Biocompatibility of Subperiosteal Dental Implants: Changes in the Expression of Osteogenesis-Related Genes in Osteoblasts Exposed to Differently Treated Titanium Surfaces

Marco Roy, Elisa Chelucci, Alessandro Corti, Lorenzo Ceccarelli, Mauro Cerea, Barbara Dorocka-Bobkowska, Alfonso Pompella et Simona Daniele

Lien vers le texte complet : https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38921520/

Biocompatibility of Subperiosteal Dental Implants: Changes in the Expression of Osteogenesis-Related Genes in Osteoblasts Exposed to Differently Treated Titanium Surfaces

1. Référence scientifique

• Titre de l’étude : Biocompatibility of Subperiosteal Dental Implants: Changes in the Expression of Osteogenesis-Related Genes in Osteoblasts Exposed to Differently Treated Titanium Surfaces
• Auteurs : Marco Roy, Elisa Chelucci, Alessandro Corti, Lorenzo Ceccarelli, Mauro Cerea, Barbara Dorocka-Bobkowska, Alfonso Pompella et Simona Daniele
• Journal scientifique : Journal of Functional Biomaterials
• Année de publication : 2024
• DOI : 10.3390/jfb15060146

2. Contexte scientifique

La réhabilitation implantaire des maxillaires fortement atrophiés reste une situation complexe lorsque le volume osseux disponible ne permet pas la mise en place conventionnelle d’implants endo-osseux. Les implants sous-périostés constituent une approche particulière puisqu’ils prennent appui à la surface de l’os résiduel plutôt que d’être principalement insérés dans son épaisseur. Leur utilisation historique avait toutefois été limitée par les difficultés de fabrication et d’adaptation au site receveur.

Le développement de l’imagerie tridimensionnelle, de la conception numérique et de la fabrication additive métallique a profondément modifié cette problématique. Les dispositifs sous-périostés contemporains peuvent notamment être réalisés en titane par fusion sélective par laser (SLM). Dans ce contexte, la qualité de l’interface entre le biomatériau et les tissus devient essentielle : ces implants présentent une surface de contact importante avec les tissus osseux et mous. L’étude de Roy et al. s’intéresse précisément à la réponse ostéoblastique induite par différentes finitions de surface en titane.

3. Objectif de l’étude

Les chercheurs ont cherché à déterminer comment cinq traitements de surface appliqués à des échantillons de titane influencent le comportement d’ostéoblastes humains. L’analyse porte principalement sur la biocompatibilité cellulaire, la minéralisation ainsi que sur l’expression de marqueurs associés à l’adhésion, à la différenciation ostéoblastique et à l’ostéogenèse. Ce travail complète une étude antérieure de la même équipe consacrée à la réponse des fibroblastes gingivaux.

4. Méthodologie

Il s’agit d’une étude expérimentale in vitro. Les auteurs ont utilisé des disques en alliage de titane grade 5 TiAl6V4 de 10 × 2 mm, soumis à cinq états de surface : titane usiné brut (Ti-1), électropoli par mélange acide (Ti-2), sablé au corindon puis mordancé à l’acide (Ti-3), surface AlTiColor™ (Ti-4) et surface anodisée (Ti-5).

Une lignée primaire d’ostéoblastes humains HOB C-12720 a été cultivée au contact de ces surfaces. La viabilité a été étudiée par test MTS après 48 heures. Après 7 jours en milieu de minéralisation, les auteurs ont évalué les dépôts calciques par coloration au rouge d’alizarine, l’expression génique de RUNX2, ostéocalcine, osterix et phosphatase alcaline (ALP) par RT-PCR, plusieurs protéines d’adhésion ou de minéralisation par ELISA, ainsi que la libération d’ostéoprotégérine (OPG).

5. Résultats principaux

Aucun des cinq états de surface n’a entraîné de modification statistiquement significative de la viabilité des ostéoblastes après 48 heures. En revanche, les analyses réalisées après induction de la minéralisation montrent des réponses biologiques différentes selon les surfaces. Ti-1, Ti-4 et Ti-5 présentaient notamment des dépôts calciques significativement supérieurs au contrôle ; Ti-5 obtenait également une minéralisation supérieure à Ti-3 (p = 0,0381).

L’expression de RUNX2 était significativement augmentée avec Ti-1, Ti-2 et Ti-5 par rapport au contrôle. Les niveaux d’ARNm d’osterix et d’ostéocalcine étaient particulièrement élevés avec Ti-3 et Ti-5, tandis qu’aucune différence statistiquement significative n’était retrouvée pour l’ALP. La surface Ti-5 augmentait significativement la N-cadhérine par rapport au contrôle. Enfin, toutes les surfaces entraînaient une augmentation significative de la libération d’OPG, sans différence significative entre les cinq variantes de titane.

6. Analyse clinique

L’intérêt de cette étude réside moins dans la désignation d’un traitement de surface « optimal » que dans la démonstration d’une réponse ostéoblastique compatible avec plusieurs procédés de finition du titane destinés à la fabrication d’implants sous-périostés contemporains. Les données convergent vers une activité de différenciation et de minéralisation, sans altération significative de la viabilité cellulaire dans les conditions expérimentales étudiées.

La surface anodisée Ti-5 se distingue sur plusieurs paramètres : dépôt calcique, expression de certains marqueurs ostéogéniques et N-cadhérine. Toutefois, les résultats ne permettent pas d’établir une supériorité clinique de cette surface. Certaines réponses ne suivent d’ailleurs pas exactement la même hiérarchie : Ti-3 présente par exemple une forte expression d’OSX et d’OST au niveau de l’ARNm, alors que sa minéralisation est inférieure à celle de Ti-5.

Pour l’implantologie dentaire, cette distinction est fondamentale. L’étude mesure des phénomènes biologiques in vitro et non l’ostéointégration d’un implant sous-périosté chez un patient. Elle ne renseigne ni sur la survie implantaire, ni sur les complications biologiques ou mécaniques, ni sur la stabilité d’une réhabilitation prothétique. Elle apporte donc un argument biologique préclinique en faveur de la compatibilité de ces surfaces, mais ne constitue pas une validation clinique de leur performance à moyen ou long terme.

7. Applications cliniques

Ces résultats présentent principalement un intérêt pour le développement des implants sous-périostés personnalisés en titane destinés aux situations d’atrophie osseuse importante. L’article replace cette approche dans le contexte du flux numérique et de la fabrication additive SLM, qui permettent aujourd’hui de concevoir des dispositifs adaptés à l’anatomie osseuse du patient.

Sur le plan pratique, l’étude contribue donc à documenter le choix et le traitement du biomatériau entrant dans la fabrication de ces dispositifs. Elle ne permet cependant pas de déterminer quelles indications cliniques doivent être privilégiées, ni de comparer les implants sous-périostés à une greffe osseuse, à des implants endo-osseux ou à d’autres stratégies de réhabilitation implantaire complexe.

8. Niveau de preuve, limites et transparence

Le niveau de preuve clinique reste faible, car il s’agit d’une expérimentation in vitro et non d’une étude menée chez des patients. Les ostéoblastes utilisés proviennent d’une lignée primaire C-12720 issue de l’os spongieux/de la tête fémorale d’une femme âgée de 83 ans. Les observations de minéralisation et d’expression des marqueurs sont principalement réalisées après 7 jours de culture, ce qui ne reproduit pas la complexité biologique et mécanique d’une interface implant-os in vivo.

Les échantillons de titane étaient fournis par NewAncorvis S.r.l., les traitements de surface étaient réalisés par Al Ti Color Srl., et les procédés étudiés sont décrits comme utilisés dans la fabrication SLM d’implants Eaglegrid Srl. Les éléments consultés ne permettent pas de confirmer une déclaration spécifique de conflit d’intérêts ; il convient donc de ne pas en déduire un lien financier non explicitement déclaré.

9. Points clés de l’étude

• Type d’étude : étude expérimentale in vitro.
• Niveau de preuve : préclinique ; faible pour tirer des conclusions cliniques.
• Population ou nombre d’études analysées : ostéoblastes humains HOB C-12720 ; aucune population clinique.
• Nombre de patients ou d’implants : aucun patient ni implant clinique étudié.
• Durée de suivi : non applicable cliniquement ; viabilité évaluée à 48 h et principaux paramètres de minéralisation après 7 jours.
• Critère principal évalué : réponse ostéoblastique à cinq états de surface en titane, notamment viabilité, minéralisation, adhésion et marqueurs d’ostéogenèse.
• Résultat principal : les cinq surfaces ont montré une réponse compatible avec l’activité ostéoblastique étudiée, avec plusieurs résultats favorables pour la surface anodisée Ti-5.
• Conclusion scientifique : les résultats soutiennent la biocompatibilité et le potentiel ostéogénique in vitro des surfaces de titane étudiées pour la fabrication d’implants sous-périostés.
• Limites éventuelles : modèle cellulaire in vitro, absence de patients et d’évaluation clinique, durée expérimentale courte pour les marqueurs de minéralisation et impossibilité d’extrapoler directement les résultats à la survie ou aux complications implantaires.

10. Impact scientifique

Ce travail apporte une pièce supplémentaire à l’évaluation biologique des implants sous-périostés fabriqués selon les technologies numériques contemporaines. Son originalité tient à l’étude comparative de plusieurs traitements de surface dans un modèle d’ostéoblastes humains, alors qu’un travail antérieur de l’équipe avait exploré la réponse des fibroblastes gingivaux. Les auteurs disposent ainsi de données portant à la fois sur des cellules représentatives des tissus mous et sur des cellules impliquées dans la formation osseuse.

L’étude contribue surtout à construire la plausibilité biologique de ces dispositifs plutôt qu’à démontrer leur efficacité clinique. Elle suggère que les traitements étudiés ne compromettent pas la viabilité ostéoblastique et peuvent moduler favorablement plusieurs mécanismes associés à la différenciation et à la minéralisation. La prochaine étape scientifique pertinente reste donc la confirmation de ces observations dans des modèles permettant d’apprécier l’intégration tissulaire réelle et, surtout, dans des études cliniques évaluant les résultats des implants sous-périostés chez les patients.

11. Conclusion éditoriale

Cette étude fournit des données précliniques intéressantes sur l’interaction entre des ostéoblastes humains et cinq surfaces de titane susceptibles d’être utilisées pour des implants sous-périostés fabriqués par technologie SLM. La surface anodisée présente plusieurs signaux biologiques favorables, sans qu’une supériorité clinique puisse être affirmée. Pour le praticien, l’intérêt du travail est donc avant tout mécanistique : il renforce la base biologique de cette technologie émergente, tout en soulignant la nécessité de données in vivo et cliniques avant toute extrapolation thérapeutique.