Mécanisme d’action du fluorure

Le développement de nouvelles formulations de dentifrice s’est effectué parallèlement à la compréhension du processus carieux et du fonctionnement du fluorure. L’idée originale de la dissolution continue de la surface de la dent a été remplacée par l’acceptation de la déminéralisation sous la surface et le maintien d’une couche de surface relativement intacte (probablement par reminéralisation)20. La déminéralisation se produit quand il y a un déséquilibre entre les processus de gain et de perte en minéraux. Le fluorure peut interagir avec ces processus de plusieurs façons. Il est maintenant largement accepté que le fluorure possède a à la fois un mode d’action systémique et un mode d’action topique21. L’interaction entre le fluorure et la composante minérale des dents produit une fluorohydroxyapatite (FHAP or FAP), par substitution du F- par un OH-. Il en résulte une augmentation de la liaison hydrogène, un réseau cristallin de plus petite taille et une diminution globale de la solubilité. L’incorporation du fluorure dans le réseau cristallin dhydroxyapatite (HAP) peut se produire alors que la dent se forme ou par échange d’ions après sa sortie de la gencive. La diminution de la solubilité augmente avec de plus grandes quantités d’incorporation de fluorure, mais nous dépassons rarement plusieurs milliers de parties par million de fluorure dans l’émail externe22. Ainsi, seule une protection limitée contre la substitution du fluorure serait prévue par rapport à la FAP pure qui contient 40 000 ppm de fluorure. Un autre moyen d’intégrer le fluorure dans l’émail est par l’intermédiaire d’applications topiques et d’un échange d’ions. Cet échange orienté en surface pourrait également affecter la solubilité du solide. L’exception à la protection limitée pourrait être la surface cristalline, où une fine couche de FAP pur rendrait les solides moins solubles que ce qui serait prédit par le degré de substitution. Par conséquent, une incorporation limitée de fluorure dans le réseau cristallin ou à la surface pourrait avoir un impact significatif sur la solubilité23. On pensait que « l’effet de réduction de la solubilité » systémique était le seul mécanisme d’action jusqu’à ce que des études révèlent un effet topique significatif sur la minéralisation ainsi qu’un effet antibactérien.
Figure 1. Formation du fluorapatite.
Formation du fluorapatite.
(A). Les ions fluorure (F–) remplacent les ions hydroxyles (OH–) de l’hydroxyapatite pour former le fluorapatite composant l’émail des dents. (B). Une partie de la maille cristalline d’apatite est représentée, montrant le remplacement de l’hydroxyde de fluorure.
Adapté de : Posner, 198524.

Le fluorure trouvé dans la solution peut également affecter la vitesse de dissolution sans modifier la solubilité des minéraux composant la dent. Aussi peu que 0,5 mg/L dans des solutions acides provoque une diminution de la vitesse de dissolution de l’apatite25. Ce mécanisme implique également une absorption et/ou un échange d’ion à la surface du cristal. La surface peut ainsi agir plus comme de la FAP que de l’HAP et possède un taux de dissolution différent. Lorsque l’émail se dissout, il peut également ajouter du fluorure à la solution. Dans des conditions de rinçage continuel, cela n’aurait pas beaucoup d’effet, mais les solutions dans lesquelles baignent normalement les dents sont toujours partiellement saturées en apatite. Un taux de fluorure aussi bas que 230 μg/g s’est avéré réduire de manière significative le taux de dissolution de l’apatite26. La concentration de fluorure à la surface des cristaux et la concentration de fluorure dans la phase liquide au cours d’une attaque cariogène sont donc toutes deux importantes27.

En plus de protéger contre la déminéralisation, le fluorure interagit également avec l’émail afin de réduire sa dissolution par reminéralisation. Ceci est un procédé au cours duquel des cristaux d’émail partiellement dissous agissent comme un substrat pour le dépôt de matière minérale de la phase en solution, ce qui permet la réparation partielle des cristaux endommagés. La reminéralisation contrebalancera donc une partie de la déminéralisation et un équilibre se développera entre les deux processus. La lésion carieuse est le résultat d’une déminéralisation qui l’emporte sur la reminéralisation. L’un des avantages de l’interaction déminéralisation/reminéralisation est la création d’un minéral moins soluble dans l’émail28. Cela se produit par dissolution de l’apatite carbonatée contenant du magnésium et déficiente en calcium plus soluble qui constitue l’émail lors de sa formation initiale. Le processus de reminéralisation aboutit à la formation d’une forme moins soluble d’apatite. Lorsque du fluorure est également présent, la formation de fluorohydroxyapatite (FHAP ou FAP) se traduit par une substance minérale ayant un niveau accru de résistance à l’acide. Le processus de reminéralisation est contrôlé par la supersaturation des fluides baignant les dents – le fluide de la plaque ou la salive. Le degré de sursaturation déterminera en partie le taux de précipitation de minéraux de la solution29. Une sursaturation trop élevée se traduira par la formation rapide de phosphate de calcium et bloquera les pores de la surface de l’émail. Cette précipitation limite alors la diffusion du calcium, du phosphate et du fluorure à l’intérieur de la lésion, entraînant un arrêt de sa progression, mais pas sa réparation30. L’intérieur de la lésion est partiellement saturé en HAP et peut devenir sursaturé en FAP si de faibles taux de fluorure sont présents ou se diffusent dans la lésion. L’utilisation de produits à base de fluorure en faible concentration, comme des dentifrices sur une base quotidienne, aidera à maintenir cette saturation favorable. La reminéralisation de la lésion peut donc aboutir à la réparation de la lésion existante avec des minéraux moins solubles et rendre cette partie de la dent moins sensible aux futurs épisodes de déminéralisation (figure 2). Ceci est probablement l’un des modes d’action les plus importants du fluorure.

Figure 2. Réactivité du fluorure.
Réactivité du fluorure
Dans des conditions cariogènes, les hydrates de carbone sont transformés en acides par les bactéries présentes dans le biofilm de la plaque dentaire. Lorsque le pH descend en dessous de 5,5, le fluide du biofilm devient sous-saturé en ions phosphate et l’émail se dissout pour rétablir l’équilibre. Lorsque du fluorure (F–) est présent, le fluorapatite est incorporé dans l’émail déminéralisé et la déminéralisation ultérieure est inhibée.
Adapté de : Cury, 200931.
Le fluorure, à une concentration relativement faible, peut également interagir avec les bactéries buccales pour réduire la production d’acide par la plaque Plusieurs mécanismes ont été proposés pour expliquer ce résultat final Le premier est l’interaction connue entre le fluorure et l’enzyme appelée énolase, ce qui pourrait directement réduire la production d’acide Il y a aussi un effet indirect sur la voie du système de la phosphotransférase (PTS) qui diminue la quantité de sucre entrant dans la cellule en limitant la phosphoénolpyruvate (PEP)32. Une autre possibilité est que la diffusion du fluorure dans la cellule se produise sous la forme d’acide fluorhydrique (HF) qui se dissocie ensuite pour abaisser le pH intracellulaire Le fluorure peut également affecter la capacité d’élimination de l’excès des H+ de la cellule et une production d’acide inférieure pourrait résulter de l’acidification cytoplasmique. L’effet global est moins d’acide et un environnement moins acide, ce qui devrait réduire la force derrière la dissolution33. Si ces conditions moins acidogènes continuent, l’écologie de la plaque peut être modifiée à long terme. Il est difficile de prédire les effets à long terme, étant donné qu’une adaptation au fluorure peut se produire. Certaines formes de fluorure pourraient être meilleures que d’autres en ce qui concerne les effets sur les bactéries buccales.