Le cabinet des docteurs Soffer et Fülöp dentiste à le Plessis Robinson 92350 vous présente ses activités de recherche en biologie osseuse.

THÈSE DE DEUXIÈME CYCLE

Les interactions entre les champs électromagnétiques et le tissu osseux 

résumé

Cette étude rend compte de l’état actuel des recherches concernant l’action des champs électromagnétiques sur le tissu osseux

Quelques grands principes de l’électromagnétisme ont d’abord été passé en revue, afin d’aider à la compréhension des techniques expérimentales. Ceci a notamment permis de comprendre la difficulté d'applications des travaux mettant en jeu des systèmes capacitifs, ou encore, dans des montages électriques du type bobine de Helmoltz,  la nullité du champ élec­trique au niveau de l'axe et donc l’absence prévisible d’effet biologique à ce niveau. Il a de même semblé utile de rappeler les bases biologiques du mé­tabolisme osseuxainsi que les différents types de cultures cellulaires soumis à l’action des champs électro­magnétiques (CEM). En effet, l’action des CEM est corrélée aux fonctions cellulaires et au modèle expérimental de culture. Puis, nous avons tenté de rapporter et d'ordonner les différentes publications en ce domaine, dans la littérature fran­çaise et internationale.

Les intérêts étaient nombreux et divers en fonction du pays d'ori­gine et des équipes, puisqu’ ils allaient de la conquête spatiale à l'acupuncture.

En réalité, en thérapie humaine, et en particulier orthodontique, la pose d'électrodes est exclue, car aucune des lésions cutanées, muqueuse ou osseuse qui ont pu être constatée lors de l'utilisation de ces méthodes ne peut être envisagée ou admise. Pour cette raison, les publications récentes s'orientent dé­sormais vers des champs électromagnétiques pulsés, générés par un sys­tème de bobinage simple, double ou quadruple, le plus souvent en configuration dite de «Helmoltz», c'est à dire deux bobines parallèles et concentriques, parcourues par le même courant, mais inversé dans son sens.

Ces systèmes induisent un champ électrique, hétérogène mais quantifiable, au sein du tissu étudié; ce type d'expérimentations semble prendre le pas sur les autres possibilités d'applications des champs: par des électrodes - méthode trop invasive - ou par des ai­mants permanents, pour l'instant trop peu puissants, et de méthodologie difficilement maîtrisable.

Enfin, nous avons enfin cherché à interpréter tous ces résultats. Il nous est alors apparu que pour l'instant, il n'existe pas de «théorie unifiée» de l'action des champs électromagnétiques sur les tissus biologiques. Certains mécanismes tels la piezzo-électricité ont pu être invo­qués: ils ont été passé en revue. Il semble que les champs agissent à l'origine sur les équilibres ioniques de la cellule par leur capacité à créer au sein du vivant - ou d' ailleurs de tout milieu ionique comportant des membranes - un champ électrique induit, donc une différence de poten­tiel de part et d'autre des membranes biologiques, et finalement des déplacements d'ions tels que Na+, K+, ou Ca++ par des canaux membra­naires récemment découverts de type, par exemple voltage dépendant.

En conclusion, ce travail a permis de montrer que dans l'état actuel de la science, les champs electromagnétques sont susceptibles dans certains cas, par leur action sur le métabolisme osseux, de permettre des bénéfices thérapeutiques, puisqu’il peut être possible d’induire par exemple, une cicatrisation osseuse des pseudarthroses, des lésions parodontales, d’accélérer les traitements d'Orthopédie Dento Faciale par la facilitation des mouvements dentaires dans l'os ou encore améliorer la cicatrisation osseuse autour d’implants dentaires.

 

DIPLÔME D’ETUDES APPROFONDIES

Titre :           Mise au point d’un  modèle  d’étude  de  l’action  biologique 

des  champs électromagnétiques.

 

Résumé : 

L'action des champs électromagnétiques (C.E.M.) sur le tissu osseux est documentée depuis les années 60. Ces domaines d'application sont nombreux, et de multiples disciplines de l'odontologie pourraient en bénéficier (O.D.F., Chirurgie, Implantologie, Parodontologie). A ce jour, de nombreuses études montrent la possibilité de modifier le métabolisme osseux grâce aux C.E.M.. (Basset, 1967 ; Fitzsimmons et coll., 1994). Cependant, le mode d'action de ces champs reste largement inconnu et la littérature trop peu standardisée, de sorte qu'il est difficile d'en retirer des valeurs références et consensuelles.

Cette étude montre l'élaboration d'un modèle biologique sensible aux C.E.M., simple, quantifiable et rapide à mettre en œuvre, permettant d'établir les différents paramètres (fréquence, forme d'onde, puissance, durée d'exposition) définissant l'activité des C.E.M.

Un premier protocole utilisant les érythrocytes totaux nous a confronté à un co-facteur gênant, l'hémolyse, dont nous avons recherché la susceptibilité aux C.E.M. Nous avons alors élaboré un deuxième protocole, le modèle étant le passage du calcium au travers de vésicules membranaires inversées (I.O.V.) issues d'érythrocytes. Le marqueur, le Fura-2, dont la fluorescence est proportionnelle à la concentration de calcium, se situe uniquement à l'intérieur des I.O.V. Le test consiste alors en une mesure différentielle -tube test / tube témoin- de la cinétique de l'entrée des ions calcium, celle-ci étant sous la dépendance essentielle d'une pompe ionique transmembranaire : l'ATPase calcique, qui régule l'homéostasie calcique cellulaire. C'est donc essentiellement à ce niveau que « l'effet champ » est recherché.

 

Mise au point d’un modèle d’étude de l’action biologique des champs electromagnétique.

Rapport d’évaluation INSERM, Paris 1994

Soffer E Morrot G, Nefussi JR, Seigneuret M, Forest :  Détermination des Paramètres d’un champ électromagnétique actif par la modélisation d’un système biologique

Troisième Forum des Jeunes Chercheurs en Odontologie, Paris 1995.

 

THÈSE DE DOCTORAT D’UNIVERSITÉ

A)        Modélisation et mise au point d’un prototype de stimulateur de la cicatrisation osseuse.

 

Cet axe de recherche a donné lieu à une collaboration scientifique avec l’École Supérieure d'Ingénieurs en Électronique et Électrotechnique, 2 Boulevard Blaise Pascal
Cité DESCARTES, 93162 Noisy le Grand. Cette collaboration a abouti à une modélisation 3D à éléments finis du champ electromagnétique créé par un stimulateur au niveau du tissu osseux, puis à la réalisation de prototypes actifs.

Résumé

La stimulation électrique de la cicatrisation osseuse est bien documentée pour des sytèmes à deux électrodes endo-osseuses. Dans ce cas, les meilleurs résultats ont été obtenus pour des valeurs de courant égales à 20 mA[1]. Dans le nouveau modèle proposé, le système monobloc comprend l’anode et la cathode et évite donc l’implantation d’une deuxième électrode potentiellement iatrogène. Le but de l’étude était de construire un modèle 2D et 3D de l’os dans la cavité buccale, puis de simuler sur celui-ci la répartition des lignes de champs et de la densité de courant. Les résultats ont montré que les valeurs de ces paramètres étaient comparables pour le modèle à deux électrodes (dont l’efficacité biologique était reconnue) et le modèle monobloc, ce qui était encourageant. Ces résultats ont été vérifiés expérimentalement en simulant la répartition des lignes de champs et de la densité de courant au sein d’un condensateur plan, en 2D comme en 3D. Les valeurs expérimentales étaient suffisament proches des valeurs attendues pour valider le modèle.

Le prototype lui même a été conçu selon un schéma électrique du type miroir de courant composé de 2 transistors, 1 résistance et d’un générateur de tension continue. Ce montage a permis de réduire l’encombrement tout en générant un courant constant si la résistance de charge restait inférieure à 51kW. Ce prototype a été réalisé et testé in vivo sur des fémurs de lapin « New Zealand White rabbit »

Ce travail a fait l’objet :

-           d’un projet d’ingénieur :        Micro Générateur de courant appliqué à un implant dentaire

-           de la réalisation de plusieurs prototypes tests et contrôles (munis d’une pile déchargée)

 

B)        Etude des effets de préparations plaquettaire sur la cicatrisation osseuse

Cet axe de recherche a donné lieu à une Thèse d’Université

Effets des lysats plaquettaires sur la cicatrisation osseuse.

Résumé

Les dérivés plaquettaires sont utilisés en chirurgie orthopédique et maxillo-faciale comme source endogène de facteurs de croissance actifs dans la cicatrisation osseuse. Pour mieux comprendre leurs mécanismes d’action, la première partie de l’étude a consisté à tester l’effet des lysats plaquettaires (LP) sur les fonctions de cellules de calvaria de rats fœtaux. La présence de LP dans le milieu, à des concentration de 1.10à 3.108 plaquettes/ml, stimulait la migration et la prolifération cellulaires de façon dose–dépendante. En revanche, l’adhésion des cellules exposées aux LP était diminuée, de même que l’activité de la phosphatase alcaline (marqueur de la différentiation ostéoblastique). De plus, en présence de LP, la teneur en calcium du tapis cellulaire était diminuée et la minéralisation extracellulaire inhibée.

La deuxième partie de ce travail consistait à évaluer à 6 semaines l’effet des LP et de la thrombine (THR) in vivo en présence d’un matériau résorbable (particules de corail naturel (CP)), sur la cicatrisation de défauts de taille critique, l’un au niveau du calvaria, l’autre sur le condyle fémoral de lapin. La résorption des CP était majorée au niveau des défauts traités avec les LP ; cet effet était annulé par la présence de THR. De plus, la surface d’os néoformé était réduite dans les sites traités avec LP-CP comparé aux sites traités avec CP seul, au niveau des calvariae, mais pas au niveau des fémurs. En outre, la présence de THR dans les greffons LP-CP diminuait la formation osseuse comparée aux sites traités avec LP-CP seuls. En conclusion, les LP modifient les fonctions des cellules osseuses in vitro et leur action in vivo est dépendante de la présence de THR ainsi que du type de défaut considéré.

Ce travail a fait l’obet de :

3 trois publications internationales :

1-         Fibrin sealants and platelet preparations in bone and periodontal healing: a review.

Oral Surgery, Oral Medicine, Oral Pathology, Oral radiology and Endodontics 2003  95(5): 521-528.

2-         Effects of platelet lysates on select bone cell functions Clin Oral Implant Res  2004 Oct;15(5):581-8.

3-         Effects of autologous Platelet Lysates on coral particle resorption and new bone formation in critical-size defects : The Role of Anatomical Sites.

J Biomed Mater Res B Appl Biomater. 2006 Mar 16; [Epub ahead of print]

 

4 communications internationales :

1-         Effects of platelet concentrates on bone cell behavior

1st pan European Federation of International Association for Dental Research (IADR) Scientific meeting; September 2002 Cardiff, Wales Royaume Uni.

2-         Effects of autologous platelet lysates in combination with a resorbable ceramic on bone  repair in femoral rabbit defects .

Joined meeting of the International Tissue Engineering Society and the European Tissue Engineering Society, Octobre 2004, Lausanne, Suisse

3-         Autologous  platelet  lysates affects coral resorption and new bone  formation.

International Association of Dental Research, Mars 8-12 , 2005, Baltimore, USA

4-         Bone healing around resorbable Ceramic-Autologous-Platelet–Lysate constructs: The role of Anatomical Sites and of Thrombin

European Federation of Periodontology, Euro Perio5, juin 2006, Madrid, Espagne.

Une  communication nationale

Effet du lysat plaquettaire sur la prolifération et la différenciation des cellules de calvaria de rat foetal en culture.

5èmes journées françaises de biologie des tissus minéralisés, mai 2002, Paris 

Une  communication régionale

Les plaquettes et la cicatrisation osseuse : Acquis scientifiques

10 heures de l’implantologie.  Mars  2005, Paris.

 

Apport du lysat plaquettaire autologue dans la formation osseuse chez le lapin en présence d’un matériau ostéoconducteur : le bioverre

Carole Chakkar, Paris/Beyrouth 2005, Diplôme d’Etudes Approfondies sous la codirection du Pr. N Abbou Naaman (Faculté Saint Joseph, Beyrouth) et du Dr. F. Anagnostou Université Paris VII, UFR d’Odontologie.

 

 

ACTIVITE POST DOCTORALE

 

 

 

L’activité de recherche post-doctorale s’est prolongée depuis 2006 jusqu’à ce jour sur l’axe cicatrisation osseuse, en tant qu’ Enseignant Chercheur au Laboratoire Bioingénierie et Bioimagerie Ostéo-Articulaire (B2OA) UMR7052, 10 Avenue de Verdun , Paris 10ème., dans le groupe « Bone Tissue Engeneering » du Dr Hervé Petite, au sein de l’équipe du Pr. F. Anagnostou.

 

L’étude de l’effet de plusieurs états de surfaces implantaire a conduit à une communication internationale en 2010.

Notre vacation de recherche a aussi permis de mettre au point un dispositif d’augmentation osseuse verticale dans le cadre de la chirurgie implantaire. Ce dispositif a fait l’objet d’un brevet international avec demande de PCT et d’une communication internationale dont je suis l’inventeur principal.

Cette activité de recherche a aussi conduit à la collaboration scientifique dans la mise au point d’un outil de mesure de la cicatrisation osseuse périimplantaire, qui a fait l’objet d’un autre brevet international avec demande de PCT dont je suis co-inventeur, ainsi que de nombreuses publications internationales en tant que co-auteur.