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Une évaluation in vitro de l'activité antimicrobienne d'un jeûne

Apr 07, 2023Apr 07, 2023

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 16021 (2022) Citer cet article

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Le but de cette étude est d'évaluer l'activité antimicrobienne du matériau de réparation radiculaire à prise rapide iRoot Fast Set Root (iRoot FS), de l'agrégat de trioxyde minéral (MTA) et de la Biodentine. Les matériaux ont été fraîchement mélangés ou fixés pendant 1 et 7 jours pour effectuer le test de diffusion sur gélose, le test de contact direct et le test d'effet de transfert contre E. faecalis et P. gingivalis, et les valeurs de pH ont également été mesurées. Les données ont été analysées par une analyse de variance et une ANOVA unidirectionnelle ou le test T3 de Dunnett, et le test post hoc de Tukey pour les comparaisons multiples (α = 0,05). Dans le test de contact direct, les trois matériaux ont montré une bonne activité antibactérienne après 20 minutes de prise. Les propriétés antibactériennes des trois matériaux ont diminué avec l'augmentation du temps de prise (p < 0,05). La suspension des trois matériaux a montré des valeurs de pH élevées (11–12) et aucune différence significative n'a été observée (p > 0,05). Avec l'allongement du temps de prise, le pH d'iRoot FS et de Biodentine a légèrement diminué (p < 0,05). Fresh iRoot FS, Biodentine et MTA ont tué efficacement E. faecalis et P. gingivalis, mais leur effet antimicrobien a diminué après 24 h et nettement diminué après 7 jours après le mélange. iRoot FS, Biodentine et MTA ont montré une tendance à l'alcalinité au cours de cette expérience de 7 jours.

La chirurgie endodontique est une option pour préserver les dents souffrant de parodontite apicale non cicatrisante lorsque le retraitement canalaire a échoué ou n'est pas possible1. Un matériau d'obturation radiculaire idéal doit posséder certaines caractéristiques, notamment la biocompatibilité, la capacité de scellement, la stabilité dimensionnelle et une faible solubilité2. En outre, un matériau d'obturation radiculaire idéal doit posséder une activité antimicrobienne pour inhiber la croissance des bactéries afin d'éviter les échecs chirurgicaux endodontiques causés par d'autres microfuites3.

L'agrégat de trioxyde minéral (MTA) est connu comme le "gold standard" pour le matériau d'obturation de l'extrémité radiculaire pour ses bonnes performances cliniques4. Ces dernières années, plusieurs types de matériaux sont allés sur le marché libre2. La Biodentine est une nouvelle version du ciment inorganique à base de silicate de calcium et est revendiquée commercialement comme un « substitut bioactif de la dentine »5. En outre, un nouveau ciment de silicate de phosphate de calcium prémélangé, iRoot Fast Set Root Repair Material (iRoot FS, Innovative Bioceramix) a été récemment introduit sur le marché et a été utilisé comme matériau de réparation permanente du canal radiculaire dans les traitements endodontiques et la chirurgie apicale6.

Les résultats des études précédentes étaient incohérents en termes de mesure de l'activité antimicrobienne des matériaux d'obturation rétrograde utilisés. Les produits MTA ont été étudiés dans de nombreux articles au moyen de méthodes incohérentes7,8,9. Quelques études ont également été menées sur Biodentine10,11 et aucune n'a été trouvée pour iRoot FS. Par conséquent, le but de cette étude était d'évaluer l'activité antimicrobienne de ces trois matériaux d'obturation rétrograde : MTA, Biodentine et iRoot FS.

Cinq microgrammes de ProRoot MTA (Dentsply, York County, PA, USA), Biodentine™ (Septodont, Saint Maur des Fosses, France) et iRoot FS (Innovative Bioceramix, BC, Canada) ont été préparés selon les instructions du fabricant et placés sur des papiers filtres stériles de 5 mm de diamètre. Les échantillons de test ont été divisés en trois groupes comme décrit par Damlar et al.3. En bref, les échantillons testés 20 minutes après le mélange ont été désignés comme « échantillons frais », ceux testés le premier jour après le mélange ont été désignés comme « échantillons d'un jour » et ceux testés le septième jour après le mélange ont été désignés comme « échantillons de 7 jours ». échantillons'. Tous les matériaux ont été laissés durcir dans une atmosphère 100% humide à 37 ° C avant l'expérimentation. Pour les groupes témoins, des papiers filtres stériles de 5 mm de diamètre ont été immergés dans de la chlorhexidine à 0,12 % (CHX) et une solution saline stérile respectivement pendant 5 s avant chaque test.

Les souches de micro-organismes oraux, E. faecalis (ATCC 19433) et P. gingivalis (ATCC 33277) ont été obtenues auprès du State Key Laboratory of Oral Diseases, Sichuan University, Chengdu, Chine. E. faecalis a été cultivé dans un bouillon d'infusion cœur-cervelle (bouillon BHI, Becton, Dickinson and Company, États-Unis) et une plaque de gélose BHI, tandis que P. gingivalis a été cultivé dans un bouillon BHI et une plaque de gélose au sang complétée par 0,0005 % d'hémine, 0,0001 % de vitamine K. Les deux souches ont été incubées en anaérobiose (N2 80 % ; H2 10 % ; CO2 10 %) à 37 °C.

Une suspension bactérienne a été préparée pour chaque souche bactérienne et la turbidité a été ajustée à 0,1 DO, ce qui correspond à environ 108 unités formant colonies (UFC)/mL. Ensuite, 100 μL de suspension de P. gingivalis ont été striés sur des plaques de gélose au sang, tandis que E. faecalis a été strié sur des plaques de gélose BHI. Un grattoir stérile a été utilisé pour inoculer la suspension bactérienne sur la plaque de gélose pour obtenir une pelouse de croissance. Les plaques ont été séchées pendant 5 s à température ambiante avant que les papiers filtres recouverts des matériaux, de solution saline stérile ou de CHX ne soient placés sur chaque plaque. Les plaques ont été cultivées en anaérobie (N2 80 % ; H2 10 % ; CO2 10 %) à 37 °C pendant 48 h avant d'observer le diamètre du halo formé autour des matériaux (zone d'inhibition). Les tests ont été réalisés en triple exemplaire.

Les papiers filtres enduits des matériaux ou de solution saline stérile ont été placés au fond de plaques à 96 puits, suivis de 200 μL de la suspension bactérienne (107 UFC/mL) ajoutés dans chaque puits en contact direct avec les matériaux. Après avoir été cultivée à 37 ° C en anaérobiose pendant 1 h, la suspension bactérienne transférée de chaque puits a été diluée en série. La survie des micro-organismes a été déterminée en cultivant des aliquotes de 100 µL sur des plaques de gélose BHI après avoir été diluées en série 103 à 105 fois. Ensuite, les colonies sur les plaques ont été comptées et la valeur CFU/mL a été calculée. La perte de viabilité a été calculée par la formule suivante : perte de viabilité = (CFU témoin – CFU échantillon)/CFU témoin. Les tests ont été réalisés en triple exemplaire.

Les effets de transfert des matériaux d'obturation rétrogrades ont été évalués avec les procédures décrites par Ozcan et al.12 avec quelques modifications. Les papiers filtres enduits des matériaux ou de solution saline stérile ont été placés au fond de plaques à 96 puits, et une solution saline stérile (20 μL) a été placée en contact direct avec les matériaux. Après incubation à 37 °C pendant 1 h, 230 µL de bouillon de culture ont été ajoutés dans chaque puits. Après mélange doux à la pipette, 20 μL du bouillon ont été transférés dans un tube contenant 960 μL de bouillon de culture. Ensuite, 20 μL de la suspension bactérienne (1,5 × 108 UFC/ml) ont été ajoutés au tube. Des dilutions en série de dix fois ont été préparées et étalées sur des plaques de gélose BHI pour la formation de colonies. Après incubation à 37 ° C pendant 48 h, la survie des bactéries a été comparée entre les groupes expérimentaux et le groupe témoin pour étudier l'activité antimicrobienne des matériaux. Les tests ont été réalisés en triple exemplaire.

Pour la mesure de la valeur du pH, 25 mg de chaque matériau endodontique ont été mélangés et répartis uniformément sur le fond de la plaque à 24 puits et ont été laissés durcir dans une atmosphère humide à 100 % à 37 °C avant l'expérimentation, puis 1 ml d'eau distillée (pH = 7,4) ont été ajoutés à chaque puits après 20 min, 1 jour et 7 jours, respectivement. Après 1 h, la solution a été prélevée des puits et centrifugée à 10 000 tr/min pendant 10 min, et la mesure du pH a été effectuée avec un pH-mètre Five Easy PluspHFEP20 (METTLER TOLEDO, Zurich, Suisse).

Les données ont été soumises à un test d'homogénéité de variance utilisant le test de Levene. Les données à variance homogène ont ensuite été comparées statistiquement à l'aide d'une ANOVA unidirectionnelle, avec le test de Tukey post hoc. Pour les données présentant une variance hétérogène, le test T3 de Dunnett a été appliqué. L'analyse statistique a été réalisée à l'aide de SPSS 21.0 (SPSS Inc., Chicago, IL, USA) et p < 0,05 a été considéré comme statistiquement significatif.

Aucune zone d'inhibition n'a été observée dans le test de diffusion sur gélose sauf pour le contrôle positif.

Les résultats du DCT avec E. faecalis et P. gingivalis sont présentés sur les Fig. 1a et b. Les témoins négatifs ont présenté une croissance bactérienne pendant toutes les périodes de test. Les trois matériaux ont présenté l'effet antimicrobien le plus élevé contre E. faecalis et P. gingivalis lorsqu'ils étaient fraîchement mélangés (p < 0,05). Fresh ProRootMTA, iRoot FS et Biodentine ont inhibé la plupart des E. faecalis (ProRootMTA 77,5 %, iRoot FS 91,2 %, Biodentine 80,7 %), cependant, l'activité antimicrobienne d'iRoot FS contre E. faecalis était inférieure à celle des deux autres matériaux après 1 ou 7 jours (p < 0,05). En ce qui concerne l'activité antimicrobienne contre P. gingivalis, Fresh ProRootMTA et Biodentine ont inhibé presque tous les P. gingivalis (ProRootMTA 97,9 %, Biodentine 98,9 %) tandis que iRoot FS a inhibé la croissance de tous les P. gingivalis (100 %). Cependant, aucune signification statistique n'a été observée entre les matériaux. iRoot FS et Biodentine ont produit une inhibition presque complète après 1 jour de prise, tandis que l'effet du MTA était relativement plus faible (p < 0,05). Les échantillons de 7 jours des trois matériaux testés ont montré une inhibition de croissance significativement plus faible de P. gingivalis par rapport aux autres groupes d'intervalle de temps (p < 0,05), tandis que Biodentine a montré un effet antimicrobien relativement plus élevé (p < 0,05).

Résultat du test de contact direct contre (a) E. faecalis et (b) P. gingivalis.

Aucun transfert de l'effet antimicrobien des matériaux n'a été observé (P > 0,05) (Fig. 2).

Résultat du test d'effet résiduel contre (a) E. faecalis et (b) P. gingivalis.

Les valeurs de pH du lixiviat des matériaux sont présentées dans le tableau 1. Les trois matériaux endodontiques ont montré un effet alcalin significativement fort dans tous les intervalles de temps observés. Aucune différence significative n'a été remarquée lorsqu'ils étaient fraîchement mélangés entre les matériaux, et iRoot FS présentait les valeurs de pH les plus basses après un réglage pendant 1 ou 7 jours (P < 0,05).

Le DCT utilisé dans la présente étude est une méthode quantitative et reproductible pour simuler le contact du micro-organisme avec des matériaux de remplissage rétrogrades13. Cette procédure nous permet d'évaluer l'effet antimicrobien des matériaux d'essai à différentes étapes de la réaction de prise, et aide également à déterminer si les données reflètent des effets bactéricides ou simplement bactériostatiques, quels que soient les taux de diffusion des agents actifs14. En 2009, Zhang et al. ont rapporté un DCT15 modifié, dans lequel la suspension de MTA a été obtenue pour entrer en contact avec la suspension de bactéries. Cependant, étant donné que les matériaux d'obturation rétrograde étaient en contact direct avec les micro-organismes à l'intérieur des canaux radiculaires réséqués16, le DCT appliqué dans la présente étude pourrait mieux imiter la situation clinique. Le test de diffusion sur gélose (ADT) est une autre méthode pour évaluer l'activité antimicrobienne des matériaux d'obturation radiculaire3. Étant donné que le résultat de l'ADT dépend de la diffusibilité du matériau dans le milieu3, les matériaux d'obturation solides à l'extrémité radiculaire peuvent ne pas être diffusibles, ce qui pourrait être une explication possible du résultat négatif de l'ADT dans la présente étude. Par conséquent, la DCT semble plus appropriée pour évaluer l'activité antimicrobienne des matériaux solidifiés.

Les résultats de la DCT peuvent être affectés par l'effet de transfert des matériaux car ils peuvent provoquer l'inhibition de la croissance des micro-organismes testés17,18. Dans la présente étude, aucun effet résiduel n'a été observé. Étant donné que les matériaux d'obturation de l'extrémité radiculaire sont insolubles, ce résultat est attendu. Par conséquent, la discussion et la conclusion suivantes sont basées sur les résultats de la DCT.

Le MTA a été introduit de manière innovante en tant que matériau d'obturation des racines par le Dr Torabinejad en 199519. Selon des études antérieures20,21, les propriétés antibactériennes et antifongiques du MTA étaient associées à une valeur de pH élevée. Dans la présente étude, le test de contact direct a révélé l'effet antimicrobien du MTA contre E. faecalis et P. gingivalis. Une étude précédente2 de Parirokh et al. ont montré que le MTA exerce des effets antibactériens contre certaines bactéries facultatives mais pas sur aucune espèce d'anaérobies absolus, cependant, une autre étude de Kim et al. Étant donné que le MTA a été testé dans de nombreuses recherches mais avec des résultats contradictoires20, une telle différence peut être attribuée à l'utilisation de différentes méthodologies, souches bactériennes, conditions aérobies et anaérobies.

Biodentine a été développé comme matériau de remplacement de la dentine. En plus d'un temps de prise plus court, il a également été signalé qu'il y avait moins de porosité et moins de fuites23, moins de décoloration des dents24,25,26 et une excellente biocompatibilité27 par rapport au MTA. Dans la présente étude, l'effet antimicrobien de Biodentine contre E. faecalis était similaire à celui du MTA, et l'effet était plus faible lorsqu'il était testé 7 jours après la prise, ce qui est conforme à une étude précédente de Koruyucu et al.13. Étant donné que les matériaux ont été maintenus dans une humidité de 100 % à 37 °C pendant la phase de durcissement, une explication pourrait être que les composants antimicrobiens ont été libérés en continu avec la diminution du pH3.

iRoot FS (Innovative Bioceramix, Vancouver, BC, Canada) a été introduit comme matériau de réparation du canal radiculaire. En tant que matériau prémélangé, iRoot FS ne se solidifie que lorsqu'il est exposé à un environnement humide. Des études antérieures ont rapporté qu'iRoot FS a une capacité d'étanchéité apicale et des propriétés mécaniques similaires à celles du MTA28 et qu'iRoot FS a un temps de prise plus court (initial 18 min et final 57 min) que le MTA. Il existe un grand potentiel pour l'application clinique d'iRoot FS car le matériau est cytocompatible tout en facilitant l'adhésion, la prolifération, la différenciation et le maintien de la fonction cellulaire normale29. Cependant, l'effet antimicrobien d'iRoot FS est inconnu. Dans la présente étude, iRoot FS a montré un effet antimicrobien satisfaisant lorsqu'il a été testé 20 min ou 1 jour après la prise, et l'effet est devenu relativement plus faible que le MTA et la Biodentine lorsqu'il a été testé 7 jours après la prise, ce qui pourrait être attribué à son temps de prise plus court.

Les valeurs de pH mesurées dans cette étude étaient comprises entre 11 et 12, les trois matériaux présentaient un pH alcalin fort, ce qui est conforme aux études précédentes20,30. Cependant, bien que Biodentine ait présenté la valeur de pH la plus élevée à tous les intervalles de temps, ce qui pourrait expliquer son effet antimicrobien supérieur 7 jours après la prise, il n'a pas montré la plus forte activité antibactérienne contre E. faecalis. Par conséquent, comme Zhang et al. mentionné dans une étude précédente31, l'action antibactérienne ne peut être rationnellement expliquée par le pH seul. De plus, dans des situations cliniques, un pH élevé souhaitable après l'application de MTA ne peut pas être maintenu en raison de la capacité tampon de la dentine22.

L'utilisation d'un modèle monospécifique de bactéries planctoniques est une limite évidente de notre étude. Selon une précédente étude, le microbiote de l'infection périapicale persistante est polymicrobien avec une prédominance d'E. faecalis et de P. gingivalis, quelle que soit la méthode utilisée pour l'identification microbienne32. Par conséquent, E. faecalis et P. gingivalis ont été utilisés dans cette étude pour évaluer la propriété antimicrobienne de ces matériaux. Cependant, dans un canal radiculaire infecté, un grand nombre de micro-organismes se produisent en parallèle sous la forme de biofilms multi-espèces. Bien que les modèles de laboratoire simplifiés ne représentent pas la réalité clinique du canal radiculaire infecté, ils constituent des outils précieux pour évaluer au préalable l'effet antibactérien des matériaux endodontiques, car ils peuvent être standardisés et contrôlés16. Cette étude a fourni un aperçu principal de l'effet antimicrobien d'iRoot FS, et d'autres études contre les biofilms33 ou des études in vivo sont nécessaires pour mieux comprendre les diverses propriétés des matériaux de remplissage rétrogrades.

Selon les résultats de cette étude, iRoot FS frais, Biodentine et MTA ont tué efficacement E. faecalis et P. gingivalis, mais leur effet antimicrobien a diminué après 24 h et nettement diminué après 7 jours après le mélange. iRoot FS, Biodentine et MTA ont montré une tendance à l'alcalinité au cours de cette expérience de 7 jours.

Les ensembles de données générés pendant et/ou analysés pendant l'étude en cours sont disponibles auprès de l'auteur correspondant sur demande raisonnable. Toutes les données générées ou analysées au cours de cette étude sont incluses dans cet article publié.

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Ces auteurs ont contribué à parts égales : Mengzhen Ji et Yaqi Chi.

State Key Laboratory of Oral Diseases, Sichuan University, National Clinical Research Center for Oral Diseases, Department of Endodontics, West China Hospital of Stomatology, Sichuan University, Chengdu, 610041, Chine

Mengzhen Ji, Yaqi Chi, Ye Wang, Kaixin Xiong, Xuan Chen et Ling Zou

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MJ et LZ ont conçu l'étude. YC, MJ, YW et KX ont mené l'étude et préparé les figures et le tableau. MJ, YC et YW ont analysé les données. MJ, YC et XC ont rédigé le manuscrit. XC et LZ ont révisé le manuscrit de manière critique pour un contenu intellectuel important.

Correspondance à Ling Zou.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

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Réimpressions et autorisations

Ji, M., Chi, Y., Wang, Y. et al. Une évaluation in vitro de l'activité antimicrobienne d'un matériau endodontique à prise rapide. Sci Rep 12, 16021 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-20454-7

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Reçu : 12 mai 2022

Accepté : 13 septembre 2022

Publié: 26 septembre 2022

DOI : https://doi.org/10.1038/s41598-022-20454-7

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