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Physiologie de la pulpe saine Y. BOUCHER B OUCHER
Comme pour toute discipline médicale, la pratique de l’endodontie impose d’établir un diagnostic, de fixer un objectif thérapeutique et de mettre en œuvre des procédures de soins. L’étape diagnostique repose sur la connaissance des signes et symptômes des maladies pulpaires, qui peuvent être compris par la connaissance de la physiologie. Les objectifs thérapeutiques dépendent de la nature de la maladie et du degré d egré d’atteinte, d’atteinte, réel ou estimé, des tissus dentaires. Les procédures endodontiques sont contraintes par l’anatomie et l’histologie des tissus ainsi que par la nature des processus pathologiques à l’œuvre. Comprendre les formes, les structures et les processus biologiques normaux et pathologiques constitue donc un objectif important dans l’amélioration de nos thérapeutiques. La pulpe est un tissu difficile à étudier du fait de sa situation particulière, enclose dans des tissus durs et cachée au regard de l’observateur. l’observateur. Les procédures d’investigation altèrent bien souvent le tissu ou n’en explorent qu’un aspect. Néanmoins, grâce à des techniques sophistiquées et à des approches de recherche aux méthodologies ingénieuses, nous commençons à connaître une partie des mystères pulpaires. Ces limitations se retrouvent en clinique : il n’est à l’heure actuelle pas possible de connaître l’état histologique de la pulpe sans effraction dentaire. Les tests d’exploration de la vitalité pulpaire se classent aujourd’hui en deux grandes catégories : - ceux qui explorent la réponse nerveuse à une stimulation, mécanique thermique ou électrique ; - ceux qui explorent l’état de la vascularisation. Aucun de ces tests n’est idéal. Les tissus durs s’opposent à la pénétration des stimuli et entraînent une diffusion électrique (pulp tester), tester), thermique (tests au chaud et au froid) et lumineuse (laser Doppler, oxymétrie pulsée) qui est responsable de faux positifs et de faux négatifs (Petersson et et al. al.,, 1999) et de confusion quant à l’origine du message nerveux ; l’innervation de la pulpe et du parodonte par les branches terminales d’un même neurone rend parfois les tests mécaniques difficiles à interpréter. Ces limitations sont une motivation supplémentaire pour mieux connaître la physiologie qui permettra une meilleure interprétation des tests diagnostiques.
Important ! Ce chapitre a donc pour but d’explorer la physiologie de la pulpe dentaire et ses répercussions dans l’exercice exercice endodontique. Il mettra un accent particulier sur l’innervation et la vascularisation vascularisation..
C’est en effet sur l’innervation que s’apprécient bon nombre de situations cliniques en l’absence de tests histologiques objectifs fiables et utilisables à des coûts raisonnables en clinique. La description des sensations perçues par le patient de façon spontanée ou après des tests de sensibilité, qui constituent une sorte d’examen neurologique simple, reste un élément fondamental de l’appréciation diagnostique et pronostique. La fonction vasculaire est quant à elle primordiale pour la vie du tissu. Sans apport sanguin, les cellules ne survivent pas au-delà de quelques minutes. Elle fait l’objet d’une régulation dynamique à court et long termes qui influence évidemment la physiologie pulpaire mais également les sensations perçues.
I - Anatomie descriptive du complexe vasculo-nerveux vasculo-nerveux pulpaire
A - Vascularisati Vascularisation on La pulpe est un tissu très vascularisé. Environ 15 % de son volume est occupé par les vaisseaux (Vongsavan et Matthews, 1992a). L’apport sanguin est issu des artérioles qui pénètrent la pulpe par les foramina foramina apicaux, apicaux, cheminent vers la partie centrale et donnent naissance à de nombreuses collatérales radiantes. Les cellules musculaires lisses des artérioles permettent de moduler rapidement le débit sanguin. s anguin. On observe, dans la pulpe, des sphincters précapillaires qui permettent de contrôler l’irrigation de territoires tissulaires. Ils se ferment et s’ouvrent régulièrement en conditions normales. En périphérie de la pulpe, un réseau capillaire c apillaire préterminal dense et un réseau sous-odontoblastique suppléent les odontoblastes qui peuvent y puiser les éléments métaboliques nécessaires à leur activité. Des boucles capillaires (U-loops) très fines forment un réseau dense en constant remodelage du fait de l’apposition dentinaire physiologique permanente (fig. 2.1). 2.1). Le réseau peut également se remodeler rapidement en cas de processus pathologique. Les cellules endothéliales formant la paroi des vaisseaux disparaissent et une néoangio-
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Endodontie
Cellules Odontoblaste Lymphocyte Macrophage Mastocyte
Fibroblaste Polynucléaire Ostéoblaste Ostéoclaste
Aδ Aβ Artérioles Veinules Lymphatiques
Système nerveux autonome C C
C
Fibres nerveuses sensitives
Figure 2.1 Vue schématique des principaux constituants pulpaires. Les éléments vasculaires (artérioles, veinules, lymphatiques), nerveux (sensitifs et autonomes) et cellulaires interagissent à l’état physiologique pour assurer la dentinogenèse et réguler le flux sanguin. En conditions pathologiques, ils permettront la mise en jeu des réactions inflammatoires de défense et de réparation. Voir le texte pour plus de détails.
genèse peut se développer dans des sites voisins à partir des fibroblastes sous l’action de facteurs trophiques vasculaires tels que le facteur de croissance de l’endothélium vasculaire (VEGF, vascular endothelial growth factor ) (Rodd et Boissonade, 2005). Important ! Les capillaires sont le lieu privilégié des échanges avec les tissus environnants. La pression hydrostatique et la pression osmotique s’y équilibrent, la circulation y est ralentie, la surface d’échange entre le sang et le tissu interstitiel est importante.
Certaines substances, gazeuses notamment, traversent passivement les membranes vasculaires par différences de concentration, d’autres sont dépendantes de transporteurs. Les parois des vaisseaux (cellules endothéliales) et des cellules qui les entourent (péricytes) contiennent en outre de nombreux récepteurs (aux catécholamines, cytokines, peptides, glutamate, etc.) qui en font des capteurs environnementaux permettant aux cellules de répondre aux variations du milieu. Les capillaires sont constitués d’une seule couche cellulaire dont la perméabilité dépend de leur type – capillaires qui, dans la pulpe, peuvent être fenestrés ou continus (Yoshida et Ohshima, 1996) – et des molécules présentes dans le milieu. L’histamine par exemple augmente la perméa bilité capillaire.
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En aval des capillaires, des veinules collectent le sang modifié par les échanges métaboliques et le ramènent vers le cœur, en quittant la pulpe via les foramina. Des shunts artérioveineux jouent eux aussi un rôle dans la redistribution du flux sanguin. Enfin, des vaisseaux lymphatiques sont également présents dans le tissu pulpaire et jouent un rôle dans l’absorption des fluides tissulaires et la circulation des cellules blanches sanguines. Peu nombreux en conditions physiologiques, leur taille et leur nombre augmentent en conditions pathologiques (Berggreen et al., 2009). La pulpe est donc un organe à vascularisation terminale et à faible compliance (qui est le rapport entre le volume du réservoir élastique et la pression du fluide qu’il contient ; ses variations permettent d’évaluer la distension d’un tissu). Cette condition la rend donc plus fragile du fait de l’absence de suppléance collatérale et la conduit plus facilement qu’un autre organe vers la nécrose tissulaire.
La régulation vasculaire fait l’objet d’un contrôle complexe dépendant non seulement de facteurs locaux, produits par les cellules, mais également de molécules produites à distance par différents organes de l’organisme, comme certaines hormones ou cytokines, ainsi que des cellules nerveuses, très nombreuses dans la pulpe dentaire. La circulation dans les vaisseaux artériels afférents aux capillaires, dits résistifs, est décrite par la loi de Poiseuille, similaire à la loi d’Ohm pour l’électricité (U = R × I, soit différence de potentiel = résistance × intensité) : la différence de pression sanguine entre deux points est égale au produit de la résistance du tube multiplié par le flux sanguin. La résistance vasculaire s’exprime en fonction du rayon du vaisseau élevé à un facteur de puissance 4. Par conséquent, de faibles variations du diamètre artériel entraîneront d’importantes modifications du débit sanguin. Dans les capillaires, les échanges tissulaires sont régis par l’équation de Starling, qui fait intervenir les différences de pression hydraulique et les pressions osmotiques entre les vaisseaux et les tissus interstitiels (fig. 2.2). L’estimation de la pression pulpaire varie, selon les études, de 6 à 10 mmHg, ce qui la situe parmi les plus valeurs les plus élevées de l’organisme. À l’état physiologique, la pression intrapulpaire qui en résulte est positive et entraîne un flux sortant de fluide à travers les tubules (Vongsavan et Matthews, 1992b et 2000) qui exerce une résistance à la pénétration de substances à travers les tubules. En cas de diminution de la pression interstitielle, le flux tubulaire sortant diminue.
B - Innervation Le développement de l’innervation pulpaire et dentinaire est fortement lié à celui de la dent et spécifiquement à certaines de ses cellules, dont l’odontoblaste. Les fibres nerveuses qui approchent le bourgeon dentaire sont guidées par différentes molécules qui contrôlent la survie des neurones et sont impliquées dans la régulation de la densité de l’innerva-
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Physiologie de la pulpe saine
Flux net positif : mouvement de fluide vers les tissus interstitiels
Flux net négatif : mouvement de fluide vers le capillaire
P i
P c
πp Jv
πi
= K f{(P c – P i) – σ(πp – πi)} Capillaire
B D= r Artériole
(PA – PB) R
A
Versant résistif
R=
8ηl πr4
Veinule Versant capacitif
tion. Parmi ces molécules de signalisation, les facteurs neurotrophiques tels que le facteur de croissance nerveuse (NGF, nerve growth factor ), le facteur neurotrophique dérivé du cerveau (BDNF, brain derived neurotrophic factor ), le facteur nerveux dérivé de la glie (GDNF, glial derived nerve factor ) et les neurotrophines de type 3 et 4 (NT3 et NT4) jouent un rôle essentiel mais pas aux mêmes stades du développement (Luukko et al., 2008 ; Nosrat et al., 1998). Cependant, l’expression de ces molécules cesse tandis que l’innervation du complexe dentino-pulpaire n’est pas encore achevée et d’autres signaux moléculaires attractifs ou répulsifs, issus des odontoblastes, prennent le relais comme la sémaphorine 7A ou la rééline (Maurin et al., 2004). 1 - Topographie de l’innervation périphérique
a - Innervation pulpaire Important ! La pulpe dentaire est un des tissus les plus innervés de l’organisme : on y dénombre de 2 000 à 2 500 axones environ au niveau de l’apex pour une prémolaire adulte (Nair, 1995 ; Byers, 1984). Elle contient deux grands types de fibres nerveuses (fig. 2.1) : - des fibres sensitives, dont on a longtemps pensé que leur seul rôle était de transmettre des informations périphériques vers le système nerveux central mais qui ont un rôle actif de contrôle du milieu local, notamment via le système vasculaire, et de mise en jeu du système immunitaire (Fristad et al., 2006). Leur corps cellulaire est situé dans le ganglion trigéminal ; - des fibres du système autonome, efférentes, qui contrôlent la vascularisation pulpaire et participent également aux réactions immunitaires. Le corps cellulaire des fibres sympathiques est situé dans le ganglion cervical supérieur. La présence de fibres parasympathiques cholinergiques a fait l’objet de controverses mais est maintenant établie (Borda et al., 2007 ; De Couto Pita et al., 2009) sans que l’origine des neurones cholinergiques ait été identifiée.
Figure 2.2 Équations réglant les flux vasculaires. Artérioles : la différence de pression sanguine entre deux points du vaisseau afférent est égale au produit de la résistance du tube multiplié par le flux sanguin. La résistance vasculaire s’exprime en fonction du rayon du vaisseau élevé à un facteur de puissance 4. Par conséquent, de faibles variations du diamètre artériel entraîneront d’importantes modifications du débit sanguin. R : résistance vasculaire ; η : viscosité ; l : longueur du segment A-B. Capillaires : le mouvement net de fluide à travers les parois capillaires ( Jv) est déterminé par l’équation de Starling qui prend en compte la pression hydraulique capillaire ( P c), la pression hydraulique interstitielle (P i), la pression oncotique plasmatique (πp), la pression oncotique interstitielle ( πi), le coefficient de filtration (K f) et le coefficient de réflexion ( σ) qui représente la perméabilité des capillaires aux protéines plasmatiques.
Si certaines fibres nerveuses entrent dans la pulpe via des foramina accessoires, la majorité des éléments nerveux pénètre la dent au niveau du foramen principal sous forme de faisceaux de fibres myélinisées et amyéliniques. Ces faisceaux cheminent ensuite dans la partie centrale de la pulpe, donnent naissance à quelques ramifications à destination des zones périphériques où se produit une importante arborisation. La densité de l’innervation pulpaire est inégale. La région radiculaire est moins richement innervée que la partie coronaire. Les régions des cornes pulpaires, qui sont également les plus sensibles, ont une densité d’innervation nettement supérieure au reste de la pulpe (Lilja, 1979 ; Lilja et al., 1982 ; Gunji, 1982) (fig. 2.1). Les terminaisons nerveuses sont observées dans l’ensemble de la pulpe, mais c’est en périphérie que l’on en rencontre le plus, notamment au voisinage des odontoblastes où elles forment le plexus sous-odontoblastique (dit de Raschkow) qui est constitué de fibres fines, majoritairement amyéliniques, ou de fibres myélinisées ayant perdu leur gaine de myéline. Une partie des fibres nerveuses s’arborise à proximité des odontoblastes sans former de contacts synaptiques classiques ; d’autres traversent la couche odontoblastique. Certaines fibres nerveuses sont présentes dans la prédentine et la dentine, à l’intérieur des tubules dent inaires, sur une distance d’environ 100 µm, sans atteindre par conséquent la jonction amélo-dentinaire. Remarque : il faut noter à ce propos que certaines observations suggérant que la jonction amélo-dentinaire est une zone plus sensible que la dentine, plus interne, ne sont pas valides scientifiquement.
Les fibres nerveuses intradentinaires sont des fibres qui sont restées dans la dentine au fur et à mesure du déplacement des odontoblastes et non des fibres qui ont colonisé l’espace tubulaire ensuite. On dénombre environ 8 % de tubules
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innervés au niveau coronaire alors que cette proportion est de 1 % dans la partie radiculaire (Fearnhead, 1957). Au niveau des cornes pulpaires, la densité est plus élevée et se situe aux alentours de 25 % (Byers et Närhi, 1999).
b - Innervation parodontale périradiculaire L’innervation parodontale provient pour l’essentiel de fibres nerveuses issues de la région apicale et qui se distribuent ensuite dans le desmodonte, que rejoignent des fibres additionnelles issues de foramina accessoires de l’os alvéolaire (Linden, 1990). Les fibres nerveuses amyéliniques et myélinisées sont réparties le long de la racine uniformément sur un axe horizontal, mais avec des différences de densité verticale, décroissante à partir de l’apex où elle est le plus forte. Les fibres amyéliniques et faiblement myélinisées sont finement arborisées dans le desmodonte sous forme de terminaisons libres. Les grosses fibres myélinisées se terminent sous forme de récepteurs spécialisés, de forme et de structure diverses, dont de nombreuses terminaisons caractéristiques des mécanorecepteurs de type Ruffini. Une partie des fibres nerveuses est connectée à des mécanorécepteurs à bas et haut seuils de stimulation qui participent à l’analyse des forces occlusales. D’autres sont des récepteurs nociceptifs et thermiques. 2 - Innervation sensitive Note : l’innervation sensitive de la pulpe dentaire est assurée par des neurones en T dont le corps cellulaire est situé dans le ganglion trigéminal.
sont des fibres Aβ à conduction rapide (jusqu’à 48 m/s) (Närhi, 1985 ; Cadden et al., 1983). Ces catégories ne forment pas elles-mêmes une classe homogène et plusieurs soustypes de fibres nerveuses peuvent être distingués. Note : les fibres C sont dites polymodales en raison de leur capacité à répondre à des stimulations chimiques, thermiques et mécaniques, mais elles n’ont pas toutes les mêmes caractéristiques biochimiques.
b - Récepteurs
1 - Nocicepteurs et thermorécepteurs Les fibres nerveuses assurent leur fonction de détection de l’environnement grâce à des récepteurs dont il existe de nombreux types (fig. 2.3). Récepteurs TRP1 : la pulpe dentaire contient des récepteurs à potentiel transitoire (TRP, transient receptor potentiel), notamment de nombreux TRPV1 (sous-classe de récepteurs TRP liant les molécules de la famille des vanilloïdes comme la capsaïcine, le principe actif des piments) qui captent des informations nociceptives thermiques et chimiques. Elle contient également des récepteurs TRPV2 en moindre quantité, ainsi que des récepteurs TRPM8 et TRPA1 susceptibles de capter des informations thermiques dans les gammes nociceptives et non nociceptives (Hermanstyne et al., 2008 ; Alvarado et al., 2007 ; Ishikawa et Sugimoto, 2001). Remarque : il est intéressant de remarquer que certains de ces TRP sont également présents sur les odontoblastes (Son et al., 2009) qui pourraient donc jouer un rôle dans la sensibilité thermique et la mécanotransmission. Tous ces récepteurs ne sont pas présents sur toutes les fibres nerveuses.
Plusieurs types cellulaires ont été décrits : de gros neurones reliés à des fibres myélinisées et des neurones plus petits reliés à des fibres amyéliniques ou faiblement myélinisées (Kruger et al., 1989 ; Azérad et al., 1992 ; Ichikawa et al., 1995). Les fibres sensitives intrapulpaires sont pour l’essentiel des fibres de petit diamètre, amyéliniques ou faiblement myélinisées, captant des informations chimiques, thermiques et des déformations mécaniques. Ces modifications de l’environnement sont détectées via des récepteurs spécialisés dont il existe de nombreux types. Leur activité dépend de l’état physiologique ou pathologique de la pulpe, c’est-à-dire de la présence de diverses molécules, inflammatoires par exemple, dans le milieu extracellulaire, présence qui est détectée par de nombreux récepteurs. Les neurones sensitifs se projettent dans le complexe sensitif trigéminal (CST) qui intègre les informations sensitives orales dans les différentes subdivisions (Dallel et al., 2003). Le CST relaie ensuite ces informations à différentes structures cérébrales selon la nature, la qualité et la quantité des informations.
D’autres récepteurs sont sensibles aux variations chimiques du milieu. Les récepteurs ionotropiques2 de type ASIC (acid sensing ionic chanel) sont sensibles à la présence des ions H+ et détectent donc les variations de pH (Ichikawa et Sugimoto, 2002). Les récepteurs purinergiques de la famille des P2X détectent l’adénosine triphosphate (ATP), ce qui en fait des détecteurs des lésions tissulaires quand le contenu intracellulaire, riche en ATP, est libéré dans le milieu extracellulaire (Alavi et al., 2001 ; Renton et al., 2003 ; Cook et al., 1997). Les récepteurs P2X3 sont principalement retrouvés dans les neurones sensibles au GDNF. D’autres récepteurs fixent des agents algogènes issus de la rupture des membranes cellulaires comme les récepteurs à la bradykinine B1 et B2 en cas de lésion vasculaire. D’autres encore sont sensibles à la présence de molécules inflammatoires telles que l’histamine ou
a - Fibres nerveuses Selon Byers (1984), 85 % des fibres nerveuses entrant dans l’apex sont amyéliniques, de petit diamètre – inférieur à 1 µm – et à faible vitesse de conduction (de – 0,5 à 2 m/s). Parmi les 15 % de fibres myélinisées restantes, l’essentiel est constitué de fibres Aδ, plus rapides (de 4 à 30 m/s) et moins de 1 %
1. Récepteur TRP : récepteur potentiel transitoire. TRPV1 : sous-classe de récepteurs TRP liant les molécules de la famille des vanilloïdes comme la capsaïne, le principe actif des pi ments. 2. Récepteurs ionotropiques et métabotropiques : les premiers assurent leur fonction biologique en laissant passer des ions à travers les membranes tandis que l’activation des seconds entraîne celle d’une enzyme membranaire qui mobilise à son tour des voies de signalisations cellulaires.
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Extravasation Vasodilation
Dommage tissulaire Pression K+
H+
IL6
TNF-α Macrophage LIF Mastocyte
Bradykinine ATPNGF IL1-β PGE2 His 5HT
Chaleur CAPS
ASICP2X TrkA IL1-R B1/B2 EP H1 5HT TRPV1 H+ Ca2+ Terminaison nociceptive
SP
NaV (NaV1.7) NaV (NaV1.8, 1.9)
Figure 2.3 Principaux récepteurs présents sur les fibres nociceptives pulpaires (d’après Gohar, 2003). TRPV1 : il est activé non seulement par des molécules exogènes comme la capsaïcine, la substance irritante des piments, mais également par des températures supérieures à 42 °C. Par ailleurs, les ions H+ facilitent l’activation du récepteur. Le TRPV1 peut donc être activé à des températures proches de la température ambiante s’il est sensibilisé par l’acidité du milieu, ce qui est le cas lors d’une inflammation. Il est également activé par des molécules endogènes proches de l’acide arachidonique (AA). TRPV2 : ce récepteur, à la structure proche de TRPV1, est activé par des températures supérieures à 52 °C. Il ne semble pas exprimé dans les mêmes neurones. Il existe également des récepteurs TRPV3 et TRPV4. TRPA1 : ce récepteur s’active à des températures inférieures à 17 °C, considérées comme nociceptives. Certains neurones expriment à la fois TRPV1 et TRPA1, ce qui pourrait expliquer la confusion des sensations paradoxales de brûlure ressenties lors de stimuli froids. Il est également activé par certains composés irritants comme l’huile de moutarde. Récepteurs purinergiques : en cas de lésion tissulaire, l’ATP utilisé par les cellules pour transférer de l’énergie lors du métabolisme cellulaire peut être libéré dans le milieu extracellulaire. Il active divers types de récepteurs, dits purinergiques, tels que le P2X3. ASIC : ces récepteurs canaux sont activés par des baisses de pH, situations rencontrées dans les douleurs inflammatoires, les hématomes, les ischémies cardiaques ou musculaires ou les cancers.
des neuropeptides libérés par réflexe d’axone par le nerf luimême : récepteurs à neurokinines de type NK1 qui fixent la substance P (SP) ou récepteurs au CGRP (calcitonin gene-related peptide). Enfin, des récepteurs au glutamate (R-Glu) (Kim et al., 2009) ont été identifiés, suggérant un rôle de cet acide aminé excitateur dans le contrôle des réactions vasculaires pulpaires (Jackson et Hargreaves, 1999 ; Hofman et al., 2003).
2 - Mécanorécepteurs Certains récepteurs détectent les déformations tissulaires via l’étirement des membranes. Ce sont par exemple les récepteurs ENaC, TREK1 et TREK2, TRAAK et ASIC 3, qui sont présents sur les fibres myélinisées pulpaires (Ichikawa et Sugimoto, 2002 ; Ichikawa et al., 2005 ; Hermanstyne et al., 2008) et qui semblent bien placés pour détecter les déformations liées aux déplacements de fluide dans les tubules. 3 - Récepteurs bactériens Les récepteurs de type Toll (TLR, Toll-like receptors) sont présents dans la pulpe dentaire et notamment sur les odontoblastes qui jouent donc un rôle important dans la détection et la réponse aux micro-organismes (Farges et al., 2009). Ils sont également présents sur les fibres nerveuses (Griffiths et al., 2007). Important ! Ces récepteurs participent à de nombreuses fonctions et jouent un rôle important dans les processus de réparation cellulaire. Cependant, comme pour de nombreux systèmes, la balance entre les effets bénéfiques réparateurs et les effets néfastes dépend d’équilibres complexes liés à la présence de nombreuses molécules du milieu considéré.
Les TLR ont par exemple été impliqués dans les mécanismes de dégénérescence neuronale. Dans la pulpe, Wadachi et Hargreaves (2006) ont identifié les récepteurs TLR ainsi que le CD14 qui joue un rôle de corécepteur au TLR, notamment pour le lipopolysaccharide (LPS). Du fait de la présence de ces récepteurs sur une population de fibres nociceptives (mais pas uniquement), les auteurs ont suggéré que la douleur provoquée par les infections bactériennes était en partie véhiculée par ces récepteurs. D’autres modèles animaux soulignent l’importance des TLR4 dans la douleur (Lan et al., 2010).
4 - Récepteurs aux cytokines/chimiokines Les chimiokines (ou chémokines) sont de petites molécules bioactives dont le rôle majeur est d’attirer les cellules portant leurs récepteurs par chimio-attraction. Les cellules attirées suivent un gradient de concentration en chémokines et « remontent » ainsi vers la source d’émission du signal. Certaines chémokines sont dites homéostatiques et sont sécrétées en permanence. Elles peuvent par exemple contrôler les cellules immunitaires comme les lymphocytes afin qu’ils puissent réagir aux invasions de pathogènes en interagissant avec les cellules dendritiques présentatrices d’antigènes. D’autres ont un rôle dans le développement, guident l’angiogenèse ou certaines cellules vers des tissus spécifiques, délivrant des signaux critiques pour la maturation des cellules. D’autres chimiokines sont inflammatoires et sont libérées par de nombreux types cellulaires en réponse à des infections bactériennes ou virales. Leur libération est souvent stimulée par des cytokines pro-inflammatoires comme l’interleukine 1 (IL1). Elles servent principalement de chémo-attractants pour les leucocytes, monocytes, neutrophiles, macrophages, guidant les cellules vers la lésion ou le site d’infection.
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Certaines chimiokines inflammatoires activent des cellules qui, à leur tour, vont déclencher une réponse immunitaire ou promouvoir la réparation tissulaire. Comme dans la plupart des tissus, les cellules de la pulpe dentaire réagissent aux agressions microbiennes en activant des récepteurs de l’immunité acquise et innée qui vont ensuite entraîner une cascade d’événements défensifs et/ou réparateurs, mobilisant les cellules voisines et, à distance, les odontoblastes, les fibroblastes, les macrophages et les mastocytes mais aussi les neurones. Les cytokines, molécules de communication cellulaire, vont jouer les intermédiaires avec chacune des rôles spécifiques. Il existe souvent une redondance des voies de signalisation. Une même cytokine peut activer des récepteurs différents et plusieurs cytokines différentes peuvent activer un même récepteur. Toutes les cytokines et chémokines ne jouent pas le même rôle. Certaines sont pro-inflammatoires, tels l’IL1, l’IL6, le facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-α, tumor necrosis factor alpha), et d’autres sont anti-inflammatoires (IL10). Elles ne sont p as libérées au même moment de la réaction inflammatoire. Parmi ces cytokines, la CCL2 (précédemment appelée MCP1, monocyte attractant protein), dont l’une des fonctions est d’attirer les macrophages sur le site lésionnel, joue un rôle particulier dans la douleur (Abbadie et al., 2009), tant nociceptif et inflammatoire que neuropathique. La CCL2 est colocalisée dans les neurones nociceptifs avec les peptides, tels que la substance P (SP) et le CGRP, ainsi qu’avec le récepteur TRPV1. Elle est libérée par les neurones et exerce un effet pro-nociceptif central et périphérique. Elle est également impliquée dans les changements plastiques des cellules gliales observés en condition de douleur chronique. Important ! En fin de compte, l’activation et la sensibilisation de ces différents récepteurs vont modifier le voltage des terminaisons nerveuses et donc leur excitabilité. Les fibres qui portent les récepteurs peuvent donc détecter des informations et les transmettre au corps cellulaire, éventuellement aux terminaisons centrales, grâce à la présence de canaux ioniques, principalement sodiques et potassiques, sur les membranes axonales. L’activation des voies centrales permettra ensuite de donner naissance à une sensation.
c - Canaux ioniques Les fibres nerveuses de la pulpe dentaire saine contiennent des canaux NaV1.7 et NaV1.8, TTX résistants1, qui jouent un rôle dans la propagation des potentiels d’action. Ce sont les cibles des anesthésiques locaux (Boucher, 2006). Les propriétés analgésiques de l’eugénol, utilisé depuis très longtemps 1. Il existe de nombreux sous-types de canaux Na, qui diffèrent selon leurs sous-unités constitutives et le tissu considéré. Les neurones sensitifs contiennent des canaux NaV1.7, NaV1.8 et NaV1.9 que l’on peut sélectionner pharmacologiquement, par blocage avec certaines toxines comme la tétrodotoxine (TTX). Les canaux NaV1.8, présents sélectivement sur les neurones sensitifs nociceptifs, résistent à l’action de la TTX.
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en odontologie, semblent dues au blocage de ces canaux dans certains types neuronaux (Park et al., 2009).
d - Terminaisons centrales Après avoir cheminé dans les axones des neurones sensitifs primaires, les potentiels d’action sont propagés jusqu’aux extrémités centrales du neurone dans le complexe sensitif trigéminal (CST) qui reçoit les informations sensitives captées par les fibres nerveuses trigéminales. Situé dans le tronc cérébral, il comprend deux noyaux : le noyau principal et le noyau spinal, lui-même divisé en trois sous-noyaux : oral, interpolaire et caudal, ce dernier prolongeant les cornes d orsales de la moelle cervicale. Le noyau principal est considéré comme le relais des afférences sensitives oro-faciales de gros diamètre, non douloureuses. Le noyau spinal, qui reçoit des afférences de faible diamètre, joue un rôle important dans le traitement des informations nociceptives, essentiellement grâce aux sous-noyaux caudal et oral (Dallel et al., 2003). On peut noter que 80 % des neurones du sous-noyau caudal sont des neurones à convergence, qui intègrent donc des informations nociceptives, tactiles et thermiques issues des structures superficielles (peau, muqueuses) et profondes (muscles, viscères) du métamère correspondant. Cette organisation permet de comprendre le caractère souvent diffus et irradiant des douleurs trigéminales. L’exemple de la pulpe dentaire est à cet égard intéressant : si sa situation anatomique semble l’assimiler à une structure superficielle, l’organisation anatomo-physiologique de ses circuits d’intégration centrale, récemment mis en évidence par imagerie fonctionnelle (Jantsch et al., 2005), est celle d’un tissu profond, différente de celle des tissus superficiels. Important ! Ces données sont cohérentes avec la symptomatologie des douleurs pulpaires – proches des douleurs viscérales et caractérisées notamment par leur irradiation, leur forte intensité sensorielle et émotionnelle – et l’importance des phénomènes de sensibilisation. Les douleurs issues de la pulpe dentaire sont ainsi souvent ressenties à distance, dans une autre dent ou dans un muscle.
3 - Innervation autonome
L’innervation de la pulpe comprend également des fibres du système nerveux autonome, c’est-à-dire du système sympathique et parasympathique.
a - Système sympathique De nombreux auteurs ont apporté les preuves histologiques et fonctionnelles d’une innervation sympathique de la pulpe dentaire chez l’animal et chez l’homme (Anneroth et Norberg, 1968 ; Pohto et Antila, 1968 ; Scott et al., 1972 ; Kerezoudis et al., 1992). Ces fibres efférentes sont originaires du ganglion cervical supérieur et situées au voisinage des vaisseaux qu’ils entourent parfois et sont plutôt dans les parties centrales de la pulpe. Cependant, des fibres sympathiques ont été décrites dans le plexus sous-odontoblastique et dans la couche odontoblastique, principalement au niveau des
Physiologie de la pulpe saine
cornes pulpaires (Haug et al., 2001 ; Oswald et Byers, 1993 ; Udmann et al., 1984). Elles sont principalement destinées aux vaisseaux sanguins sur lesquelles elles exercent un contrôle du diamètre via les péricytes et cellules musculaires lisses des artérioles et des sphincters précapillaires qui permettent de moduler le diamètre des vaisseaux et, subséquemment, le débit sanguin. Elles exercent leur action via des catécholamines – la noradrénaline ou norépinéphrine (NA), l’adrénaline ou épinéphrine (A) – et le neuropeptide Y (NPY).
b - Système parasympathique L’innervation parasympathique de la pulpe a parfois été discutée (Olgart, 1996) du fait de la non-spécificité des marqueurs utilisés et l’ambiguïté des arguments fonctionnels (Sasano et al., 1995). Récemment, Borda et al. (2007) puis De Couto et al. (2009) ont établi les preuves fonctionnelles d’un contrôle cholinergique de l’activité vasculaire par des récepteurs muscariniques, via le monoxyde d’azote (NO) et les prostaglandines (PG), dépendant de l’inflammation.
II - Physiologie de la pulpe saine
A - Sensations Important ! En l’absence de moyens diagnostiques de routine non invasifs et fiables, la seule façon d’approcher l’état physiologique de la pulpe reste la symptomatologie, c’està-dire l’étude des sensations issues de la pulpe, qu’elles soient spontanées ou provoquées.
Normalement, les fibres intrapulpaires ne sont pas activables de l’extérieur, sauf par des stimulations thermiques fortes du fait de la protection liée à l’émail ou de stimulations électriques non physiologiques. Elles jouent un rôle trophique et d’adaptation des conditions circulatoires aux besoins du tissu, répondent aux stimulations physiologiques de la dent (mastication) et accompagnent la sénescence pulpaire. Mais lorsque la barrière amélaire a subi une effraction ou que l’attache parodontale migre en exposant le cément, certains tubules communiquent alors avec l’extérieur et les stimuli externes peuvent être transmis à la pulpe. Les études psychophysiques chez l’homme indiquent qu’il est possible de distinguer trois types de sensations principales issues des dents (Ahlquist et al., 1984 ; Anderson et Naylor, 1962 ; Anderson et al., 1970 ; Brännström et al., 1962 ; Nähri et al., 1992 ; Azérad et Woda, 1977) : - une sensation initiale, définie comme « pré-douloureuse », ressentie pour les intensités de stimulation faibles, qui se transforme en sensation de douleur aiguë quand l’intensité du stimulus augmente ; - une sensation de douleur aiguë brève et bien localisée ; - une sensation de douleur sourde, intense et mal localisée. À ces trois types de sensations semble correspondre le recrutement de différents types de fibres nerveuses :
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- Aβ et Aδ, rapides pour les sensations de prédouleur ; - Aδ, lentes ; -C pour les sensations de douleur intense et mal localisée. Ces distinctions recouvrent les notions de sensibilité « d entinaire » et de sensibilité « pulpaire » (Trowbridge, 1986), correspondant respectivement à l’activation de fibres de type A superficielles et de fibres C profondes (Nähri et al., 1992). Cependant, il semble critiquable d’assimiler les sensations de faible intensité à des sensations prédouloureuses et cette distinction pourrait résulter d’un a priori : l’innervation majoritairement amyélinique et faiblement myélinisée de la pulpe, connue comme le support biologique de la douleur, a pu conditionner les expérimentateurs à considérer la dent comme une structure ne pouvant donner lieu qu’à des sensations de cette catégorie. Or la pulpe dentaire contient des fibres de gros diamètre et des composantes mécaniques non douloureuses ont été décrites (Carter et Matthews, 1989). Par ailleurs, certaines sensations comme les démangeaisons ne sont pas nécessairement des sensations de prédouleur (Ikoma et al., 2006). 1 - Douleur « dentinaire »
a - Théorie hydrodynamique de Brännström Cette théorie (Brännström, 1986 ; voir chapitre 1), selon laquelle l’activation des fibres intrapulpaires résulte du déplacement du contenu des tubules dentinaires à la suite d’un stimulus mécanique thermique ou osmotique, est aujourd’hui largement acceptée. Le déplacement des fluides intratubulaires active ensuite les fibres nerveuses pulpaires de type A (Nähri, 1985 ; Newton, 1969 ; Jyväsjärvi et Kniffki, 1987 ; Dong et al., 1985), évoquant une perception plus ou moins douloureuse selon l’intensité du stimulus, qui ne dure pas. Cette situation correspond à la stimulation des fibres de type Aδ. Charoenlarp et al. (2007) ont déterminé, chez l’homme, que le seuil de stimulation douloureuse était de – 125 mmHg (pression négative) et 200 mmHg (pression positive), ce qui correspond respectivement à des flux de fluides dentinaires de 3,29 nl/s/mm2 et 5,75 nl/s/mm2. Cependant, la façon dont s’opère la transduction n’est pas encore élucidée. Plusieurs hypothèses ont été émises. Pour certains, c’est l’odontoblaste qui effectue la transduction. Cette hypothèse de l’odontoblaste cellule sensorielle a été émise depuis longtemps et a été renforcée par des observations récentes. Les odontoblastes disposent en effet de capteurs mécaniques ou chimiques susceptibles de détecter les variations du micro-environnement induit par ces déplacements (changement des concentrations de calcium par exemple) sous forme de canaux ioniques mécanosensibles (TRPM3, TRPV4, TREK1), de canaux potassiques activés par le calcium (KCa) ainsi que de canaux sodiques voltage dépendants fonctionnels (Allard et al., 2006). Ils peuvent par ailleurs émettre des potentiels d’action en conditions expérimentales (Allard et al., 2006). Ils pourraient donc répondre directement aux mouvements des fluides et transmettre ensuite cette information (Magloire et al., 2009 et 2010).
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b - Transduction directe par les fibres nerveuses Aucun des éléments précédemment cités n’est une preuve certaine du rôle sensoriel des odontoblastes. De nombreuses cellules sécrétrices sont excitables et les récepteurs observés pourraient jouer un autre rôle que celui de transduction. De fait, il ne semble pas que la genèse d’une activité afférente après une stimulation dentinaire requière la présence d’odontoblastes intacts (Lilja et al., 1982 ; Hirvonen et Närhi, 1986). Dans ce cas, les mouvements de fluides activeraient directement les fibres nerveuses qui possèdent les mécanorécepteurs (voir plus haut). Les récepteurs sont également des chémorécepteurs. Or, de nombreuses fibres Aδ sont également sensibles à des stimulations chimiques. Il est possible que les déformations tissulaires induisent la libération de molécules activant secondairement les récepteurs, comme les lésions tissulaires induisent la libération de nombreux ions et molécules directement ou indirectement (ATP, PG) qui sont détectés secondairement par les fibres nerveuses. 2 - Douleur « pulpaire » Important ! Une stimulation aiguë expérimentale de la pulpe dentaire, telle qu’une stimulation thermique ou électrique élevée ou l’application d’agents chimiques comme la bradykinine, donne lieu à une sensation de douleur intense, mal localisée, pénible, véhiculée par les fibres C (Nähri et al., 1992). Ces douleurs partagent les caractéristiques des douleurs viscérales (Jantsch et al., 2005).
Du fait des convergences centrales, les douleurs sont souvent ressenties dans d’autres structures faciales, dentaires et musculaires, ce qui les rend difficiles à localiser. Elles sont dues à l’activation physiologique des fibres nociceptives, qui répondent grâce à l’équipement biochimique décrit précédemment. Cependant, vu la diversité des fibres C présentes dans la pulpe en termes de contenu neurochimique (neuropeptides, récepteurs), il est possible qu’une analyse plus fine permette de distinguer des sensations plus nuancées selon les modalités de stimulation (température, molécules algogènes internes, etc.). Une des caractéristiques de ces fibres est également d’être activées pa r l’anoxie et l’hypoglycémie. En cas de privation d’oxygène et/ou de glucose, l’activité spontanée des fibres C augmente considérablement, ce qui pourrait expliquer les douleurs de pulpite lorsque la microcirculation pulpaire est altérée.
B - Contrôle de la microcirculation 1 - Régulation tonique du débit sanguin
Les variations de flux sanguin sont difficiles à mettre en évidence en conditions basales mais la pulpe, comme les autres tissus de l’organisme, est soumise à des influences régulatrices métaboliques, nerveuses, paracrines/endocrines et immunitaires. Les cellules actives dans ce processus sont nombreuses.
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Les cellules musculaires lisses de la paroi des artérioles et des veinules ainsi que les cellules endothéliales artériolaires et capillaires jouent un rôle actif. De plus, les cellules endothéliales sont réunies par des gap-junctions qui permettent de les coupler et de se comporter comme une unité fonctionnelle en cas de stimulation (de Wit et Griffith, 2010). Le rôle des péricytes qui les entourent est de plus en plus exploré. Ils peuvent réguler la circulation capillaire via le glutamate dans d’autres modèles de circulation terminale comme la rétine (Peppiatt et al., 2006 ; Puro, 2007). Par ailleurs, des travaux récents indiquent que les hématies pourraient participer aussi à cette régulation (Jensen, 2009) : parallèlement à leur rôle d’apport d’oxygène aux tissus, elles peuvent agir comme des capteurs d’activité métabolique et modifier en retour le débit sanguin. En effet, le diamètre des capillaires fins est parfois peu supérieur à celui des globules rouges, voire inférieur, et, dans ce cas, ces derniers s’y meuvent grâce à la contraction de leur cytosquelette. La faible vitesse de leur déplacement dans les capillaires et la proximité des parois vasculaires favorisent ce rôle de senseur, qui fait par ailleurs intervenir la désoxygénation de l’hémoglobine, l’ATP et le monoxyde d’azote (Jensen, 2009 ; Kleinbongard et al., 2007).
a - Régulation métabolique Les besoins métaboliques de la pulpe en conditions normales correspondent principalement, outre à l’entretien du tissu, à l’activité dentinogénique des odontoblastes qui nécessite un apport en nutriments et en oxygène important. Yu et al. (2002) ont montré, chez le rat, une consommation hétérogène de la pulpe en oxygène plus élevée au niveau périphérique où sont les odontoblastes. La consommation moyenne à ce niveau était de 3,2 ± 0,2 ml O2/min pour 100 g de tissu, un chiffre voisin de la consommation cérébrale. Il a par ailleurs été montré que les variations gazeuses – diminution d’oxygène et augmentation de gaz carbonique – induisaient une augmentation du flux sanguin (Okabe et al., 1990 ; Yu et al., 2002). D’autres molécules, comme l’ATP ou des ions H+, produites par activité cellulaire peuvent influencer la microcirculation (Berggreen et al., 2003). b - Régulation paracrine (autacoïdes) Le système circulatoire est influencé par des molécules vasoactives produites ou libérées à sa proximité, nommées autacoïdes. Ce sont principalement des peptides (endothéline 1, bradykinine) et des éicosanoïdes, dérivés de l’acide arachidonique (prostaglandines, leucotriènes, thromboxanes).
1 - Endothéline L’endothéline 11 (ET1) est un neuropeptide sécrété par l’endothélium vasculaire à partir de molécules précurseur clivées par l’enzyme NEP (neutral endopeptidase, endopeptidase neutre) qui dégrade également d’autres peptides comme la substance P. Elle a un effet vasoconstricteur puissant au niveau de 1. L’ET1 se fixe également sur le récepteur R-ET B exprimé à la surface des cellules endothéliales et qui entraîne une légère vasodilatation. Dans ce cas, les cellules endothéliales produisent plus de monoxyde d’azote (ou NO) à effet relaxant sur les cellules musculaires lisses voisines.
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la pulpe dentaire (Yuet al., 2004 ; Berggreen et Heyeraas, 2003). C’est également un stimulant de la prolifération cellulaire, de la fibrose et de l’inflammation. Elle se fixe principalement sur le récepteur à endothéline (ET) de type A (R-ET A) exprimé à la surface des cellules musculaires lisses de la paroi des artères.
2 - Bradykinine La bradykinine (BK) a des effets différents selon les tissus. Au niveau des capillaires, c’est un puissant vasodilatateur dépendant de l’endothélium, dont les effets sont véhiculés par le monoxyde d’azote après activation des récepteurs B1. Les taux de bradykinine sont élevés dans les pulpites irréversibles. La bradykinine agit directement sur l’endothélium vasculaire ainsi que sur les neurones sensitifs en amplifiant la libération de neuropeptides. Elle est par ailleurs fortement algogène. Comme l’histamine, elle augmente la perméabilité vasculaire et sa libération provient des veinules plutôt que des artérioles. 3 - Éicosanoïdes Les dérivés de l’acide arachidonique issu de la dégradation des lipides membranaires peuvent également modifier l a vascularisation. L’administration de prostaglandines E2 (PGE2), par exemple, augmente le flux sanguin et amplifie l’effet de la bradykinine. L’anandamide, un endocannabinoïde qui module également l’activité des récepteurs TRPV1, a des effets vasodilatateurs (Movahed et al., 2005 ; Taddei, 2005). 4 - Monoxyde d’azote Le monoxyde d’azote est synthétisé à partir de l’arginine par la NOS (nitric oxyde synthase, monoxyde d’azote synthétase), par les cellules endothéliales, les macrophages et les neurones. Il joue un rôle dans la régulation basale du flux sanguin pulpaire mais ne semble pas impliqué dans la régulation phasique (Kerezoudis et al., 1993a). 5 - Autres substances Certains composés encore mal identifiés comme l’EDHF (endothelium-derived hyperpolarizing factor , nom sous lequel sont sans doute réunis plusieurs composés différents dont l’action est similaire) semblent jouer un rôle important, en particulier dans les vaisseaux les plus petits. Ils n’ont pas encore été recherchés dans la pulpe. 6 - Adénosine L’adénosine est une base purique qui joue un rôle important dans les transferts d’énergie cellulaire. Elle exerce des effets vasodilatateurs (Yu et al., 2004.) 2 - Régulation nerveuse de la circulation intrapulpaire
a - Système nerveux sensitif Dans un tissu sain, les fibres nerveuses peuvent présenter une activité faible spontanée ou déclenchée par des stimulations locales sans que celles-ci soient nécessairement perçues par la conscience car trop faibles pour passer le barrage des filtres synaptiques centraux.
Cependant, l’influx nerveux pouvant se propager dans les deux sens, des potentiels d’action reviendront vers la périphérie dans les terminaisons collatérales à la zone d’excitation par excitation rétrograde. Il en résultera la libération a retro de neuropeptides vasoactifs par un phénomène nommé réflexe d’axone (fig. 2.4). Les molécules libérées telles que substance P (SP), neurokinine A (NKA) et CGRP exercent un effet vasodilatateur tonique sur les vaisseaux sanguins (Kim,
K+ PG BK Vaisseau Terminaisons nerveuses
A
Mastocyte HIS
SP
Plaquette
5-HT
CGRP
BK B
HIS
5-HT
Terminaisons nerveuses voisines
SP
C
Figure 2.4 A. Les cellules lésées libèrent des ions potassium (K +) et des molécules bioactives comme les prostaglandines (PG) ou la bradykinine (BK). Les PG augmentent la sensibilité des terminaisons nerveuses aux stimulations chimiques, thermiques et mécaniques. Les potentiels d’actions sont transmis vers le système nerveux central. B. Réflexe d’axone : les potentiels d’action émis par une terminaison peuvent se propager dans les terminaisons voisines où ils vont provoquer la libération de neuropeptides (substance P, CGRP, NKA). Ceux-ci provoquent des changements vasculaires directs et indirects : vasodilatation, augmentation de la perméabilité vasculaire. C. La libération d’histamine (HIS) et de sérotonine (5-HT) par les mastocytes et les plaquettes sensibilise les nocicepteurs voisins (d’après Fields, 1987).
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1990 ; Heyeraas et al., 1994 ; Berggreen et Heyeraas, 2003). Le mécanisme de ces effets est différent selon les neuropeptides. Substance P et NKA peuvent activer l’enzyme NOS qui synthétise, à partir de l’arginine, le monoxyde d’azote, aux propriétés relaxantes sur l’endothélium vasculaire ; le CGRP exerce son effet via un mécanisme NOS indépendant (Hsu et al., 2003). D’autres molécules telles que le glutamate semblent exercer également des effets vasodilatateurs par réflexe d’axone (Hofman et al., 2003 ; Braud et al., 2010).
b - Système nerveux autonome sympathique L’élément principal de la vasoconstriction locale est assuré par le système sympathique (Scott et al., 1972 ; Kerezoudis et al., 1992) (fig. 2.5). Ces fibres exercent leur effet via des catécholamines (NA, A, DA) et des neuropeptides (NPY). Les catécholamines se fixent principalement sur des récepteurs adrénergiques α-1 et α-2, et dopaminergiques (D1-D6) des parois vasculaires des artérioles et veinules avec des effets principalement vasoconstricteurs (Yu et al., 2002). La quantité de catécholamines varie selon l’état inflammatoire ou non de la pulpe (Nup et al., 2001). Le récepteur Y1 (R-Y1) du neuropeptide Y (NPY) a été détecté sur les parois des vaisseaux pulpaires de dents non cariées. Sur les dents cariées, il a été observé sur les fibres nerveuses et des cellules inflammatoires (El Karim et al., 2006). Il y a donc une modulation de l’expression du Y1 en réponse à la pénétration carieuse, suggérant donc un rôle dans le contrôle de l’inflammation pulpaire. Par ailleurs, Gibbs et al. (2008) ont montré que
l’activation du récepteur Y1 entraînait une inhibition de l’activité des nocicepteurs TRPV1 de la pulpe pouvant peut-être expliquer pourquoi des pulpes enflammées n’étaient pas nécessairement douloureuses.
c - Système nerveux autonome parasympathique Récemment, Borda et al. (2007) puis De Couto et al. (2009) ont établi les preuves fonctionnelles d’un contrôle cholinergique de l’activité vasculaire par des récepteurs muscariniques, via l’oxyde nitrique et les prostaglandines, dépendant de l’inflammation. La libération d’acétylcholine (ACh) entraîne la stimulation de récepteurs muscariniques présents sur l’endothélium vasculaire, les fibroblastes et les macrophages. Dans l’endothélium, une telle stimulation entraîne la production d’oxyde nitrique via l’activation de la NOS. L’oxyde nitrique diffuse vers les cellules musculaires lisses et provoque leur relaxation. L’activation des récepteurs m-ACh des macrophages et des fibroblastes entraîne la libération de PGE2, elle aussi vasodilatatrice. d - Interactions sensitives et autonomes Des interactions entre fibres autonomes et sensitives existent aussi, qui permettent de réguler plus finement la vascularisation. Les fibres sympathiques, par exemple, exercent un effet inhibiteur sur la libération de neuropeptides via un mécanisme adrénergique et NPY dépendant (Kerezoudis et al., 1993b et 1993c ; Olgart et Kerezoudis, 1994). D’autres mécanismes existent certainement et suggèrent des interactions encore plus complexes. À titre d’exemple, certains canaux TRP présents sur les fibres nerveuses le sont également sur les vaisseaux et modulent le tonus vasculaire (Di et Malik, 2010). 3 - Régulation endocrine
Métabolisme cellulaire
Dilatation Contraction H+
CO2 NA NPY
ATP Cytokines
Cytokines NO HormonesAdre AT BK CGRP
Système nerveux autonome orthosympathique
Autacoïdes Système nerveux ACh His autonome parasympathique
Système nerveux sensitif
SP
Important ! La pulpe dentaire est donc soumise à des influences vasoconstrictrices et vasodilatatrices qui permettent de réguler le débit sanguin et de l’adapter aux besoins physiologiques. Les fibres nerveuses jouent un rôle important dans cette régulation mais ne sont pas les seules. Les fibroblastes, par exemple, peuvent produire des molécules vasoactives.
Cellules immunocompétentes
Figure 2.5 Principales influences modulatrices s’exerçant sur les parois vasculaires : voies métaboliques, nerveuses, hormonales et immunitaires mettant en jeu des substances biologiques de natures diverses (catécholamines, neuropeptides, autacoïdes, cytokines, ions, etc.). Voir le texte pour plus de détails.
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La pulpe est sensible à l’action de molécules hormonales. Comme indiqué précédemment, elle contient des récepteurs aux catécholamines qui peuvent capter l’adrénaline circulante. Cependant, cette composante semble faible par rapport à l’effet local des fibres nerveuses sympathiques. D’autres hormones comme l’angiotensine exercent un effet vasculaire dans la pulpe dentaire (Berggreen et Heyeraas, 2003 ; Souza et al., 2007).
Il faut aussi remarquer que certaines molécules n’ont pas d’effet vasodilatateur ou vasoconstricteur mais un effet sur la perméabilité en modifiant le facteur k de l’équation de Starling, comme l’histamine, ou de modification du facteur σ de réflexion de la pression oncotique comme l’IL1.
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Physiologie de la pulpe saine
En conditions basales, le flux sanguin est donc régulé par différentes molécules bioactives d’origines diverses. En cas de situation de crise ou d’exposition à des agresseurs comme les bactéries, les paramètres hémodynamiques vont changer. Si la régulation du flux sanguin était traditionnellement vue comme les effets de réponses vasomotrices immédiates et d’adaptations à long terme via des changements structuraux incluant le remodelage des vaisseaux, leur raréfaction, la collatéralisation et l’angiogenèse, de nouvelles données indiquent plutôt un continuum plastique qui supprime les frontières entre ces processus distincts en dessinant un lien commun (Martinez-Lemus et al., 2009). Au lieu de considérer le vaisseau sanguin comme une structure statique comprenant adventice, cellules musculaires lisses et endothélium, on peut le voir comme des cellules en constante adaptation à l’environnement local mécanique, hémodynamique et neuro-humoral. Les cellules musculaires, par exemple, peuvent modifier leurs attaches entre elles et la matrice extracellulaire, permettant ainsi un ajustement actif de leur position dans le mur vasculaire. Les effets à court terme sont relayés par des changements dans l’organisation du système du cytosquelette et des molécules d’attachement, différents de l’activation initiale (Martinez-Lemus et al., 2009).
III - Réactions neuro-vasculaires aiguës à un agent non infectieux À la suite d’une stimulation aiguë non infectieuse, d’un fraisage dentinaire profond par exemple, les prolongements odontoblastiques sont lésés, les fibres nerveuses peuvent l’être également, ce qui aboutit à la libération de substances algogènes dans le milieu interstitiel. De même, si l’on fraise sans irrigation, l’échauffement entraîne une stimulation des fibres et la formation de lésions tissulaires qui vont entraîner un réflexe d’axone et une réaction inflammatoire. La libération a retro de neuropeptides vasoactifs déclenchera des phénomènes inflammatoires, en synergie avec le système immunitaire, amplifiant les signaux intercellulaires via par exemple les cytokines et chimiokines, recrutant les cellules de défense et promouvant les mécanismes de réparation tissulaire (fig. 2.4). Selon la modalité, l’ampleur de la stimulation et l’état du milieu, la réaction pourra varier (Olgart et Kerezoudis, 1994) avec des effets biologiques différents. L’extravasation des protéines plasmatiques peut par exemple accompagner ou non la réaction de vasodilatation (Kerezoudis et al., 1993d). Dans divers modèles d’irritation pulpaire, il a été observé une perte rapide de l’immunoréac-
tivité aux neuropeptides SP, CGRP et NKA dans les fibres nerveuses correspondant à leur libération dans le milieu, suivie quelques jours plus tard par une augmentation, correspondant à une synthèse par le neurone et un bourgeonnement des extrémités des terminaisons périphériques sensitives (sprouting) (Byers et Nähri, 1999 ; Kimberly et Byers, 1988 ; Khayat et al., 1988). Les fibres sympathiques ne sont pas concernées par ce phénomène de bourgeonnement (Oswald et Byers, 1993). Outre leur effet vasculaire, ces neuropeptides ont un effet neurotrope. La substance P sensibilise les fibres nerveuses et abaisse le seuil de sensibilité douloureuse. Il en résulte une douleur provoquée, parfois spontanée, immédiatement après l’agression selon son ampleur, mais également une plus grande sensibilité aux tests de sensibilité thermique (allodynie thermique) dans l es jours suivant l’intervention. La régulation de ces trois neuropeptides n’obéit pas aux mêmes mécanismes. On rencontre également une élévation de leur taux dans les dents cariées, notamment symptomatiques, confirmant la participation des neuropeptides aux phénomènes douloureux (Rodd et Boissonade, 2000). Cet état est normalement réversible. Il correspond à ce qu’on appelle une hyperémie pulpaire.
IV - Méthodes cliniques d’exploration de la santé pulpaire Essentiel : les tests permettant l’exploration de la « vitalité pulpaire » reposent sur l’exploration de la fonction nerveuse ou de la fonction vasculaire (Rowe et Pitt Ford, 1990 ; Gopikrishna et al., 2009 ; Abd-Elmeguid et Yu, 2009a et 2009b). S’ils permettent, dans la majorité des cas, d’atteindre leur objectif, c’est-à-dire d’évaluer la fonction pulpaire, ils ne sont malheureusement pas complètement fiables et conduisent parfois à des faux négatifs (dents pulpées dont la stimulation ne provoque pas de sensation) et à des faux positifs (dent à pulpe nécrosée dont la stimulation provoque une sensation). L’anamnèse médicale ainsi que les examens clinique et d’imagerie sont donc des éléments diagnostiques complémentaires indispensables.
A - Exploration de la fonction nerveuse Important ! Ces tests sont les plus simples et les plus employés en clinique. Ils reposent sur l’excitation des fibres nerveuses et l’analyse des sensations qui en résultent.
Ces tests permettent essentiellement de stimuler les fibres de type A, situées plus en périphérie et dont les seuils d’excitation sont plus faibles que les fibres de types C. Plusieurs types de tests de sensibilité sont disponibles.
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1 - Tests thermiques
Ils consistent à appliquer un stimulus froid ou chaud de courte durée sur une surface dentaire, ce qui ne provoque pas de dégâts lorsque la pulpe est saine et le stimulus contrôlé (Rickoff et al., 1988 ; Ingram et Peters, 1983).
3 - Limites des tests électriques et thermiques Remarque : si ces tests thermiques et électriques apportent des renseignements cliniques souvent pertinents, ils ne sont malheureusement pas totalement fiables (Trope et Sigurdsson, 1998 ; Fuss et al., 1986).
a - Test au froid L’application d’un stimulus froid (bâtonnet de glace, neige carbonique, coton refroidi par un spray réfrigérant de chlorure d’éthyle ou de dichlorodifluorométhane) pendant quelques secondes entraîne un mouvement sortant de fluides dentinaires et une sensation de froid plus ou moins douloureuse selon les caractéristiques du stimulus. Cette sensation disparaît avec l’application du stimulus dans le cas d’une pulpe saine (Trowbridge et al., 1980) mais peut persister en cas de pulpe pathologique. Un froid intense appliqué pendant longtemps peut stimuler les fibres C et provoquer une douleur intense. Par ailleurs, si l e froid produit une stimulation rapide des fibres Aδ, il produit également une vasoconstriction qui diminue la pression pulpaire et l’excitabilité des fibres nerveuses (Cohen et Burns, 2002).
b - Test au chaud L’application de chaleur sur les surfaces dentaires produit un mouvement entrant de fluides et entraîne une sensation plus ou moins douloureuse et brève en cas de stimulation faible, due à l’activation des fibres nerveuses Aδ. En cas de stimulation intense et prolongée, une douleur intense due à l’activation des fibres C peut être ressentie (Nähri, 1985). Cette sensation persiste après la cessation du stimulus. Cette stimulation thermique s’effectue en clinique par application de gutta réchauffée ou d’eau chaude. Ces tests doivent être effectués avec précaution car la gutta se ramollit en effet à 65 °C et peut être chauffée jusqu’à 200 °C. L’élévation de température des surfaces dentaires obtenues peut être importante et suffisante pour créer des dommages pulpaires. Les tests au chaud sont considérés comme moins fiables que les tests au froid (Gopikrishna et al., 2009). 2 - Test électrique
La stimulation électrique se fait avec un pulp tester qui permet de délivrer un courant électrique via une électrode monopolaire. En conditions normales, le courant induit la propagation d’un courant dépolarisant jusqu’à la pulpe permettant d’activer préférentiellement les fibres Aδ (Greenwood et al., 1972). Le patient ressent alors une sensation plus ou moins douloureuse selon l’intensité du stimulus.
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Leur sensibilité (probabilité que le test soit positif si la maladie est présente) est de 0,83 pour le test au froid, de 0,86 pour le test au chaud et de 0,72 pour le test électrique, pour une spécificité (soit la probabilité d’obtenir un test négatif chez les non-malades) respective de 0,93, 0,48 et 0,88 (Peterson et al., 1999). La probabilité de ne pas avoir de réponse sensible par une pulpe nécrotique est de 89 % avec le test au froid, de 48 % avec le test au chaud et de 88 % avec le test électrique (Peterson et al., 1999). Même s’il existe une corrélation significative entre l’absence de réponse aux tests et la présence d’une pulpe complètement nécrosée (Seltzer et al., 1963 ; Lundy et Stanley, 1969), il est impossible d’être sûr à 100 % de la signification d’un test. Les raisons sont multiples.
a - Diffusion du stimulus Les tissus durs, et notamment l’émail du fait de sa densité minérale importante et de son organisation compacte, s’opposent à la pénétration du stimulus qui diffuse aux structures parodontales adjacentes. Plus l’épaisseur des tissus durs est grande, moins les stimuli atteindront la pulpe facilement. Note : le patient peut donc ne rien ressentir, ou ressentir une sensation qui, en réalité, ne proviendra pas de la pulpe. Les tests électriques sont particulièrement sensibles à ces limitations.
Ils doivent donc être l’objet d’une attention particulière (isolation de la dent, pose d’une pâte conductrice entre l’électrode et la dent, choix du site de stimulation) (Mumford et Newton, 1969a et 1969b ; Myers, 1998 ; Lin et al., 2007). Les problèmes de diffusion du stimulus sont accentués par la présence d’obturations ou d’éléments métalliques qui conduisent mieux la chaleur et l’électricité que les tissus dentaires et peuvent les diffuser aux structures adjacentes. Par ailleurs, le courant électrique diffusant le long de lignes de moindre résistance, une pulpe nécrosée peut p ar exemple transmettre l’électricité au parodonte. Le problème est particulièrement difficile à résoudre pour les dents pluriradiculées présentant une nécrose partielle.
b - Dent immature Les dents à racine immature ont des seuils de sensibilité plus élevés et nécessitent des stimuli plus importants que les dents normales pour provoquer une réponse (Fulling et Andreasen, 1976 ; Klein, 1978).
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c - Traumatisme Remarque : du fait de la rupture des fibres nerveuses ou d’un problème fonctionnel lié au traumatisme (inflammation, anoxie, sidération nerveuse), les fibres nerveuses peuvent ne pas répondre en dépit d’une vascularisation conservée (Olgart et al., 1988, Teitler et al., 1972).
Cave et al. (2002) ont montré que des dents sujettes à des forces orthodontiques ont des seuils de réponse aux tests électriques plus élevés que les autres. Le retour de la réponse en cas de choc ou d’activation orthodontique peut prendre plusieurs semaines (Ozçelik et al., 2000).
d - État psychique/physiologique du sujet Reiss et Furedi (1993) et Schaffer (1958) ont rapporté que la réponse aux tests varie dans le temps. Ce manque de reproductibilité traduit vraisemblablement les variations de l’état physiologique et psychique du patient. L’application d’un stimulus à la surface de la dent constitue une situation particulière où le patient appréhende l’effet de la stimulation ou anticipe les réponses attendues par le praticien ; il existe donc un contexte particulier qui va conduire certains sujets à déclarer des sensations non ressenties (Cooley et Robinson, 1980). Par ailleurs, la stimulation dentaire entraîne en règle générale celle des mécanorécepteurs parodontaux responsable d’une sensation que le patient peut interpréter à tort comme issue de la pulpe. Il est donc nécessaire de renouveler les tests en incluant des phases où le stimulus n’est pas appliqué réellement (coton sans le froid par exemple, application de l’électrode sans passage de courant, etc.). Note : l’état physiologique du patient et, notamment, sa consommation de molécules neurotropes telles que benzodiazépines, alcool, antalgiques peuvent modifier les seuils de sensibilité (Rost et Schenck, 1978).
Enfin, il faut bien avoir présent à l’esprit le fait qu’il n’y a pas de corrélation entre la réponse aux tests pulpaires et l’état histophysiologique de la pulpe (Mumford, 1967 ; Dummer et al., 1980), comme il existe une faible corrélation entre symptômes cliniques et histopathologie pulpaire (Tyldesley et Mumford, 1970). 4 - Autres tests
a - Test de cavité Ce test peut être utilisé en dernier recours pour déterminer la vitalité pulpaire quand il persiste un doute. Il consiste à réaliser une cavité à travers l’émail puis la dentine, sous spray refroidissant et sur dent isolée par une digue. Si le patient ressent une sensation douloureuse, le test est positif et la dent peut être restaurée.
b - Test anesthésique L’identification de la dent causale peut être difficile en cas de douleurs intenses, persistantes et mal localisées ou référées. Si les tests pulpaires n’ont pas été concluants, une anesthésie para-apicale ou intraligamentaire peut être instructive, la cessation de la douleur permettant d’identifier la dent causale.
B - Exploration de la fonction vasculaire Remarque : comme en témoignent certains cas de traumatismes où la vascularisation de la pulpe peut persister sans que l’on puisse détecter une réponse nerveuse, c’est la fonction vasculaire qui est prépondérante dans le maintien de la vitalité pulpaire.
L’exploration de la fonction vasculaire peut se réaliser au laboratoire grâce à différentes méthodes : thermographie, photopléthysmographie, débitmétrie laser Doppler, oxymétrie pulsée. Cependant, en raison des limitations de ces techniques et notamment des difficultés d’utilisation au cabinet dentaire en routine et de leur coût, seules deux techniques sont actuellement utilisées en clinique : la débitmétrie laser Doppler et l’oxymétrie pulsée, essentiellement à des fins de recherche. 1 - Débitmétrie laser Doppler
La débitmétrie laser Doppler (Moor Instruments, Devon, Royaume-Uni, ou Perimed, Crapone, France) repose sur le principe de l’effet Doppler et la transmission de la lumière par les tissus dentaires. Un faisceau laser incident est émis à la surface de la dent, transmis à travers l’émail puis les tubules dentinaires jusqu’à la pulpe. Il est réfléchi par les cellules sa nguines en mouvement et capté par un récepteur. L’analyse du décalage de fréquence entre le faisceau incident et le faisceau réfléchi permet de mesurer la vitesse du mouvement et donc le flux sanguin. Cette technique est indolore, non invasive et reproductible (Matthews et Vongsavan, 1993). Elle est particulièrement intéressante pour les dents jeunes et a prouvé son utilité pour évaluer la vitalité de pulpes traumatisées ne répondant pas aux tests de sensibilité (Olgart et al., 1988). En revanche, l’épaisseur des tissus durs, leur capacité à transmettre la lumière, la présence de caries et le volume pulpaire sont des facteurs limitant l’amplitude du signal (faux négatifs). Du fait de la diffusion lumineuse, le flux sanguin parodontal peut contaminer les mesures (faux positif) (Ingólfsson et al., 1994 ; Hartmann et al., 1996).
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2 - Oxymétrie pulsée Important ! Le principe de l’oxymétrie pulsée (OP) repose sur le fait que l’absorption de la lumière par un soluté dépend de sa concentration à une longueur d’onde donnée. L’oxymétrie pulsée utilise les propriétés de l’hémoglobine dans le rouge et l’infrarouge : l’oxyhémoglobine absorbe plus de lumière dans l’infrarouge que la déoxyhémoglobine, et vice-versa dans le rouge visible. Les changements pulsatiles de volume sanguin induisent donc des variations dans la lumière absorbée qui permettent de déterminer la saturation sanguine en oxygène.
Cette technique a subi plusieurs modifications depuis son introduction par Schnettler et Wallace (1991) qui laissent augurer d’un avenir intéressant (Kahan et al., 1996 ; Gopikrishna et al., 2006). Gopikrishna et al. (2007), par exemple, ont établi une sensibilité de 100 %. Cependant, comme pour la technique de débitmétrie laser Doppler, les caractéristiques optiques de la dent sont des limitations à son utilisation comme l’est l’importance de la source du signal. Un flux trop faible ne permettant pas de mesures fiables (Gopikrishna et al., 2009).
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