Arrêter la carie dentaire avant qu’elle ne commence – sans tuer les bactéries
Les bactéries buccales sont prêtes à entrer en action dès que l’hygiéniste dentaire a fini de racler la plaque dentaire sur les dents d’un patient.
La consommation de sucre ou d’autres hydrates de carbone permet aux bactéries de reconstituer rapidement ce biofilm dur et collant et de produire des acides qui corrodent l’émail des dents et provoquent des caries. Les scientifiques font maintenant état d’un traitement qui pourrait un jour empêcher la plaque et les caries de se former, grâce à un nouveau type de formulation de nanoparticules de cérium qui serait appliqué sur les dents chez le dentiste.
Les chercheurs présenteront aujourd’hui leurs progrès vers cet objectif lors de la réunion virtuelle et de l’exposition de l’automne 2020 de l’American Chemical Society (ACS).
La bouche contient plus de 700 espèces de bactéries, explique Russell Pesavento, D.D.S., Ph.D., chercheur principal du projet. Parmi elles, on trouve des bactéries bénéfiques qui aident à digérer les aliments ou à contrôler d’autres microbes. Elles comprennent également des espèces streptococciques nuisibles, dont Streptococcus mutans. Peu après un nettoyage, ces bactéries adhèrent aux dents et commencent à se multiplier. Avec le sucre comme source d’énergie et élément constitutif, les microbes forment progressivement un film dur qui ne peut pas être facilement éliminé par le brossage. En continuant à métaboliser le sucre, les bactéries produisent des sous-produits acides qui dissolvent l’émail des dents, ouvrant ainsi la voie aux caries.
Les dentistes et les consommateurs peuvent riposter avec des produits tels que le fluorure stanneux, qui inhibe la plaque dentaire, et le nitrate d’argent ou le fluorure de diamine d’argent, qui stoppe les caries existantes. Les chercheurs ont également étudié les nanoparticules d’oxyde de zinc, d’oxyde de cuivre ou d’argent pour traiter les infections dentaires. Bien que les agents bactéricides de ce type aient leur place en dentisterie, des applications répétées pourraient entraîner à la fois des dents tachées et une résistance bactérienne, selon M. Pesavento, qui travaille à l’université de l’Illinois à Chicago. “De plus, ces agents ne sont pas sélectifs, ils tuent donc de nombreux types de bactéries dans la bouche, même les bonnes”, explique-t-il.
M. Pesavento a donc voulu trouver une alternative qui ne tuerait pas sans discernement les bactéries présentes dans la bouche et qui contribuerait à prévenir la carie dentaire, plutôt que de traiter les caries après coup. Lui et son groupe de recherche se sont tournés vers les nanoparticules d’oxyde de cérium. D’autres équipes avaient examiné les effets de divers types de nanoparticules d’oxyde de cérium sur les microbes, mais seules quelques unes avaient étudié leurs effets sur des bactéries cliniquement pertinentes dans des conditions de formation initiale de biofilm. Ceux qui l’ont fait ont préparé leurs nanoparticules par des réactions d’oxydation-réduction ou des réactions de précipitation induites par le pH, ou ont acheté des nanoparticules auprès de sources commerciales. Ces formulations antérieures n’ont eu aucun effet ou ont même favorisé la croissance du biofilm dans les tests de laboratoire, dit-il.
Mais Pesavento a persévéré parce que les propriétés et le comportement des nanoparticules dépendent, au moins en partie, de la façon dont elles sont préparées. Son équipe a produit ses nanoparticules en dissolvant des sels cériques de nitrate ou de sulfate d’ammonium dans l’eau. D’autres chercheurs avaient déjà fabriqué les particules de cette manière mais n’avaient pas testé leurs effets sur les biofilms. Lorsque les chercheurs ont ensemencé des plaques de polystyrène avec S. mutans dans un milieu de croissance et qu’ils ont nourri les bactéries avec du sucre en présence de la solution de nanoparticules d’oxyde de cérium, ils ont constaté que la formulation réduisait la croissance du biofilm de 40 % par rapport aux plaques sans nanoparticules, sans toutefois parvenir à déloger les biofilms existants. Dans des conditions similaires, le nitrate d’argent – un agent anti-cavité connu et utilisé par les dentistes – n’a montré aucun effet sur la croissance du biofilm.
“L’avantage de notre traitement est qu’il semble être moins nocif pour les bactéries buccales et, dans de nombreux cas, ne les tue pas”, explique M. Pesavento. Au contraire, les nanoparticules ont simplement empêché les microbes d’adhérer aux surfaces en polystyrène et de former des biofilms adhérents. En outre, la toxicité et les effets métaboliques des nanoparticules sur les cellules buccales humaines dans des boîtes de Pétri étaient inférieurs à ceux du nitrate d’argent.
M. Pesavento, qui a obtenu un brevet en juillet, aimerait combiner les nanoparticules avec du fluorure renforçant l’émail dans une formule que les dentistes pourraient peindre sur les dents de leurs patients. Mais, note-t-il, beaucoup de travail reste à faire avant que ce concept puisse être réalisé. Pour l’instant, l’équipe expérimente des revêtements qui stabilisent les nanoparticules à un pH neutre ou légèrement basique, plus proche du pH de la salive et plus sain pour les dents que la solution acide actuelle. Son équipe a également commencé à travailler avec des bactéries liées au développement de la gingivite et a trouvé une nanoparticule enrobée particulière qui surpasse le fluorure stanneux en limitant la formation de biofilms adhérents dans des conditions similaires. Pesavento et son équipe continueront à tester le traitement en présence d’autres souches bactériennes typiquement présentes dans la bouche, ainsi qu’à tester ses effets sur des cellules humaines du tube digestif inférieur afin d’avoir une meilleure idée de la sécurité globale pour les patients.
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