· Les biofilms bactériens peuvent être définis comme une matrice entourée de populations...

Département de parodontologie Dr MICHEL Faculté de chirurgie dentaire de Rennes

2, Avenue du Pr Léon Bernard 35043. Rennes Cedex

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Le biofilm, données actuelles

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Y. STANDLY, M.G. POBLETE-MICHEL, J.F. MICHEL

INTRODUCTION

Au 17ème

siècle Antonie Von Leeuwenhoeke observait pour la première fois la plaque

dentaire à l’aide d’un simple microscopecelui-ci reportait la présence d’« animalcules » aussi

nombreux que variés (Marsh et coll. 1999b). En 1996 Bill Keevil et ses collègues du centre

d’application et de recherche en microbiologie de Porton Down (USA) comparaient le biofilm

à une grande ville la nuit avec ses immenses gratte-ciel (Coaghlan 1996). Ainsi les récentes

avancées scientifiques dans le domaine de la microbiologie orale bouleversent la vision

traditionnelle de la plaque dentaire que pouvaient avoir les chirurgiens-dentistes. L’évolution

des concepts nous amènera à redéfinir la plaque dentaire en tant que biofilm. Nous décrirons

sa composition chez le patient sain ainsi que les différentes étapes de sa formation qui sont

des pré-requis indispensables à la compréhension des problèmes posés. Enfin nous

présenterons les résultats de notre étude portant sur l’analyse au microscope électronique à

balayage du biofilm après un traitement ultrasonique.



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ÉTAT DE LA QUESTION

1. DEFINITION

1.1 - RAPPELS HISTORIQUES

1.1.1 - De la plaque au biofilm

G.V.Black a été le premier en odontologie en 1898 à utiliser le terme de plaque dentaire pour

décrire la masse microbienne recouvrant les lésions carieuses (Ramfjord et coll. 1993).

La plaque dentaire constitue un dépôt mou adhérent tenace terne et de couleur blanc

jaunâtre ; on le trouve à la surface des dents et des matériaux dentaires. Ce dépôt se forme en

quelques heures et ne peut être éliminé par un jet d’eau sous pression ceci différencie la

plaque dentaire de la materia alba constituée de débris alimentaires de leucocytes en voie de

désintégration de cellules épithéliales desquamées et de micro-organismes (Mouton et coll.

1994) et (Pawlak et coll. 1988). Il faut aussi différencier la plaque dentaire du tartre qui est un

dépôt durci formé par la minéralisation de la plaque ; ce dépôt est généralement recouvert par

une couche de plaque non minéralisée (Carranza et coll. 1996).

On note une évolution du concept de la plaque dentaire en effet il y a encore 10 ans la

plaque dentaire était définie comme une simple accumulation sans structure apparente de

cellules bactériennes sur une surface. Aujourd’hui avec l’apparition de nouveaux

microscopes ne nécessitant pas de procédé préalable de déshydratation on visualise une

structure dans l’accumulation microbienne de la plaque dentaire (Conférence Paris).

De nombreuses études ont démontré que la plaque dentaire présentait toutes les

caractéristiques d’un biofilm (Darveau et coll. 1997). Les biofilms bactériens peuvent être

définis comme une matrice entourée de populations bactériennes adhérentes entre elles et/ou à

des surfaces ou interfaces. Ces organismes s’installent et recherchent la sécurité et le confort

en adhérant aux surfaces disponibles et forment des biofilms dans pratiquement tous les

systèmes aquatiques (Costerton et coll. 1995b). On peut donc définir la plaque dentaire

comme une accumulation hétérogène adhérente à la surface des dents ou située dans l’espace

gingivo-dentaire ; celle-ci s’accumule aussi sur les différents matériaux de restauration



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dentaire ainsi que sur les prothèses. Elle est composée d’une communauté microbienne riche

en bactéries aérobies et anaérobies enrobées dans une matrice intercellulaire de polymères

d’origine microbienne et salivaire (Mouton et coll. 1994).

L’origine de la plaque son développement sa constitution et son adaptation aux conditions

environnementales sont gouvernées par un équilibre dynamique en constante variation entre

le microbiota oral et les multiples facteurs qui modifient la composition microbienne

(Listgarden 1994). Ainsi le biofilm dentaire apparaît comme une véritable unité écologique

hautement organisée et non plus comme une simple accumulation de bactéries (Ramfjord et

coll. 1993).

1.1.2 - Difficultés de l’étude du biofilm dentaire et les solutions apportées

La microscopie électronique a longtemps été la méthode de choix pour l’étude de la

composition et de la structure du biofilm dentaire. Cependant la déshydratation nécessaire à

l’observation des échantillons de plaque entraîne des déformations et parfois la destruction de

la structure du biofilm. Avec l’arrivée du microscope laser à balayage confocal (CSLM) le

biofilm dentaire peut désormais être étudié dans son état naturel d’hydratation ; par

conséquent on ne rencontre plus de problèmes de déshydratation de fixation et de coloration

des échantillons. De plus à partir d’images en coupe intégrées et réassemblées par un logiciel

informatique, ce microscope peut fournir des images tridimensionnelles de biofilms dentaires

vivants. L’utilisation de sondes spécifiques fluorescentes rend aussi possible l’identification

des composants de la matrice ainsi que les bactéries présentes dans celle-ci (Wood et coll.

2000). Ainsi on peut visualiser par des méthodes non-invasives les microstructures et étudier

les phénomènes physiologiques et biochimiques qui ont lieu en profondeur dans le biofilm

(Singleton et coll. 1997). Le CLSM permet aussi grâce à sa haute résolution l’introduction de

sondes physiques dans des sites précis à l’intérieur même de l’architecture du biofilm ce qui

permet l’obtention directe de données physiques et chimiques sans extrapolation (Costerton et

coll. 1994).

Les difficultés des études réalisées in vivo ont conduit à la réalisation au laboratoire de

systèmes modélisant le biofilm dentaire. Ces modèles sont plus facilement contrôlables et

sont utilisés pour expliquer et prévoir le comportement du biofilm dentaire dans son

écosystème naturel (Bradshaw et coll. 1996). Toutefois il existe de nombreuses difficultés

inhérentes à la modélisation du biofilm dentaire qui est hétérogène et variable. De plus il



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semble difficile de reproduire exactement les conditions écologiques rencontrées in vitro ce

qui pousse les scientifiques à simplifier et donc à limiter les différents paramètres des

systèmes de modélisation de façon à obtenir des résultats exploitables (Sissons 1997).

Certains chercheurs ont même mis au point des modèles mathématiques qui sont des

simplifications de phénomènes réels qui peuvent exister dans le biofilm et dont les propriétés

caractéristiques sont traduites sous forme d’équations mathématiques.

La science ne peut se passer de ces différentes approches aussi diverses et réductrices soient-

elles car elles apportent chacune leur lot de connaissances même si le choix des différentes

investigations reflètent naturellement les perspectives du chercheur (Wimpenny 1997).

Ainsi le microscope à lumière confocale a profondément modifié la vision que pouvaient

avoir les microbiologistes du biofilm dentaire ce qui a pour conséquence l’élaboration de

nouveaux concepts qui révolutionnent la perception traditionnelle que l’on pouvait avoir il y a

encore 10 ans.

1.2 - NOUVEAUX CONCEPTS

1.2.1 - Systèmes circulatoires

Le biofilm est constitué de microcolonies de cellules enveloppées dans une matrice dense

d’exopolysaccharides ouverte à certains endroits par des ponts à eau. Le fluide de l’interface

formée par la masse du biofilm et l’eau pénètre ce système de ponts et se déplace selon un

flux à convection. Des perles de polystyrène (03 microns) peuvent se déplacer rapidement et

sans à coup à l’intérieur des différentes ramifications qui ne constituent donc pas une barrière

à leur passage. Il n’est pas évident que ces canalisations d’eau se ramifient dans toute la

profondeur du biofilm dentaire (Costerton et coll. 1997).

De plus ce réseau de canaux à eau délivre des nutriments aux habitants des colonies et permet

l’élimination des déchets métaboliques (Darveau et coll. 1997). Ces canaux aqueux

permettent également des échanges et des communications intercellulaires (Barbieri 2000) ce

qui conduit à une organisation spatiale particulière des différentes espèces bactériennes les

unes par rapport aux autres à l’intérieur du biofilm. Une des conséquences de cette répartition

dans l’espace est le développement de dépendances entre les différentes espèces bactériennes

(Gilbert et coll. 1997). Les ponts à eau participent aussi au transport de l’oxygène dans les



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régions profondes du biofilm. Toutefois les limitations de la diffusion et la consommation

d’oxygène engendrent un épuisement de l’oxygène au centre des microcolonies ce qui

permet d’expliquer à cet endroit, l’existence et l’activité physiologique de bactéries

anaérobies facultatives ( Veno Poulsen 1999) et (Costerton et coll. 1994).

Auschill et coll. (2001) ont démontré que la plupart de la flore bactérienne vivante était

localisée autour et au-dessus des canaux aqueux.

1.2.2 - Différences entre cellules du biofilm et cellules planctoniques

Les bactéries peuvent adopter deux modes de vie radicalement différents soit celui à l’état

planctonique dans lequel les organismes isolés flottent dans le milieu buccal soit dans un

biofilm où les bactéries attachées à une surface dentaire vivent en communauté. Les cellules

planctoniques deviennent sessiles quand les nutriments commencent à être limités c’est alors

qu’elles adhèrent à une surface et changent leur phénotype ceci les différencie de leurs

homologues planctoniques (Veno Poulsen 1999). L’étude de l’expression des gènes

bactériens a montré que 40% des protéines exprimées par les bactéries dans le biofilm

pouvaient être différentes de celles trouvées dans les cellules planctoniques (Potera 1999).

Certains auteurs ont également observé que les modes de croissance entre ces deux formes

phénotypiques étaient différents (Loo et coll. 2000). Ainsi le simple fait d’adhérer à une

surface va changer le phénotype bactérien, ce qui différencie cette bactérie des autres micro-

organismes de la même espèce flottant dans la salive. Cette différenciation cellulaire met

probablement en jeu le déclenchement de contacts sensitifs à la surface cellulaire induisant

l’expression de certains gènes (Marsh et coll. 1999b).

On sait que les relations entre cellules planctoniques sont essentiellement transitoires alors

que dans le biofilm dentaire les bactéries vivent dans des communautés microbiennes dans

lesquelles les nutriments disponibles et les produits terminaux dépendent de l’activité

métabolique des cellules voisines et de la diffusion à travers le biofilm. Ainsi on assiste à

l’apparition de différents processus de coopération bactérienne, ce qui permet d’affirmer que

la physiologie bactérienne à l’intérieur du biofilm dentaire est profondément différente de

celle rencontrée chez les bactéries planctoniques.

Le biofilm dentaire contribue également à la stabilité et à la continuité bactérienne au sein de

cet écosystème car les micro-organismes vivant à l’intérieur du biofilm sont résistants aux

agents anti-microbiens alors que les bactéries planctoniques sont extrêmement sensibles à ces



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différents agents (Costerton et coll. 1994). En conséquence on peut affirmer que les bactéries

vivant dans le biofilm dentaire ont un comportement différent car elles possèdent de

nombreuses propriétés qui ne sont pas exprimées chez leurs homologues flottant dans la

salive (Marsh et coll. 1999a).

1.2.3 - Communications inter-celullaires

A l’intérieur des microcolonies les communications inter-cellulaires notamment par

l’intermédiaire de « quorum sensing » jouent un rôle capital dans la formation du biofilm

dentaire. En effet ce type d’échange permet la régulation de l’expression de nombreux gènes

en fonction de la densité cellulaire (Liljemark et coll. 1997). Quand une densité bactérienne

critique est atteinte lors de la formation du biofilm on assiste à une réduction de la croissance

de celui-ci. Les bactéries sont ainsi capables de communiquer et de répondre à leurs voisines

grâce à des molécules effectrices généralement des peptides qui diffusent telles que les

«homosérine lactone » émises par les gram - (Davies et coll. 1998). L’homosérine lactone

peut aussi être sécrétée par une bactérie qui adhère à une surface ce qui stimule d’autres

bactéries à se joindre à la communauté (DuPont et coll. 1997). Ces différents échanges sont

favorisés par l’existence des canaux aqueux qui facilitent le transfert de l’information

(Barbieri 2000).

A côté de cette capacité à connaître les densités cellulaires qui les entourent les bactéries ont

le pouvoir de se transmettre leurs propres gènes à l’intérieur du biofilm dentaire (Conférence

de Paris). Li et coll. (2001) ont démontré que la vie à l’intérieur du biofilm dentaire augmente

la capacité de S. mutans à transporter et à intégrer de l’ADN étranger.

1.2.4 - Structure du biofilm

1.2.4.1 - Etude au microscope électronique

L’observation au microscope électronique a d’abord permis de distinguer des régions

hétérogènes et des régions plus homogènes. Les zones hétérogènes sont souvent constituées

de bactéries érigées en palissades où des filaments et des chaînes de coques sont alignés



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parallèlement à angle droit par rapport à la surface de l’émail (Photo suivante de Mouton et

coll.1994).

Les zones plus homogènes sont semblables à des colonies bactériennes et on y remarque une

stratification horizontale (Mouton et coll. 1994)

Dans la plaque jeune on n’observe souvent que quelques couches cellulaires de bactéries dont

la diversité est limitée alors que dans la plaque âgée on a une couche multicellulaire épaisse

composée de bactéries dont la diversité morphologique est importante mais dont la

disposition irrégulière a disparu. On voit parfois des micro-organismes directement en contact

avec la surface de l’émail à la suite de la disparition de la pellicule acquise exogène résultant

d’une action enzymatique (Kandelmann 1989).

1.2.4.2 - Etude au microscope à lumière confocale

1.2.4.2.1 - Les microcolonies

Avec l’avènement du microscope à lumière confocale on découvre que le biofilm dentaire a

une structure en champignon et que son épaisseur peut dépasser 1mm (Conférence de Paris).



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On a donc une structure qui n’est pas compacte mais ouverte à certains endroits qui

constituent l’entrée des canaux aqueux.

Le biofilm est organisé en microcolonies ce qui lui donne des caractéristiques structurales

particulières que Costerton et coll. 1994 ont modélisées dans le schéma suivant.

La microcolonie bactérienne est l’unité structurale et fonctionnelle du biofilm. Ces

microcolonies peuvent être composées de cellules de la même espèce ou bien de cellules

d’espèces différentes mais les microcolonies sont clairement séparées entre elles par la

matrice polysaccharidique (Costerton 1995a). L’étude de la structure du biofilm révèle donc

une structure complexe avec une distribution bactérienne hétérogène.

Les résultats d’études ont montré que la structure du biofilm dentaire n’était pas affectée

significativement par la surface sur laquelle elle se forme que cette surface soit naturelle ou

artificielle (Lindhe 1998).



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1.2.4.2.2 - Les différents gradients et la création d’habitats

A côté de cette hétérogénéité spatiale on observe une hétérogénéité environnementale. Des

sites physiquement très proches l’un de l’autre peuvent ainsi présenter des micro-

environnements très hétérogènes à la surface d’une même dent. Des variations de pH de

température de potentiel d’oxydoréduction de concentration de nutriments essentiels et de

déchets métaboliques toxiques amèneront à la formation de micro-habitats propices à la

croissance de populations microbiennes différentes (Kandelman 1989). On comprend donc

que l’habitat buccal en général soit hétérogène et corresponde en fait à la juxtaposition d’une

multitude de micro-habitats localisés (Kandelman 1989). Ainsi suivant leur localisation

certains micro-organismes peuvent être dépourvus en oxygène en nutriments ou en espace

nécessaire à leur division cellulaire. Les gradients d’oxygène se développent avec son

utilisation rapide par les bactéries aérobies situées à l’interface entre la salive et le biofilm. Le

défaut d’oxygène va conduire à la formation de zones dépourvues en oxygène où les

conditions anaérobies vont prévaloir comme l’illustre le schéma suivant (Veno Poulsen

(1999):

Des sondes chimiques montrent, bien que le biofilm se développe dans un milieu aérobie, que

le centre des microcolonies peut constituer des micro-niches anaérobies (Costerton et coll.

1994).

A côté de ce gradient en oxygène on démontre l’existence d’autres gradients chimiques et

physiques secondaires au métabolisme bactérien (nutriments Eh ph produits métaboliques).

Ces gradients créent ainsi des îlots favorables à la croissance bactérienne (Figure suivante de

Marsh et coll.1995).



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Ces gradients s’expliquent par des variations de substrats et produits bactériens sur des

distances relativement faibles. Ceci aboutit à une organisation spatiale particulière des

colonies bactériennes qui s’installent là où elles seront sures de trouver des nutriments. Ainsi

on assiste à l’élaboration de domaines d’activité métabolique et par conséquent à la création

d’une mosaïque de micro-environnements si on considère l’ensemble des colonies (Marsh et

coll. 1997). Ainsi pour étudier la plaque dentaire il est essentiel de prendre des petits

prélèvements dans des zones que l’on aura définies préalablement (Marsh et coll.1999b).

En conclusion le biofilm dentaire apparaît comme un empilement de colonies bactériennes

séparées par des canaux à eau à l’intérieur d’une matrice extra-cellulaire avec l’existence de

nombreux gradients entre les microcolonies (Pratten et coll. 2000).

2. COMPOSITION

2.1 - FRACTIONS CELLULAIRE ET ACELLULAIRE

2.1.1 - Fraction cellulaire

2.1.1.1 - Bactéries

2.1.1.1.1 - Acquisition de la flore buccale



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2.1.1.1.1.1 - Installation de la flore avant l’éruption des dents

L’enfant naît avec une cavité buccale stérile. Initialement il y a une contamination passive de

la bouche lors de l’accouchement par des bactéries de la flore vaginale. Ensuite la bouche est

contaminée par des bactéries présentes dans la nourriture et le lait elle est aussi contaminée

par la salive des proches de l’enfant (Mouton et coll. 1994).

La bouche se comporte comme un site hautement sélectif pour les micro-organismes on ne

trouve en effet que quelques espèces présentes chez l’adulte. De plus, les bactéries y sont

présentes en faibles quantités. Ces premiers micro-organismes sont appelés espèces

pionnières. L’acquisition de ces nouvelles espèces est limitée par la desquamation des cellules

épithéliales la mastication et le flot salivaire. Les facteurs chimiques tels que le potentiel

d’oxydo-réduction le ph les propriétés antibactériennes de la salive et la limitation de

nourriture agissent comme des barrières chimiques limitant la croissance (Marsh et coll.

1999b).

Les premières espèces prédominantes sont S. salivarius et S. mitis biovar 1 qui manifestent

une affinité particulière pour les cellules épithéliales. Quelques mois après la naissance on

note la présence sur les muqueuses de nombreuses espèces anaérobies à Gram négatif

(Mouton et coll. 1994).

2.1.1.1.1.2 - denture lactéale

Avec l’éruption des dents les populations anaérobies deviennent plus abondantes notamment

dans les sillons gingivo-dentaires qui constituent de nouveaux habitats favorables à leur

croissance. L’incidence des streptocoques du groupe mutans croît avec l’augmentation du

nombre de surfaces dentaires (Mouton et coll. 1994).

2.1.1.1.1.3 - denture mixte

La chute des dents lactéales et l’éruption des dents définitives s’accompagnent de

phénomènes inflammatoires d’effractions gingivales ce qui rappelle les poches parodontales.

Ces nouveaux environnements seraient de nature à favoriser la colonisation par des bactéries à

potentiel pathogène. Avec l’augmentation du nombre de dents et l’apparition des dents



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définitives le nombre d’habitats s’accroît ce qui crée de nouveaux sites permettant le

développement du biofilm dentaire (Mouton et coll. 1994).

2.1.1.1.1.4 - denture permanente

La flore buccale à l’adolescence est proche de celle de l’adulte. La progestérone et l’oestradiol

sont des facteurs de croissance pour la majorité des Bactéroidaceae à pigmentation noire

(BPN) (Marsh et coll. 1999b). La prévalence de Prevotella intermedia Capnocytophaga et

Treponema denticola est élevée chez les enfants à la puberté mais celle de A.

actinomycetemcomitans et de P. gingivalis reste basse.

A l’âge adulte la totalité des facteurs de l’écosystème est mise en place ce qui aboutit à une

grande diversité des espèces (Mouton et coll. 1994).

2.1.1.1.2 - Différentes espèces

2.1.1.1.2.1 - généralités

Le biofilm dentaire est composé de 30 genres de bactéries ce qui représente plus de 500

espèces bactériennes (Xie et coll. 2000). De plus à raison de 108 à 10

9 bactéries par mg on

peut ainsi prélever à l’aide d’une sonde plusieurs millions de bactéries (Mouton et coll.

1994). On est donc en face d’une structure excessivement riche en bactéries.

2.1.1.1.2.2 - les différentes espèces chez l’adulte

2.1.1.1.2.2.1 - biofilm dentaire supra-gingival

La plaque supra-gingivale est dominée par les bactéries Gram positif facultatif spécialement

par les streptocoques et par les actinomyces (Ximenez-Fyvie et coll. 2000) mais elle est aussi

constituée d’une grande variété d’organismes incluant des membres considérés comme étant

anaérobies (Marquis 1995).



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2.1.1.1.2.2.2 - biofilm dentaire sulculaire ou sous-gingival

La flore sub-gingivale associée à une gencive saine est composée principalement des espèces

suivantes : Actinomyces Streptococcus et Veillonella (Ramfjord et coll. 1989). On y trouve

surtout des coques à Gram positif ou à Gram négatif ainsi que des organismes filamenteux.

On retrouve aussi des spirochètes et diverses bactéries flagellées particulièrement à la partie

apicale de la plaque (Kandelman 1989).

Les tableaux de Berenholc (1985) résument la liste des germes les plus souvent rencontrés

dans les biofilms supra et infra-gingival.

Tableau 1.-Biofilm supra-gingival

Coques Gram + Streptocoques sanguis

Streptocoques mitis

Streptocoques mutans

Staphylocoques epidermidis

Peptostreptocoques (

anaérobies )

Bacilles Gram + Actinomyces viscosus

Bacterionema matruchotii

Rothia dentocariosa

Arachnia

Coques Gram - Branhamella (ex Neisseria)

Veillonella (anaérobie)

Bacilles Gram - Bacteroides melaninogenicus

(oralis)

Corrodens

Capnocytophaga (ex. B.

Ochraceus)

Fusobacterium

Leptotrichia

Selenomonas

Wolinella recta



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Spirochètes (quelques-uns près

du sulcus)

Et de nombreux autres germes, en nombre très restreint, sans signification apparente.

Tableau 11-Biofilm sous~gingival

Coques Gram + Streptocoques sanguis

Streptocoques mitis

Enterocoque (Strepto D)

Peptostreptocoques (

anaérobies )

Staphylocoques epidermidis

Coques Gram - Branhamella

Veillonella

Bacilles Gram + Rothia dentocariosa

Actinomyces viscosus

Bacterionema matruchotii

Actinomyces israeli

Actinomyces naeslundi

Arachnia

Leptotrichia

Propionibacterium acnes

Bacilles Gram - Bacteroides melaninogenicus

oralis

Fusobacterium

Selenomonas

Wolinella recta

Spirochètes Tréponèmes dentaires

microdentium

macrodentium

Borrelia vincenti

Et de nombreux autres germes, en nombre très restreint, sans signification apparente.



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2.1.1.1.2.2.3 - les bactéries et les autres différents habitats

La microflore des puits et fissures des faces occlusales des molaires et des prémolaires est

surtout constituée par des bactéries Gram positif et est dominée par les streptocoques. Cette

microflore est moins variée que les autres trouvées sur d’autres sites des surfaces dentaires

(Marsh et coll. 1994). On y trouve des streptocoques sanguis mutans et salivarius ;

Lactobacillus et Veillonella ont également été isolés. Certaines espèces comme Neisseria et

Haemophilius parainfluenzae peuvent aussi être rencontrées (Park et coll. 1994).

Le biofilm inter-dentaire est surtout constitué de streptocoques et de bâtonnets Gram positif

tels que Actinomyces. Quand on compare cette flore à celle rencontrée dans les fissures on

retrouve plus d’espèces anaérobies strictes Gram négatif mais on ne rencontre pas toujours de

spirochètes (Marsh et coll. 1999b).

2.1.1.2 - Les virus

Des micro-organismes non bactériens tels que les virus ont été isolés dans le biofilm dentaire

(Carrenza et coll. 1996). Le virus le plus souvent rencontré dans la cavité buccale est l’Herpès

simplex les types 1 et 2 ont été isolés mais le type 1 est le plus commun. Ce virus peut rester

latent ; il migre alors le long du nerf Trijumeau jusqu’au ganglion où il va rester latent jusqu’à

sa réactivation par les UV ou par le stress.

Le cytomégalovirus est aussi retrouvé chez un grand nombre d’individus il a été détecté dans

la salive chez des patients ne présentant pas de symptôme.

On remarque parfois la présence de coxsackies et d’autres virus suivant la pathologie qu’ils

peuvent induire (Marsh et coll. 1999b).

2.1.1.3 - Les différents parasites

2.1.1.3.1 - Les mycoplasmes

Les mycoplasmes sont des micro-organismes plésiomorphiques qui possèdent une membrane

externe non rigide. M. pneumoniae M. buccale et M. orale ont été isolés du biofilm dentaire.



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Leur rôle n’est pas encore défini et les mycoplasmes oraux n’ont pas encore de classification

valable (Marsh et coll. 1999b).

2.1.1.3.2 - Les protozoaires

Les protozoaires constituent un groupe d’animaux unicellulaires. Entamoeba gingivalis et

Trichromonas tenax ont été isolés ils sont présents dans les bouches saines mais se

développent aussi dans les bouches mal entretenues ; ils jouent un rôle de prédateur dans le

biofilm (Perrin et coll. 1999).

2.1.1.3.3 - Les levures

Un pH de 5 favorise l’apparition des levures. Candida albicans qui est la forme la plus

représentée apparaît comme un commensal buccal. D’autres espèces non identifiées

représentent moins de 1 du total des levures (Perrin et coll. 1999).

La proportion exacte et la signification de cette levure chez un patient sain tout comme chez

un patient malade n’ont pas été éclaircies (Marsh et coll. 1999b).

2.1.1.4 - Les cellules de l’organisme

Quelques cellules de l’hôte apparaissent dans le biofilm dentaire ceux sont des cellules

épithéliales provenant des épithélia buccaux desquamés. On trouve également des cellules

sanguines avec principalement des polynucléaires neutrophiles (Carranza et coll. 1996) et

(Lindhe 1986).



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2.1.2 – Fraction acellulaire

Le matériel présent entre les bactéries dans le biofilm dentaire est appelé matrice inter-

bactérienne. Elle constitue entre 25 et 30 de la masse du biofilm et est composée d’une

partie organique et d’une fraction inorganique. Ses différents constituants proviennent de la

salive du fluide gingival et des différents produits bactériens (Carrenza et coll. 1996) et

(Lindhe 1998). La composante fibrillaire de la matrice provient surtout des diverses structures

extracellulaires qui garnissent la surface de la plupart des bactéries : fimbriae fibrilles

capsules et glycocalyx de structures variées (Mouton et coll. 1994).

2.1.2.1 - Matrice organique

2.1.2.1.1 - Lipides

La petite quantité de lipides présents dans la matrice du biofilm dentaire est jusqu’à présent en

grande partie inconnue. Une partie du contenu lipidique est trouvée dans les vésicules

extracellulaires qui peuvent contenir les endotoxines lipopolysaccharidiques des bactéries

Gram négatif (Lindhe 1998) et (Wilkins 1991). De plus la lyse des bactéries mortes laisse sur

place des constituants membranaires observables sous formes de fragments ou de vésicules

dont le contenu en phospholipides en acides lipotéichoiques et en lipopolysaccharides (LPS)

est élevé (Mouton et coll. 1994).



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2.1.2.1.2 - Glucides

Les hydrates de carbone représentent 20 du poids sec du biofilm dentaire (Perrin et coll.

1999). Les polysaccharides de la matrice sont bien caractérisés ; on sait en effet que les

fructanes et glycanes sont synthétisés par certaines bactéries présentes dans le biofilm à partir

du saccharose ingéré. Les fructanes constituent une réserve d’énergie qui peut être utilisée en

cas d’apport glucidique réduit. Le mutane qui est un glycane dont la dégradation est difficile

agit donc comme le squelette de la matrice à peu près de la même façon que le collagène qui

stabilise la substance intercellulaire du tissu conjonctif (Lindhe 1986). Ces hydrates de

carbone contribuent à l’adhérence des micro-organismes les uns aux autres et à la dent. De

plus ils constituent une réserve d’énergie pour les bactéries du biofilm dentaire (Wilkins

1991).

2.1.2.1.3 - Protéines

La matrice inter-bactérienne est surtout constituée d’osides et de protéines qui constituent la

majeure partie du matériel organique du biofilm (Perrin et coll. 1999). Une partie des

protéines de la matrice est constituée de glycoprotéines salivaires altérées probablement

partiellement dégradées par les micro-organismes qui utilisent la partie glucidique ; d’autres

protéines ont été identifiées comme étant des enzymes salivaires ou bactériens, on rencontre

également des immunoglobulines (Lindhe 1986) et (Kandelman 1989). On y trouve aussi de

l’albumine de la lactoferrine et des lysosymes. De même une grande quantité d’enzymes des

bactéries et de l’hôte peut être détecté (Marsh et coll. 1999b).

2.1.2.2 - Eléments inorganiques

Les concentrations de calcium de phosphore de potassium de magnésium et de fluorure sont

plus importantes dans le biofilm dentaire que dans la salive. On trouve aussi des traces

d’oligo-éléments tels que : le zinc le fer le cuivre le plomb le lithium (Berenholc 1985). Ce

qui atteste la tendance du biofilm à concentrer les éléments inorganiques (Wilkins 1991). Les

ions phosphates et calcium assurent la cohésion du biofilm dentaire et participe à sa



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calcification en tartre. Les oligo-éléments Ag Co Cu F Fe Mg Pb Sn sont des cofacteurs

de nombreuses réactions enzymatiques (Mouton et coll. 1994).

2.2 - EVOLUTION DE LA COMPOSITION

2.2.1 - Du premier au deuxième jour

Les premières bactéries à coloniser les surfaces dentaires sont principalement des cocci Gram

positif et des bâtonnets Gram positif (Ramfjord et coll. 1993). Parmi les streptocoques qui

prédominent au sein de la population bactérienne on remarque Sreptococcus mitis

Streptococcus oralis et Streptococcus sanguis (Listgarten 1994) et (Scheie 1994). Parmi les

espèces pionnières on note également la présence d’actinomyces représenté par A.viscosus et

A. israelii. Les espèces Neisseria Arachnia Propionibacterium et Veillonella sont aussi

retrouvées dans le biofilm (Park et coll. 1994).



20

2.2.2 - Du deuxième au septième jour

Les coques dominent toujours. On peut observer à la surface de leurs colonies un nombre

accru d’organismes en forme de minces bâtonnets. Puis on assiste à l’augmentation du

nombre des organismes filamenteux en même temps que la population se diversifie. On voit

apparaître des fusobactéries ainsi que des bactéries en forme de bâtonnets et de filaments

(Wilkins 1991).

2.2.3 - Du septième au quatorzième jour

A 7 jours dans les conditions expérimentales apparaissent les genres et espèces

Corynebacterium matruchotii Lactobacillus Leptotrichia et les spirochètes (Mouton et coll.

1994). On voit donc apparaître des vibrions et des spirochètes et ceci en même temps que le

nombre de leucocytes augmente. A mesure que le biofilm dentaire mûrit et s’épaissit la

population d’organismes Gram négatif et anérobies s’accroît. Au cours de cette période on

peut observer des signes d’inflammation sur la gencive (Wilkins 1991).

2.2.4 - L’apogée

Les proportions relatives des différents types de bactéries de la flore buccale continuent à se

modifier. Le nombre relatif de cocci Gram positif diminue en raison de l’augmentation du

nombre de bâtonnets Gram positif. Parmi les bactéries Gram négatif le genre Veillonella est

le plus important numériquement alors que les genres Bacteroïdes et Fusobacterium ne

représentent qu’une faible proportion de la flore. Ainsi le milieu se modifie et favorise les

bactéries anaérobies permettant l’apparition d’un nombre croissant de bâtonnets Gram négatif

plus particulièrement dans les couches les plus profondes situées près de la dent (Lindhe

1986).

3-FORMATION

3.1 – DIFFERENTES PHASES



21

Le développement du biofilm dentaire peut être divisé de façon arbitraire en différentes

phases bien que sa formation réponde à un processus dynamique et que l’adhésion la

croissance l’élimination et le réattachement des bactéries soient continus (Marsh et coll.

1999a). Le schéma suivant de Freney et coll. (2000) représente les différentes phases

impliquées dans la formation du biofilm.



22

3.1.1 - Formation de la pellicule acquise exogène (PAE)

La première étape de la formation du biofilm dentaire est la formation de la pellicule acquise

exogène sur les surfaces dentaires par l’adsorption sélective des glycoprotéines salivaires à la

surface de l’hydroxyapatite de l’émail (Bowden et coll. 1998). D’autres constituants comme

les mucines les immunoglobulines (sIgAIgG) des enzymes des agglutinines de haut poids

moléculaire et les lysosymes participent également à la formation de la PAE (Bowden et coll.

1997) et (Mouton et coll. 1994). Ce film va se déposer très rapidement quelques minutes

après un nettoyage prophylactique sur la région de la dent exposée à la salive. L’épaisseur de

ce dépôt acellulaire amicrobien et sans structure varie entre 005 et 1m (Berenholc 1985).

Cette PAE va jouer le rôle de film de conditionnement auquel les bactéries adhèrent par

l’intermédiaire des glycoprotéines salivaires trouvées à sa surface. Des variations minimes

dans sa composition chimique peuvent influencer le type et le nombre de bactéries qui s’y

fixent (Kandelman 1989).

La PAE joue un rôle de protection car elle constitue une barrière faisant obstacle aux acides.

De plus elle contribue à la formation du biofilm dentaire car elle permet la colonisation

bactérienne (Carranza et coll. 1996).

3.1.2 - Phase de transfert

L’étape préliminaire de l’adhésion bactérienne est constituée par le positionnement de la

bactérie à l’interface liquide/solide (Freney et coll. 2000). Ce transport initial des bactéries

vers les surfaces à coloniser peut se produire par le jeu des mouvements browniens par la

sédimentation des bactéries par le flux de la salive ou encore par l’intermédiaire du

mouvement actif de certains microorganismes (Scheie 1994).

3.1.3 - Phase d’adhésion initiale

Busscher et coll. (1995) affirment que l’adhésion microbienne initiale est un facteur

déterminant dans l’intensité de l’adhésion du biofilm à la dent. On distingue deux phases : une

phase réversible à laquelle succède une phase irréversible.



23

3.1.3.1 - Phase réversible

Les bactéries et la surface dentaire portent une charge électrique négative elles tendent donc à

se repousser électrostatiquement. Cependant ces cellules sont aussi sous l’influence de forces

électrodynamiques ou forces de Van der Waals qui sont des forces attractives résultant de la

structure cristalline de l’émail (Quirynen et coll. 1995). Ainsi la résultante de ces deux forces

opposées va maintenir les bactéries à une certaine distance de la dent (Mouton et coll. 1994),

ce qui a pour effet de créer une aire fragile d’attraction qui facilite l’adhésion réversible

(Marsh et coll. 1999b).

3.1.3.2 - Phase irréversible

Les interactions deviennent irréversibles dès lors qu’interviennent les adhésines sur les

surfaces cellulaires auxquelles s’ajoutent les interactions à courte portée (Marsh et coll.

1999b). Les interactions à courte portée font intervenir des liaisons covalentes ioniques ou

des ponts à hydrogène (Quirynen et coll. 1995). Les interactions spécifiques font appels à des

molécules adhésives bactériennes portant le nom d’adhésines (Ellen et coll. 1997). Les

fimbriae le glycocalyx et l’acide lipotéichoïque jouent le rôle de médiateurs bactériens de

l’adhérence car ils favorisent les interactions ligand-récepteur (Mouton et coll. 1994).

Les lectines représentent une des différentes catégories d’adhésines bactériennes souvent

rencontrées elles se fixent de façon spécifique à un récepteur saccharidique. D’autres

adhésines peuvent se lier à des récepteurs protéiques (Quirynen et coll. 1995). Marsh et coll.

(1999b) ont étudié les protéines (PRPs) qui sont des protéines salivaires acides riches en

proline auxquelles se fixent des adhésines. Ces molécules (PRPs) subissent des changements

conformationnels quand elles sont adsorbées à la surface de l’émail. Ces modifications

structurales ont pour effet d’exposer certains segments moléculaires qui n’étaient pas

accessibles quand la (PRPs) était en solution dans la salive. Ces récepteurs cachés qui

deviennent accessibles aux adhésines bactériennes quand ils sont adsorbés à l’émail sont

appelés « cryptitopes ». Ce mécanisme évite l’agrégation bactérienne dans la phase

planctonique ne compromettant pas par conséquent le processus de formation du biofilm

dentaire. Les adhésines qui reconnaissent les cryptitopes fournissent un avantage sélectif aux

microorganismes qui colonisent une dent. Une autre forme d’interaction spécifique est celle



24

de l’enzyme-substrat pour laquelle l’adhésine joue le rôle d’enzyme. Elle va permettre la

synthèse de polymères qui vont favoriser le maintient de la cellule sur la dent. (Mouton et

coll. 1994)

En conclusion ces différentes interactions vont contribuer au tropisme d’un organisme avec

un habitat particulier (Marsh et coll. 1999b).

3.1.4 - Colonisation

Une fois que les bactéries pionnières ont adhéré à la pellicule acquise exogène deux

phénomènes concomitants vont intervenir : la division cellulaire et l’adhésion de nouvelles

bactéries à partir de la phase planctonique.

Contrairement aux premières suppositions qui affirmaient que la croissance du biofilm se

faisait par l’adhésion de nouvelles bactéries sur les bactéries pionnières il est maintenant

démontré que le biofilm s’épaissit d’abord grâce à la division des bactéries pionnières

(Listgarten 1994). La division de ces cellules va produire des cellules filles qui vont soit se

retrouver libres dans le milieu environnant soit rester incluses dans la matrice du glycocalyx.

Ceci conduit à la formation de microcolonies et secondairement à une colonisation étendue de

la dent (Freney et coll. 2000).

Ensuite les bactéries colonisatrices primaires adhérant à la pellicule acquise exogène par le

phénomène de coagrégation, vont permettre l’adhésion d’autres microorganismes sur elle-

même (Kolenbrander 2000). L’adhérence interbactérienne peut être homotypique elle permet

alors la cohésion entre bactéries d’une même espèce au sein d’une microcolonie. On rencontre

également des adhésions entre bactéries de genres et d’espèces différents on parle alors

d’adhérence hétérotypique. Ce dernier type d’adhérence est d’une importance fondamentale

pour expliquer la diversité écologique du biofilm (Mouton et coll. 1994). L’exemple le plus

connu d’adhérence interbactérienne hétérotypique est celui des formations en épi de maïs ou

« corn cob ». Cette formation est constituée de streptocoques adhérant aux filaments de

Bacterionoma matruchotii ou d’actinomycès. La photo de Carranza et coll. 1996 illustre cette

formation.



25

Un autre exemple de cohésion inter-microbienne est constitué par les formations en « brosse »

ou en « écouvillon » constituées de bactéries filamenteuses auxquelles se fixent des bâtonnets

Gram négatif. La photo suivante de Lindhe (1986) illustre ce dernier type de cohésion inter-

microbienne.

Parmi les bactéries du biofilm dentaire certaines y tiennent un rôle prépondérant. C’est le cas

de Fusobacterium nucleatum qui joue le rôle de pont entre les bactéries colonisatrices du

début de la formation du biofilm et celles qui adhèrent plus tardivement (Schéma suivant de

Marsh et coll. 1999b).



26

Cette bactérie agit aussi comme un pont physiologique c’est à dire qu’elle va favoriser

l’établissement de micro-environnements anaérobies protégeant ainsi les bactéries anaérobies

strictes vivant dans un milieu aérobie (Kolenbrander 2000).

Pendant la phase de colonisation du biofilm dentaire les bactéries adhérentes synthétisent des

polymères extracellulaires qui contribuent à l’intégrité structurale du biofilm (Marsh et coll.

1999b).



27

3.1.5 - Maturation

La colonisation bactérienne augmente le degré de complexité du biofilm et aboutit à

l’établissement d’un biofilm dentaire mature. On parle aussi de l’état d’ « apogée de la

communauté » ; cette apogée peut être définie comme une communauté microbienne

complexe et stable qui s’est développée et qui est le résultat final d’un processus de

successions bactériennes (Park et coll. 1994).

Pour atteindre ce stade il doit y avoir un équilibre entre la déposition la croissance et

l’élimination des bactéries. Toutefois pour un biofilm dentaire mature donné les conditions

environnementales sont loin d’être uniformes les forces de détachement varient énormément

durant une journée. Elles peuvent être absentes pendant le sommeil alors que celles-ci

peuvent être supérieures aux forces de cohésion durant les repas et la phonation (Busscher et

coll. 1997). De plus certaines bactéries ont la capacité de se détacher du biofilm dentaire pour

retourner à l’état planctonique dans la salive ce qui facilite la colonisation de sites nouveaux.

Pour cela les bactéries peuvent hydrolyser leurs liaisons avec le substrat en faisant intervenir

des enzymes elles peuvent aussi libérer des biosurfactants qui vont stimuler leur propre

détachement quand les conditions deviennent défavorables (Busscher et coll. 1997).

Une autre caractéristique de la plaque mature est la présence de bactéries mortes ou lysées qui

peuvent alors fournir des nutriments supplémentaires aux bactéries voisines encore vivantes.

On visualise ces bactéries mortes sur la photo suivante de Lindhe (1986).

3.2 – CONSEQUENCES DE LA VIE COMMUNAUTAIRE

3.2.1 - Résistance à la colonisation

Les bactéries du biofilm dentaire ont la possibilité d’exclure des organismes exogènes en

empêchant leur colonisation organismes souvent pathogènes pour l’hôte. Cette résistance à la



28

colonisation est dépendante de différents facteurs microbiens qui sont : la compétition pour

les récepteurs de l’adhésion la compétition pour les nutriments endogènes essentiels et les

différents cofacteurs la création de micro-environnements défavorables à la croissance des

espèces exogènes et enfin la production de substances inhibitrices (Marsh et coll. 1999b). Ce

dernier mécanisme qui consiste en la production d’inhibiteurs joue un rôle primordial dans la

lutte contre l’invasion bactérienne opportuniste. Cette antibiose qui répond par définition à un

antagonisme entre espèces (Perrin et coll. 1999) regroupe différents mécanismes bactériens.

La production de peroxyde d’hydrogène par certaines espèces comme S. sanguis exerce un

effet inhibiteur sur de nombreuses espèces qui y sont sensibles (Mouton et coll. 1994). De

même la production de bactériocines par certaines bactéries gram-positif principalement les

streptocoques joue un rôle majeur dans la composition des écosystèmes. Ces bactériocines

sont des protéines de haut poids moléculaire et elles sont limitées dans leurs spectres

d’activités : en effet si on prend l’exemple de S.sanguis qui produit des sanguicines ces

bactériocines ne sont inhibitrices que de S.mutans (Marsh et coll. 1999b). D’autres facteurs

inhibiteurs produits par les bactéries du biofilm dentaire incluent des acides organiques du

peroxyde d’hydrogène et des enzymes (Marsh et coll. 1994). En conclusion on constate que

cet antagonisme bactérien exercé par les bactéries du biofilm dentaire à l’encontre de

bactéries pathogènes peut jouer un rôle protecteur contribuant à l’état de santé de l’hôte

(Mouton et coll. 1994).

3.2.2 - Résistance aux stress environnementaux et meilleur habitat

Il apparaît que les bactéries vivant au sein du biofilm dentaire peuvent survivre dans des

habitats extrêmes et hostiles (Slavkin et coll. 1997). En effet les surfaces dentaires constituent

de très nombreux micro-environnements qui diffèrent radicalement par leurs ph leurs

concentrations en oxygène et leurs potentiels électriques (Page et coll. 1997). La communauté

microbienne formant le biofilm dentaire a la capacité de moduler les conditions locales

environnementales permettant la croissance de bactéries anaérobies strictes dans un milieu

aérobie elles permettent également la survie de bactéries sensibles au ph dans un milieu acide

(Carlsson et coll. 1997).

On retrouve ainsi un ensemble de facteurs de stress environnementaux qui peuvent affecter les

bactéries du biofilm dentaire mais contre lesquels ces micro-organismes doivent savoir réagir



29

pour survivre (Burne et coll. 1999). Tout d’abord les bactéries doivent trouver une parade face

à l’absence ou la diminution de nourriture. On assiste ainsi au développement de

métabolismes nécessitant l’action concertée de populations variées au sein de la communauté

bactérienne comme celui de l’acide sialique qui constitue une source de carbone. De même

les bactéries du biofilm dentaire doivent être capables de faire face aux variations de ph. De

très nombreux mécanismes ont été décris on peut citer celui qui consiste en la formation

d’urée par des bactéries telles que S. salivarius qui permet à ces bactéries de survivre aux ph

acides (Bowden et coll. 1998). Ces bactéries peuvent ainsi faire face à un ph défavorable

grâce à des réponses phénotypiques et physiologiques adaptées ce qui aboutit à la sélection

de la communauté la plus résistante aux acides (Marquis 1995). Ainsi on se rend compte que

pour un organisme pris individuellement la vie est d’autant plus difficile que l’environnement

est défavorable. P.Marsh lors de la conférence de Paris sur les biofilms décrivait de

nouveaux mécanismes de survie concernant les bactéries anaérobies soumises à un apport

d’oxygène. En effet lorsque l’on apporte de l’oxygène à des bactéries anaérobies en présence

de bactéries aérobies ces dernières vont devenir dominantes et vont protéger les anaérobies

du biofilm dentaire (Coaglan 1996). Ce phénomène se vérifie également dans le milieu

planctonique dans lequel les bactéries aérobies éliminent tout l’oxygène permettant aux

anaérobies de survivre. Diaz et coll.2000 ont mis en évidence la capacité de F.nucleatum à

former des ponts entre les premiers et les derniers micro-organismes colonisateurs. Cette

bactérie joue ainsi le rôle de passerelle entre les espèces anaérobies strictes situées plus en

profondeur et les anaérobies facultatives situées plus à la superficie du biofilmce qui permet

la survie de ces dernières dans un milieu contenant de l’oxygène. F.nucleatum qui permet ce

type de coagrégation peut survivre dans des conditions d’aérobiose et d’anaérobiose variées

et possède la capacité de métaboliser l’oxygène ce qui crée ainsi des conditions favorables à

la survie de bactéries présentes dans son environnement immédiat. On peut aussi vérifier

l’existence d’une stratification des différentes populations bactériennes au sein du biofilm

dentaire stratification qui sera corrélée avec la capacité à métaboliser l’oxygène ce qui

permet d’affirmer que les bactéries qui tolèrent peu l’oxygène seront situées plus en

profondeur.

On peut conclure que les bactéries forment au sein même du biofilm dentaire de véritables

niches écologiques qui sont le reflet de leur adaptation aux différents stress

environnementaux. Il apparaît également que la diversité des espèces permettant des



30

réponses adaptées du biofilm aux changements environnementaux soit un atout majeur quant

à la survie des espèces plus vulnérables (Marquis 1995).

3.2.3 - Coopération métabolique

Une des conséquences de la croissance bactérienne au sein du biofilm dentaire est la

possibilité d’établir des coopérations métaboliques à l’intérieur d’un consortium de cellules

bactériennes d’espèces différentes (Costerton 1995a). Ainsi des échanges nutritionnels sont

possibles entre bactéries certaines libérant dans le milieu leurs déchets métaboliques qui

seront utilisés par d’autres bactéries voisines (Coghlan 1996) et (Bowden et coll.1997). Les

produits du métabolisme deviennent alors la principale source de nutriments pour certaines

bactéries. Il en résulte alors que la croissance de certaines espèces devient dépendante du

métabolisme d’autres organismes. On voit aussi apparaître d’autres interactions synergétiques

notamment lorsque les bactéries coopèrent de façon concertée pour casser des

macromolécules endogènes macromolécules qui auraient été difficiles à dégrader par des

organismes individuels. La figure suivante schématise cette coopération bactérienne lors la

dégradation des glycoprotéines de l’hôte (Marsh et coll. 1999b). On remarque que les

organismes A et D sont capables de cliver les sucres terminaux de la chaîne

oligosaccharidique, et ce n’est qu’une fois que ces organismes ont agi, que B peut à son tour

hydrolyser le sucre suivant.

On assiste alors au développement de véritables chaînes alimentaires qui évitent la

compétition directe entre les différentes espèces ce qui leur permet de coexister. La chaîne

alimentaire la plus décrite est celle de l’utilisation par Veillonella de lactate produit par les

streptocoques et par Actinomyces (Marsh et coll. 1995). C’est un exemple de proto-

coopération ou mutualisme.



31

La coadhésion et la coagrégation bactérienne interviennent aussi dans les phénomènes de

synergisme métabolique car elles facilitent les échanges nutritionnels entre les bactéries

(Kolenbrander 2000). De plus ces phénomènes de coagrégation et de coadhésion

interviennent dans l’organisation spatiale de la communauté. En effet on voit très vite se

mettre en place suite au catabolisme des nutriments des gradients nutritionnels qui

conduisent au développement de stratifications bactériennes verticales et horizontales à

l’intérieur du biofilm. Ceci permet alors à des organismes différemment équipés de croître ce

qui assure la coexistence d’espèces qui aurait été incompatible dans un habitat homogène

(Marsh et coll. 1999b).

3.2.4 - Protection contre les attaques antibiotiques et contre les défenses de l’hôte

L’organisation des microorganismes au sein du biofilm dentaire leur confère des propriétés

que l’on ne trouve pas chez les espèces individuelles grandissant indépendamment. Les

bactéries protégées dans le biofilm sont ainsi jusqu’à 1500 fois plus résistantes aux

antibiotiques que leurs homologues planctoniques (Coghlan et coll. 1996). Bien que certains

aspects de la résistance au sein du biofilm soient encore mal expliqués les principaux

mécanismes relatant cette moindre susceptibilité aux attaques antibiotiques vont être ici

décris.

3.2.4.1 - Différence de métabolisme et de croissance

Les variations et limitations de nutriments à l’origine de gradients physico-chimiques à

travers le biofilm dentaire peuvent réduire le taux de croissance bactérienne (Bowden et

coll.1998). Les bactéries ne se divisent donc plus ce qui les rend alors résistantes aux agents

antibiotiques qui n’attaquent que les bactéries en division (Potera 1999). La résistance

apparaît alors comme le reflet de l’environnement nutritionnel généré à l’intérieur du biofilm

dentaire (Gilbert et coll. 1997).

Marsh et coll. (1999b) affirment que la résistance augmentée des biofilms aux agents anti-

microbiens pourrait être en rapport avec la structure et avec l’âge du biofilm. Bowden et coll.

(1998) ont étudié la résistance bactérienne des biofilms de 4 et 7jours et leurs résultats

s’opposent à ceux de Marsh.



32

De plus les cellules à croissance rapide meurent car elles sont la cible des différents agents

anti-bactériens elles ne consomment alors plus de nutriments. Par la suite, les cellules situées

en dessous des premières ont plus de nourriture elles se divisent alors plus vite et deviennent

par conséquent plus susceptibles. On assiste ainsi à un déplacement de la zone létale au sein

du biofilm dentaire ce qui retarde la destruction de celui-ci. Toutefois ce retardement ne peut

pas protéger complètement le biofilm (Conférence de Paris 2000). Les bactéries mortes qui

fournissent des substrats aux bactéries situées en dessous d’elles peuvent aussi agir en tant

que barrière physique aux antibiotiques augmentant ainsi la résistance du biofilm dentaire

aux agents anti-microbiens (Auschill et coll. 2001).

En conclusion les modifications de l’environnement nutritionnel et le taux de croissance

bactérien favorisent une résistance augmentée des bactéries du biofilm aux antibiotiques

locaux et systémiques aux différents agents anti-microbiens et aux défenses de l’hôte (Page

et coll. 1997).

3.2.4.2 - Expression phénotypique différentielle

40 des protéines membranaires des bactéries trouvées dans le biofilm diffèrent de celles

présentes sur les mêmes bactéries mais vivant à l’état planctonique (Potera 1999). On assiste

donc à des changements phénotypiques en terme d’expression protéique dès lors que les

bactéries sont incluses dans le biofilm dentaire. Ces modifications de protéines de surface sont

corrélées à une modification de la perméabilité bactérienne ce qui favorise leur défense face

aux attaques antibiotiques (Freney et coll. 2000). Cette expression phénotypique différentielle

est en rapport avec l’état nutritionnel le taux de croissance le pH les changements de

température et l’exposition bactérienne du biofilm dentaire à des concentrations insuffisantes

d’antibiotiques. Les modifications des composants extra-cellulaires concernent les protéines

mais aussi les polysaccharides. Ainsi les antibiotiques vont connaître plus de difficulté à

atteindre leurs cibles potentielles car celles-ci auront soit disparu soit été modifiées (Gilbert

et coll. 1997). Il a été également démontré que les micro-organismes adhérant à une surface et

grandissant dans un biofilm sont plus résistants aux antibiotiques et aux antiseptiques que les

cellules planctoniques (Veno Poulsen 1999). Il existe donc une relation entre l’attachement à

la surface dentaire et l’expression génétique des bactéries du biofilm l’attachement entraînant

l’induction ou la répression de gènes exprimés par les cellules planctoniques ce qui a pour

conséquence l’augmentation de leur résistance. Les changements dans la susceptibilité



33

peuvent être rapides c’est à dire dès l’attachement mais la résistance n’est pas continue

(Conférence de Paris 2000).

On constate donc que la résistance des bactéries du biofilm est secondaire à l’adhésion aux

surfaces dentaires et aux modifications de l’environnement local qui sont deux phénomènes

concomitants (Bowden et coll. 1998).

Les bactéries mortes dans le biofilm peuvent agir comme donneur d’ADN codant pour une

résistance aux antibiotiques. Cet ADN libre peut être préservé pendant des durées importantes

tant qu’il baigne dans la salive. Il est possible que d’autres bactéries intègrent cet ADN et

développent alors de nouveaux phénotypes (Li et coll. 2001). De plus il existe un transfert

génétique à l’intérieur du biofilm dentaire ce qui peut aboutir à une résistance croisée des

bactéries voisines notamment aux immunoglobulines. Certaines bactéries peuvent aussi

hériter de leurs voisines des gènes de différentes protéases tels que celui de la -lactamase ce

qui leur confère une résistance aux -lactamines (Conférence de Paris 2000).

3.2.4.3 - Rôle de la matrice

Dans le biofilm dentaire les bactéries fabriquent elles-mêmes leur propre matrice

d’exopolymères. Celle-ci consiste entre autre à protéger les bactéries contre les agressions

extérieures contre le système de défense de l’hôte et contre les agents anti-microbiens

(Barbieri 2000). De nombreux auteurs s’accordent à dire que la matrice extra-cellulaire

encore appelée glycocalyx tient un rôle de barrière de diffusion (Freney et coll. 2000

Costerton 1995a). En fait la matrice peut être assimilée à un gel difficile à dissoudre à

travers lequel les agents anti-microbiens sont incapables de diffuser pour atteindre les

bactéries (Carranza et coll. 1996). De plus ces bactéries vont pouvoir développer des

résistances en produisant plus de polysaccharides pour former une couche plus épaisse ce qui

accroît la résistance mécanique de la matrice extra-cellulaire. En conséquence la résistance

d’un biofilm dentaire s’avère plus importante face aux antiseptiques lorsque le biofilm est

mature (DuPont et coll. 1997). On voit donc que la matrice intervient dans la préservation de

l’unité structurale du biofilm dentaire. Toutefois la présence de canaux aqueux à l’intérieur du

biofilm nous amène à penser que la matrice ne peut que limiter la diffusion des antibiotiques

elle n’agit donc pas comme une barrière de diffusion empêchant toute pénétration d’agents



34

anti-microbiens mais plutôt comme une barrière limitant la diffusion (Conférence de Paris

2000).

La matrice extra-cellulaire peut aussi servir d’amarrage aux enzymes excrétées par les

bactéries ou produites par la mort de celles-ci. Certaines de ces enzymes sont capables de

dégrader voir de détruire des antibiotiques (Conférence de Paris 2000).

Le Glycocalyx peut aussi limiter l’accès des agents anti-microbiens par l’intermédiaire

d’interactions ioniques. En effet le glycocalyx ne laissera pénétrer des antibiotiques que si

ces derniers sont cationiques. Ainsi leur accès sera empêché s’ils sont chargés positivement

de même ils diffuseront peu à travers le biofilm dentaire s’ils sont hydrophiles (Gilbert et coll.

1997).

Enfin les bactéries ont la capacité d’excréter certaines molécules en faisant intervenir une

pompe. Ce système appelé efflux est plus marqué à l’intérieur du biofilm dentaire là où les

cellules bactériennes ont une croissance plus lente (Gilbert et coll. 1997).

3.2.5 - Synergie pathogénique

Une fois établie sur un site la microflore reste stable pendant un certain temps malgré de

petites perturbations au niveau de l’environnement local. La composition bactérienne est ainsi

caractérisée par un remarquable degré de stabilité malgré les défenses de l’hôte et l’exposition

à des stress environnementaux (Caldwell et coll.1997). Cette stabilité appelée «homéostasie

microbienne» résulte d’une balance dans les interactions microbiennes dynamiques qui

incluent le synergisme et l’antagonisme bactérien. Quand l’environnement est perturbé des

mécanismes d’auto-régulation peuvent restaurer l’état d’équilibre. Une des composantes de ce

mécanisme est le feed-back négatif : c’est à dire qu’un changement d’un ou plusieurs

organismes va entraîner la réponse d’autres bactéries qui vont s’opposer à ce changement

pour tenter de le neutraliser (Marsh et coll. 1999b).

La santé dentaire et parodontale peut être considérée comme un état d’équilibre dans lequel la

population bactérienne coexiste avec l’hôte et où aucun dommage irréparable n’apparaît

dans les tissus de l’hôte (Carranza et coll. 1996). Toutefois la maladie peut apparaître quand

la composition et les activités métaboliques des communautés du biofilm sont perturbées. Ce

changement écologique résulte d’une augmentation des proportions des microorganismes

pathogéniques qui possèdent des déterminants enzymatiques et structuraux qui peuvent rendre

ces microorganismes plus virulents que ceux associés avec la santé de l’hôte (Burne 1998).



35

C’est alors que différents groupes de bactéries pathogènes coopèrent et entraînent la maladie

alors que seules elles sont incapables de nuire (Conférence de Paris 2000).

Beaucoup de données ont été publiées sur le biofilm dentaire mais les effets des

thérapeutiques, notamment ceux des ultrasons, restent encore inconnus.

On dit que le traitement ultrasonique désorganise le biofilm bien que cela ne soit pas encore

prouvé.

Il nous est donc venu à l’idée de pratiquer ce mode de traitement afin d’observer les effets des

ultrasons, notamment en évaluant la composition de quatre éléments qui sont : le carbone, le

calcium, l’oxygène et le phosphore. Nous avons ainsi tenter de caractériser et d’identifier, à

partir de ces quatre éléments, le biofilm dentaire, avant et après traitement ultrasonique, grâce

à la microscopie électronique à balayage en utilisant une sonde EDS.

ETUDE EXPERIMENTALE

1-Analyse du biofilm observé au MEB après traitement ultrasonique à l’aide d’une

sonde EDS.

Marie Grace Poblete-Vita, Stéphane Philippe, Yannick Standly, Guy Cathelineau, Jean

François Michel

Laboratoire de biomatériaux en site osseux (Pr Cathelineau) Faculté de chirurgie dentaire

Université de Rennes I, France

1.1 - RESUME

Les données de littérature montrent que le traitement ultrasonique facilite le débridement des

surfaces radiculaires par une complète désorganisation de la structure microbienne du biofilm.

Ce traitement modifie aussi la composition du cément radiculaire. Cependant, peu de choses

sont connues sur les effets de ce mode d'instrumentation sur la composition en masse du

biofilm adhérant sur la surface cémentaire. Le but de notre étude a été de tenter de caractériser

et d'identifier le biofilm et le tartre dentaire avant et après traitement ultrasonique grâce à la

microscopie électronique à balayage (SEM) utilisant une sonde EDS. Nous avons tenu



36

compte de quatre éléments chimiques qui sont : le carbone (C) ; le calcium (Ca) ; l'oxygène

(O) et le phosphore (P).

Un total de 24 échantillons de plaque bactérienne provenant de 24 patients avec un indice de

plaque supérieur à 1 a été rassemblé dans les secteurs molaires maxillaires et chaque

échantillon a été divisé en trois parties : groupe 1(contrôle)-échantillons exposés à l'air sec

pendant 48 heures ; groupe 2(test)- les échantillons ont été traités aux ultrasons pendant 1

minutes puis séchés à l'air pendant 48 heures ; groupe 3(observations morphologiques) –les

échantillons sont placés dans du glutaraldéhyde à 2,5% pour la fixation, rincés grâce au BSS à

un ph de 7,2 et soumis à un processus de déshydratation dans des bains successifs d'alcool et

d'acétone pour la préparation au point critique dans une atmosphère de CO2.

Les analyses morphologiques avec des grossissements de x200, x2000x, x6000 ont été

réalisées sur les 24 échantillons. L'analyse de C, O, Ca, P sur la composition de la plaque

bactérienne est donnée sur l'ensemble des 24 échantillons. Les valeurs déduites sont

exprimées en pourcentage et un test non-paramétrique de Wilcoxon a été utilisé pour évaluer

la différence entre les groupes contrôle et traité.

Les mesures sur les échantillons contrôle (n=24) révèlent la présence de 60,1% +/-3,4 de C ;

36,8% +/-3,7 de O ; 0,6% +/-0,3 de Ca ; et 2,4% +/-3,3 de P. Les mesures des échantillons

soumis à un traitement ultrasonique montrent la présence de 56,5% +/-0,3 de C ; 37,1% +/-0,8

de O ; 2% +/-0,1 de Ca ; et 3,3% +/-0,4 de P. Il n'y a pas de modification significative dans la

composition en masse du biofilm pour O et P mais les valeurs de C et Ca sont modifiées avec

une différence critique au seuil de 5% (p<0,05).

Basée sur les résultats se cette étude, la composition en masse du biofilm n'est pas modifiée

par le traitement ultrasonique.

Mots clés : biofilm ; traitement ultrasonique ; microscopie électronique à balayage

1.2 - INTRODUCTION

Jusqu’à ce jour l’objectif des thérapeutiques parodontales a été de stopper la progression de la

parodontite en contrôlant son premier facteur étiologique : la plaque bactérienne (Greenstein

1992).

La plaque bactérienne est considérée comme le plus important facteur étiologique dans le

développement de la parodontite (Breininger et coll. 1987) et peut être assimilée de manière

générale à ce qu’on appelle un biofilm. Ce dernier se définit comme un ensemble de



37

populations bactériennes solidaires entre elles au sein d’une matrice glyco-protéinique grâce à

l’élaboration de phénomènes complexe d’adhérence (Costerton et coll. 1994). Cette structure

microbiologique est particulièrement difficile à éliminer par les techniques d’hygiène bucco-

dentaire classiques quotidiennes au niveau sous-gingival qu’elles soient mécaniques ou

chimiques (brossage, pâte gingivale ou bain de bouche antiseptique (Darveau et coll. 1997).

En conséquence, la recherche des méthodes cliniques les plus efficaces demeure essentielle

pour le praticien. Parmi ces moyens, le clinicien dispose du détartrage et surfaçage radiculaire

(Garnick 1989), manuel ou ultrasonique. De nombreuses études confirment la nette

amélioration de l’état de santé parodontal après ces traitements, en modifiant le métabolisme

anaérobie de la flore bactérienne pathogène initiale vers un métabolisme aérobie (Adams et

coll. 1996).

D’autres études ont précisé la supériorité respective des techniques ultrasoniques sur l’usage

des curettes manuelles vis à vis du biofilm, du tartre, et autres débris irritants pour le

parodonte (Brent Scott et coll.1999, Gagnot et coll. 1998, Himeno 1994, Da Costa Noble et

coll. 1993, Drisko 1993, Dragoo 1992, Himeno et coll. 1991, Thilo et Braehni 1987, Loos et

coll. 1987, Leon et Vogel 1987, Oosterwaal et coll. 1987, Thorton et Garnick 1982, Stende et

Schaffer 1961). Pour cette raison, les traitements ultrasoniques ont été adoptés par l’ensemble

des praticiens à toutes les étapes du traitement parodontal : la préparation initiale, la phase

chirurgicale et enfin la phase de maintenance (Drisko 1998).

Le traitement ultrasonique facilite un débridement de la surface radiculaire par une

désorganisation totale de la structure tridimensionnelle du biofilm bactérien. Par ailleurs, on

constate clairement qu’il modifie la composition de surface du cément traité (Doré 1999). Par

contre il n’existe pas actuellement de mesure de la composition du biofilm traité.

De ce fait, l’objectif de cette étude a été de tenter une caractérisation chimique du biofilm,

avant et après traitement ultrasonique, en utilisant l’analyse spectrométrique des rayons X

émis après bombardement électronique de la structure bactérienne. L’analyse spectrométrique

est réalisée en mesurant les valeurs du carbone (C), de l’oxygène (O), du calcium (Ca) et du

phosphore (P). Ces mesures devraient permettre d’obtenir la composition moyenne organique

et minérale du biofilm et ainsi, autoriser une analyse plus fine de la quantité de biofilm

résiduelle, sur une surface radiculaire, traitée expérimentalement par ultrasons.



38

1.3 - MATERIELS ET METHODES

Vingt-quatre prélèvements de plaque bactérienne ont été effectués sur des patients

volontaires, consultant l’unité fonctionnelle de parodontologie (Service de soins dentaires et

péridentaires : Pr. Vulcain).

Ces prélèvements ont été réalisés sans tenir compte des critères habituellement admis (âge,

sexe, présence de maladies parodontales, présences de pathologies générales, suivi d’un

traitement local ou général). Cependant, les prélèvements ont été effectués sur un parodonte

inflammatoire, chez l’adulte (20 à 60 ans).

Tous les patients présentaient une hygiène bucco-dentaire qualifiée de moyenne à absente,

avec une quantité de plaque bactérienne suffisante à prélever en un seul site (plaque index >1-

Silness et Loe 1964). Le site de prélèvement a été choisi dans les secteurs latéraux

maxillaires au niveau des espaces inter-dentaires. La plaque prélevée était strictement juxta-

gingivale. Après isolement du site de prélèvement avec un rouleau de coton et une pompe à

salive, un excavateur a été utilisé pour le prélèvement en réalisant une friction douce de la

surface dentaire n’occasionnant aucun saignement. L’objectif a été de prélever une plaque

sans apport exogène organique ou minéral.

Les prélèvements ont alors été fractionnés en trois et ont subi les traitements suivants :

Groupe I (témoin) : Les échantillons ont été étalés sur un support de cuivre

individuel, puis séchés à l’air pendant 48 heures.

Groupe II (traité) : La plaque bactérienne a été traitée aux ultrasons sans

irrigation pendant une minute (ultrasons Piezomatic et embout SATELEC

(HP10) au sein d’un tube plastique. Cet échantillon a été recueilli et placé sur

une plaque de cuivre puis séché à l’air.

Les échantillons du groupe I et II ont été observés à la sonde EDS dans une

zone plane après métallisation des échantillons par pulvérisation cathodique à

l’aide de l’appareil JEOL JFC 1100.

Groupe III (observation morphologique ) : les échantillons ont été étalés sur

un support en cuivre puis fixé au glutaraldéhyde à 2.5 %, pendant 12 heures,

enfin rincé au tampon cacodylate (3x15 minutes), et conservés au réfrigérateur



39

à + 4°C. Ces échantillons ont été mis en condition pour une observation en

MEB par des déshydratations successives à l’aide de passages dans des bains

d’alcool de degrés croissants (80° pendant 2x10 min, 90° pendant 2x10 min,

100° pendant 2x10 min, et acétone pendant 2x 10 min ). Ces mêmes

échantillons ont été ensuite traités au point critique en atmosphère de CO2

pour l’observation et l’analyse morphologique de la plaque bactérienne.

L’analyse morphologique a été réalisée sur les 24 échantillons du groupe III aux

grossissements x200, x2000, x6000. Cette analyse a servi à une identification globale des

morphotypes bactériens majoritaires et de leur densité. Cet examen a pour but de constater

une bonne homogénéité et l’absence de noyaux épitactiques de calcification altérant de

manière significative les résultats de la sonde EDS. L’analyse de la composition de la plaque

en C, O, Ca, P a été pratiquée systématiquement sur les 24 échantillons pour les échantillons

traités (test) et pour les échantillons non traités (contrôle). Le bombardement électronique de

l’objet entraîne la formation de rayons X d’énergie caractéristique émis par le point d’impact.

L’analyse par la sonde EDS (Energy dispersive X ray spectrometer ) des rayons X permet de

mesurer la composition chimique de l’objet au point d’impact, sur un volume d’un µ3, sur une

surface inférieure à un µ2. Les valeurs retenues ont été exprimées en pourcentage massique.

1.4 - RESULTATS

En microscopie électronique à balayage l’analyse morphologique des échantillons du groupe

III révèle un polymorphisme de la flore bactérienne. La plaque jeune montre des colonies de

bactéries en particulier, de nombreuses chaînes de cocci, souvent en cours de division (Fig. 1).

La plaque des échantillons présente généralement des structures en épis de maïs, associées à

la notion d’une plaque mature (Mouton 1974). Des spirochètes sont également présents, en

même temps que des bâtonnets et des filaments (Fig.3). A l’inverse, au sein des échantillons

des groupes I et II, l’analyse morphologique est impossible du fait d’un écrasement des

structures provoqué par le séchage à l’air (Fig.4).

Les mesures exprimées en pourcentage massique des quatre éléments chimiques sont

récapitulées dans le tableau I et la figure 5. Au sein du groupe témoin on détermine en

moyenne la présence de carbone à 60%±3.4, d’oxygène à 36.8%±3.7, de calcium à

0.06%±0.3,et de phosphore à 2.4%±3.3. Les valeurs montrent une composition



40

essentiellement organique. Cependant, des sites des calcifications ont pu être observés sur

certains prélèvements. Dans ce cas les mesures ont été volontairement écartées pour ne pas

biaiser le calcul de la composition moyenne du biofilm.

Les mesures sur les échantillons du groupe traité montrent la présence de carbone à

56.5%±0.3, d’oxygène à 37.1%±0.8, de calcium à 2%±0.1 et de phosphore à 3.3%±0.4. Un

test non paramétrique de Wilcoxon a été réalisé pour comparer l’homogénéité des deux

groupes "témoin" et "traité", à un risque de 5%. Le test ne montre pas de différences

significatives pour l’oxygène et le phosphore tandis qu’il apparaît une différence significative

pour le carbone et le calcium.

Par ailleurs au cours de l’étude des mesures portant sur le pourcentage de cuivre ont été

réalisées sur le groupe témoin et le groupe traité (Tableau II ) sans révéler de différences

significatives.

1.5 - DISCUSSION

Le traitement non-chirurgical de la maladie parodontale par une instrumentation ultrasonique

a trois objectifs : (1) l’élimination des dépôts exogènes (plaque dentaire et tartre), (2)

l’obtention d’une surface cémentaire lisse, (3) en évitant la formation de smear layer. De

nombreuses études ont démontré l’avantage de l’utilisation d’instruments ultrasoniques pour

la désorganisation du biofilm (Walmsley et coll. 1988 1990) soit en comparaison avec

l’usage des curettes manuelles (Drisko et Lewis 1996 et Breininger et coll. 1987) ; soit par

l’étude attentive de la quantité de smear layer résiduelle sur le cément (Bomlolof et coll.

1997) ; ou encore, en association avec une irrigation sous-gingivale (Higashi et Okamoto

1995).

Des études bactériologiques (Oosterwaal et coll. 1987 ; Leon et Vogel 1987 ; Loos et coll.

1988) concernant les effets des inserts ultrasoniques sur la microflore de la plaque dentaire

ont montré que le débridement sous-gingival avec des inserts ultrasoniques provoque des

changements dans la composition microbienne de la plaque dentaire. Les résultats de l’étude

menée par Thilo et Baehni, 1997 montrait que ce type d’instrumentation affectait la

composition de la plaque dentaire aussi bien in vivo qu’in vitro. Les changements bactériens

suivant l’instrumentation étaient caractérisés par une réduction des spirochètes et des

bâtonnets mobiles avec une augmentation concomitante des cocci. Cependant, la diminution

dans le pourcentage des spirochètes après l’ultrasonification de la plaque avec des inserts,



41

reflètent une réelle réduction du nombre de cellules due à la mort et la désintégration des

cellules. On sait aussi que les inserts ultrasoniques opérant à de hautes fréquences génèrent un

effet cavitationnel (Walmsley et coll. 1984), un phénomène connu pour ces effets destructeurs

sur la cellule, bien qu’une étude menée par Himeno (1991) recommande que la puissance

utilisée doit être aussi basse que possible pour éviter d’endommager la surface saine du

cément. Les changements qualitatifs dans la flore bactérienne de la plaque observés in vitro

pourrait probablement être attribués à l’action combinée des vibrations, de l’effet

cavitationnel, auquel s’ajoute le flux d’air du spray (Thilo et coll.1987 ). En 1988 et 1990,

Walmsley et coll. suggéraient que les inserts ultrasoniques avaient un effet bactéricide sur la

plaque par cavitation. Cependant, une étude récente (Schenk et coll. 1999) a prouvé que le

premier effet des inserts ultrasoniques est l’ablation mécanique de la plaque et ne serait donc

pas un effet bactéricide sur A.actinomycetemcomitans, P.gingivalis, C.rectus, et P.micros in

vitro.

Des études réalisées par Checci et Pellicioni en 1988 ont montré que les instruments

ultrasoniques sont aussi efficace dans l’élimination des endotoxines adhérentes aux surfaces

radiculaires. Cette découverte est constitutive aux déductions affirmant que les endotoxines

sont liées à la surface radiculaire et est facilement éliminée par les phénomènes dominants

acoustiques et cavitationnels associés aux ultrasons dont on peut penser qu’ils ont un effet

accessoire sur la plaque et sur l’élimination des endotoxines (Moore et coll. 1986 ; Wilson et

coll. 1986 ; et Wamsley et coll.1990).

Une étude récente (Doré,1999) montrait des modifications significatives dans la composition

en masse de la surface du cément après utilisation des inserts ultrasoniques Twiny de Satelec

sur 21 dents monoradiculées extraites durant le traitement initial suite à perte osseuse sévère

ou terminale. Cependant, les résultats ne peuvent pas spécifier que les modifications

observées proviennent du traitement de la surface du cément ou de la désorganisation du

biofilm. Une autre étude (Michel et coll. 2000) a étudié in vivo les effets dus au traitement

ultrasonique utilisant les inserts ultrasoniques H2 et H4 de Satelec sur les surfaces radiculaires

de 10 dents dans la région de la furcation. L’analyse des surfaces radiculaires par une sonde

EDS révélait qu’une modification dans la composition organique de la surface du cément était

évidente après le passage des inserts mentionnés. De plus, les résultats de notre présente étude

montre que l’instrumentation ultrasonique ne modifie pas significativement les paramètres de

la composition massique du biofilm pour l’oxygène et le phosphore. Par contre, les valeurs



42

pour le carbone et le calcium étaient modifiées. Les raisons de ces variations sont difficiles à

déterminer et restent peu évidentes. Il est possible de penser que ceci est dû à la

désorganisation des noyaux de calcification en cours de formation à l’intérieur du biofilm ou à

la libération du calcium intra-cellulaire lors de la destruction de la cellule bactérienne sur les

échantillons traités.

En comparant ces résultats aux études réalisées par Doré 1999 et Michel et coll.2000, les

modifications observées dans les études précédentes ont des résultats positifs sur la

modification des conditions de surface du cément par l’action d’un traitement ultrasonique.

Ceci suggère que basées sur les résultats de notre étude la composition du biofilm n’est pas

altérée mais les objectifs du traitement non-chirurgical par une instrumentation ultrasonique

peuvent être atteints avec succès.

Les données observées offrent une base pour une compréhension plus approfondie des effets

de l’instrumentation ultrasonique sur la composition en masse du biofilm. Nous suggérons

que cette méthode pourrait être utilisée comme modèle dans l’approche de l’observation du

biofilm.

CONCLUSION

L’assimilation de la plaque dentaire à un biofilm nous aide à mieux comprendre sa formation,

son développement, son élimination et son contrôle.

Les bactéries du biofilm interagissent entre elles et se comportent vraiment très différemment

des microorganismes trouvés dans les colonies formées d’une seule espèce bactérienne

(DuPont et coll. 1997).

Les nouveaux concepts sur le biofilm ouvrent donc de nouvelles voies de recherche qui

permettront peut-être à l’avenir l’obtention de traitements plus compatibles avec l’écologie

bactérienne (Barbieri 2000).

Notre étude portant sur l’action des traitements ultrasoniques sur le biofilm présentent

quelques limites. En effet, le faible nombre d’échantillons n’autorise pas vraiment de calculs

statistiques. De plus, nous n’avons pas réalisé de sélection de nos patients, que cela soit par

site ou par maladie parodontale. Cette étude n’a pas été réalisée en simple aveugle. Enfin, il

apparaît que l’observation de la sonde EDS n’est pas forcément transposable au biofilm

dentaire.



43

Néanmoins, cette étude se présente comme un travail original dans lequel nous avons pu

vérifier les observations suivantes : l’altération du biofilm ainsi que l’altération des surfaces

par l’action des ultrasons.



44

1.6 - BIBLIOGRAPHIE

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REMERCIEMENTS

Les auteurs remercient Monsieur Lelannic (Laboratoire de microscopie électronique à

balayage, Université de Rennes 1, Beaulieu), pour son aide précieuse lors des séances

d’observation au microscope électronique à balayage.



47

BIBLIOGRAPHIE COMPLEMENTAIRE

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· Les biofilms bactériens peuvent être définis comme une matrice entourée de populations...

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