent la matière première pour le développement et la régénération du tissu.

- Les cellules souches hématopoïétiques se trouvent dans la moelle osseuse et le sang des adultes ainsi que dans le sang du cordon ombilical.

C. L ES

CELLULES SOUCHES MÉSENCHYMA -

TEUSES Figure 1 : Panoramique initiale

Une cellule souche est une cellule caractérisée par ses capacités d’auto renouvellement, de différenciation et de prolifération. Elle possède des capacités de multiplication d’un côté pour produire d’autres cellules souches et de différenciation pour engendrer des cellules spécialisées constituant les différents tissus de l’organisme.

On distingue plusieurs types de cellules souches, notamment les cellules souches embryonnaires (Thomson et coll., 1998) qui sont considérées comme des cellules totipotentes car elles ont la capacité de conduire à la formation de tous les tissus de l’organisme (endoderme, mésoderme et ectoderme) (Smith 2006). Mais leur utilisation est limitée par les difficultés d’isolement et des considérations éthiques.

Les cellules souches mésenchymateuses sont des cellules souches adultes multipotentes capables de donner naissance à des tissus

Figure 2 : Cone beam initial

d’origine mésodermiques tels que localement la dentine, l’os et le ligament parodontal (Caplan 1991) et plus généralement le cartilage, les muscles, les ligaments, les tendons et le tissus adipeux (Owen & Friedenstein, 1998 ; Pittenger et coll, 1999 ; Yamada et coll, 2004). Elles sont présentes dans la moelle osseuse et peuvent être prélevées dans l’aile iliaque ou sous le plateau tibial.

L’adjonction de ces cellules souches mésenchymateuses dans la régénération osseuse est un concept des plus prometteurs car elles pourraient permettre de réduire la morbidité des greffes autogènes Figure 3 : Trocard pour pénétration tibiale

ainsi que l’immunogénicité des greffes allogéniques (Vacant et coll, 1988). Et de nombreuse études ont montrées que les cellules souches mésenchymateuses permettaient d’améliorer la régénération osseuse, de réduire le temps de cicatrisation et d’augmenter le gain osseux (Rickert et coll, 2011 ; Aquino et coll, 2009) et plus particulièrement dans des procédures chirurgicales déjà bien établies telles que la Régénération Osseuse Guidée ou l’élévation du plancher sinusien (Aghaloo et coll 2007).

L’objectif de cet article est de décrire un cas clinique d’utilisation de

Figure 4 : Trocard en place.

cellules souches mésenchymateuses autologues associé à une gel de

Le prélèvement et la préparation des cellules souches mésenchyma-

fibrine enrichi en plaquette comme biomatériau de comblement

teuses autologues et du plasma riche en plaquettes et fibrine ainsi

pour une élévation du plancher sous sinusienne par abord latéral.

que les prélèvements sanguins et centrifugations sont réalisés dans la salle d’intervention. Les cellules ne sont pas stockées dans une

D. C AS

banque ni mis en culture.

CLINIQUE

Chez une patiente de 69 ans, sans pathologie ni traitement médi-

a) La technique de prélèvement des cellules mésenchymateuses

camenteux, présentant un édentement complet maxillaire (Figure 1

provenant de la moelle osseuse du tibia, qui est réalisée par un

et 2), il est décidé de réaliser la pose au niveau maxillaire de 6

médecin spécialiste, est assez simple et peu invasive : anesthésie

implants associée à 2 comblements sinusiens (la mise en charge

locale en regard de la tubérosité tibiale, préparation cutanée

immédiate sera réalisée sur les 4 implants antérieurs par un bridge

préopératoire et antisepsie cutané locale, prélèvement avec un trocart intra

fixe provisoire).

osseux introduit dans l’épiphyse tibiale figure 3 et 4 ,

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(...)

implantologie

Figure 5 : Aspiration de la moelle osseuse

Figure 9 : Le gel est obtenu en ajoutant de chlorure de calcium. Il est prêt à être greffé dans le sinus

d) Elévation sous sinusienne : La hauteur sous sinusienne est de l’ordre de 2 mm. Un volet osseux est individualisé à l’aide d’une fraise en zircone montée sur pièce à main. Le volet est retiré puis la

Figure 6 : Fin de prélèvement

membrane sinusienne est décollée délicatement sans perforation.

prél è vement de 8 ml de moelle osseuse figure 5 et 6 dans un tube

Les forages sont réalisés et 6 implants Astra Tech Osseospeed

de prélèvement sanguin contenant un anticoagulant type ACD

(Dentsply Implants) sont positionnés (Figure 10). Les piliers prothé-

(Acide Citrate Dextrose), puis centrifugation à température

tiques sont vissés dans les connectiques. L’espace délimité sous la

ambiante. Récupération du surnageant comprenant le plasma et

membrane sinusienne est comblé à l’aide du gel obtenu contenant

cellules souches, ce qui représente un volume de 2 à 3cc. Figure 7

les cellules souches mésenchymateuses autologues (Figure 11).

Celle-ci est placée avant et après la mise en place des implants (Figure 12). Le volet osseux est ensuite repositionné (Figure 13). Un cone beam de contrôle permet de se rendre compte du volume obtenu immédiatement après le comblement (Figure 14). Les étapes prothétiques (empreinte implantaire et enregistrement des rapports intermaxillaires sont réalisés). A 48 heures postopératoires le bridge est vissé. A 6 mois postopératoires le bridge définitif céramo-métallique transvissé est réalisé (Figure 15,16 et 17). Les implants postérieurs parfaitement intégrés sont mis en charge par ce bridge. Un cone beam de contrôle à 3 mois est réalisé (Figure 18), il objective la minéralisation de la matrice de fibrine et la régé-

Figure 7 : Tube après centrifugation. Le surnageant contient les cellules souches concentrées

nération osseuse. On note aussi une contraction de son volume jusqu’à l’apex des implants.

b) Préparation du plasma riche en plaquettes (PRP) : prélèvement sanguin classique sur une veine du pli du coude de 8 ml de sang dans un tube de prélèvement sanguin contenant un anticoagulant type ACD (Acide Citrate Dextrose), puis centrifugation à température ambiante, séparation du plasma avec les plaquettes et des globules rouges, puis récupération uniquement du surnageant comprenant le plasma et les plaquettes, et qui représente un volume de 2 à 3cc. Figure 8

Figure 10 : Pose de 6 implants avec 2 comblements de sinus simultané Figure 8 : Récupération du PRP

c) Ensuite mélange des 2 solutions dans une cupule stérile. Après l’élévation sinusienne, activation par chlorure de calcium 10% et transformation de la solution mélangée en gel. Figure 9

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(...)

implantologie

Figure 15: Contrôle clinique à 6 mois Figure 11 : Matrice de fibrine contant les cellules souches

Figure 16 : Bridge transvissé céramométallique

Figure 12: Comblement uniquement réalisé avec la matrice de fibrine et les cellules souches

Figure 17 : Radiographie de contrôle

Figure 13: Repositionnement du volet osseux Figure 18 : Cone beam de contrôle à 3 mois

E. D ISCUSSION La littérature actuelle attribue de nombreuses indications à l’utilisation des cellules souches dans le domaine de l’implantologie et plus précisément dans la régénération osseuse. En effet, Rickers D. et coll ont réalisés chez 12 patients des greffes d’élévation sinusale bilatérales selon le concept du « split-mouth » en utilisant, d’un côté, une association de substitut osseux d’origine bovine (BioOss) et de cellules souche mésenchymateuses récoltées à partir de la crête iliaque postérieure, tandis que le BioOss a été mélangé avec de l’os autogène prélevé à partir de la zone rétromolaire pour être appliqué du coté controlatéral. Après trois mois de cicatrisation

Figure 14: Cone beam post-opératoire : mise en évidence du volume de fibrine

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implantologie

osseuse, des biopsies ont été réalisées au niveau des futurs sites

cette technique sera proposée dans le futur dans les grandes réha-

implantaires. Les résultats de cette étude ont mis en évidence une

bilitations maxillaires et mandibulaires, en appoint des techniques

formation osseuse supérieure avec du BioOss combiné aux cellules

de régénération osseuse déjà éprouvées.

souches, même si l’association du BioOss avec de l’os autogène

La simplicité et l’efficacité de cette technique permettront dans le

permet également d’induire une quantité suffisante d’os pour la

futur de reconstruire des défauts osseux majeurs en y apportant

mise en place d’implants stables. Ils en arrivent donc à la conclu-

plus de prédictibilité. Les indications, les protocoles et leurs utilisa-

sion que l’utilisation de cellules souches mésenchymateuses associé

tions avec des adjuvants comme par exemple le PRF demandent à

au BioOss pourrait être une bonne alternative à l’utilisation des

être plus amplement étudiés.

greffes autogènes dans les comblements sinusiens. Des résultats favorables ont également été obtenus par Yamada Y. et coll qui utilisent les cellules souches mésenchymateuses associées au PRP en

Conflits d’intérêt Aucun conflit d’intérêt n’est à déclarer.

solution injectable, dans des augmentations sinusiennes selon la technique de Summers, réalisée simultanément à la pose des implants. Cette étude a été réalisée sur 23 patients et a obtenue des

B IBLIOGRAPHIE

différences significatives entre les valeurs de volume osseux préopératoire et post-opératoire avec une augmentation moyenne de

Aghaloo TL, Moy PK. Which hard tissue augmentation techniques

6,1 mm. Cette technique permet donc d’obtenir une formation osseuse prévisible et suffisante en utilisant une technique de méde-

are the most successful in furnishing bony support for implant

cine régénérative peu invasive. Meijer et coll, ont évalué l’intérêt

place- ment? Int J Oral Maxillofac Implants. 2007;22 Suppl:49-70.

des cellules souches combiné au PRP dans la régénération des

Aquino R, De Rosa A, Lanza V, Tirino V, Laino L, Graziano A y

défects osseux alvéolaires. A l’aide d’une étude réalisée sur 6

cols. Human mandible bone defect repair by the grafting of dental

patients et après 6 mois de cicatrisation osseuse, l’analyse radio-

pulp stem/progenitor cells and collagen sponge biocomplexes. Eur

graphique des sites traités révèle de meilleurs résultats dans le

Cell Mater. 2009;18:75-83

groupe d’étude et l’analyse histologique à mis en évidence un os bien vascularisé avec une architecture lamellaire bien établie alors

Benatti BB, Silvério KG, Casati MZ, Sallum EA, Nociti FH Jr.

que les sites témoins étaient encore immatures et composés d’os

Physiological features of periodontal regeneration and approaches

fibreux. L’utilisation des cellules souches a donc permis d’obtenir

for periodontal tissue engineering utilizing periodontal ligament

une régénération osseuse plus rapidement et de meilleur qualité

cells.

que dans les groupes témoins.

JHYPERLINK

“https://cisr-ssl-vpn2.univ-

lyon1.fr/+CSCO+10756767633A2F2F6A6A6A2E61706F762E6

Kinoshita et al. ont étudié l’effet des cellules souches et du PRP sur

1797A2E6176752E746269++/pubmed?term=Physiological%20fe

la formation osseuse dans les techniques de distraction alvéolaire

atures%20of%20periodontal%20regeneration%20and%20approch

chez 12 lapins. Une étude radiologique et morphométrique a été

es” Biosci Bioeng. 2007 ; 103(1) : 1-6.

effectuée à 2, 3 et 4 semaines après la distraction. De meilleurs résultats ont été obtenus lorsque l’écartement a été infiltré par les

Caplan AI. Mesenchymal stem cells. J Orthop Res. 1991;9:641-50

cellules souche et le PRP qu’avec du sérum physiologique ou du PRP

Diss A, Dohan DM, Mouhyi J, Mahler P. Osteotome sinus floor ele-

seul. Les cellules souches mésenchymateuses associée au PRP comme échafaudage ont donc déjà fait leurs preuves dans de nom-

vation using Choukroun’s platelet-rich fibrin as grafting material: a

breuses indications et permettent d’améliorer les résultats obtenus

1-year prospective pilot study with microthreaded implants. Oral

dans les différentes techniques de régénérations osseuses.

Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod. 2008 May;105(5):572-9.

Des résultats similaires ont déjà été obtenus avec l’utilisation du PRF ou de la fibrine dans la reconstruction de défauts osseux. En effet

Hynes K, Menicanin D, Gronthos S, Bartold PM. Clinical utility of

de nombreuses publications font part de l’intérêt qu’apporte le PRF

stem cells for periodontal regeneration. Periodontol 2000. 2012 ;

en termes de cicatrisation osseuse notamment lorsqu’il est utilisé

59(1) : 203-27.

seul, sans matériau dans des comblements de sinus par abord crestal (Diss et coll. 2008) ou latéral (Simonpieri et coll. 2011). Il serait

Kinoshita K, Hibi H, Yamada Y, Ueda M. Promoted new bone for-

donc intéressant d’étudier plus amplement les résultats qui pour-

mation in maxillary distraction osteogenesis using a tissue-enginee-

raient être obtenus par l’association des cellules souches et du PRF

red osteogenic material. J Craniofac Surg. 2008;19:80-7.

dans les techniques de régénération osseuse à visée implantaire.

Langer R, Vacanti JP. Tissue engineering. Science. 1993 May 14 ; 260(5110) : 920-6

F. C ONCLUSION

Meijer GJ, de Bruijn JD, Koole R, van Blitterswijk CA. Cell based

Les cellules souches mésenchymateuses autologues ont prouvé leur

bone

potentialité à stimuler la croissance osseuse dans des conditions diftique dans les techniques de régénération osseuse. Il est certain que N°65 - mars 2015

engineering

in

jaw

defects.

Biomaterials.

2008;29:3053- 61.

ficiles. Leur utilisation parait constituer un nouvel arsenal thérapeu-

L S

tissue

Owen, M. & Friedenstein, A.J. (1998) Stromal stem cells: marrow 20

(...)

implantologie

derived osteogenic precursors. Ciba Foundation Symposium 136:

Smith A (2006) A glossary for stem-cell biology. Nature.

42–60.

441:1060.

Pittenger, M.F., Mackay, A.M., Beck, C.B., Jaiswal, R.K., Douglas,

Thomson JA, Itskovitz-Eldor J, Shapiro SS, Waknitz MA, Swiergiel

R., Mosca, J.D., Moorman, M.A., Simonetti, D.W., Craig, S. &

JJ, Marshall VS y cols. Embryonic stem cell lines derived from

Marshak, D.R. (1999) Multilineage potential of adult human

human blastocysts. Science. 1998;282:1145-7.

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using bioabsorbable artif- ical polymers as matrices. Journal of

bovine bone mine- ral combined with either autogenous

Pediatric Surgery 23: 3–9.

bone or autogenous stem cells: a prospective randomized

Yamada Y, Nakamura S, Ueda M, Ito K. Osteotome technique

clinical trial. Clin Oral Implants Res. 2011;22:251-8.

with injectable tissue-engineered bone and immediate implant

Rickert D, Sauerbier S, Nagursky H, Menne D, Vissink A,

placement by cell therapy._Clin. Oral Imp. Res. 24, 2013,

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mineral combined with either autogenous bone or autogenous stem

Yamada, Y., Ueda, M., Naiki, T., Takahashi, M., Hata, K. &

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Simonpieri A, Choukroun J, Del Corso M, Sammartino G, Dohan

engineered bone regeneration-. Tissue engineering 10: 955–964.

Ehrenfest DM. Simultaneous sinus-lift and implantation using microthreaded implants and leukocyte- and platelet-rich fibrin as sole grafting material: a six-year experience. Implant Dent.

2011 Feb;20(1):2-12.

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