Mécanisme d’action du fluorure

Le développement de formules de dentifrice plus récentes a mis en parallèle la compréhension accrue du processus carieux et du fonctionnement du fluorure. La croyance initiale d’une dissolution continue de la surface des dents a été remplacée par l’acceptation d’une compréhension de la déminéralisation de la subsurface et le maintien d’une couche de surface relativement intacte (probablement par reminéralisation). 20 La déminéralisation se produit lorsqu’il y a un déséquilibre entre les processus de gain et de perte minérale. Le fluorure peut interagir avec ces processus de plusieurs façons. Il est maintenant largement admis que le fluorure a à la fois des modes d’action topiques et systémiques21 L’interaction du fluorure et du composant minéral des dents produit une fluorohydroxyapatite (FHAP ou FAP) minérale, par substitution de l’ion OH- avec l’ion F-. Cela entraîne une liaison hydrogène accrue, un réseau cristallin plus dense et une diminution globale de la solubilité. L’incorporation de fluorure dans l’hydroxyapatite (HAP) peut se produire pendant la formation de la dent ou par échange d’ions après son éruption. Une 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 externe. 22 Ainsi, on ne devrait s’attendre qu’à une protection limitée contre la substitution du fluorure par rapport à la FAP pure qui contient 40 000 ppm de fluorure. Un autre moyen d’incorporer du fluorure dans l’émail provient des applications topiques et de l’échange d’ions. Cet échange orienté en surface pourrait également affecter la solubilité des solides. L’exception à la protection limitée peut être la surface de cristallite, où une mince couche de FAP pure rendrait les solides apparemment moins solubles que le degré de substitution ne le laisserait supposer. Par conséquent, une incorporation limitée de fluorure dans le réseau cristallin ou sur la surface peut avoir un impact considérable sur la solubilité. 23 L’« effet de réduction de la solubilité » systémique était considéré comme le seul mécanisme d’action jusqu’à ce que les études révèlent un effet topique important sur la minéralisation ainsi qu’un effet bactérien.

Figure 1. Formation de la fluorapatite.
Formation du fluorapatite.
(A) Les ions fluorure (F-) remplacent les ions hydroxyle (OH-) dans l’hydroxyapatite pour former de la fluorapatite dans l’émail dentaire.
(B) Une partie du réseau cristallin apatite est représentée montrant le remplacement de l’hydroxyde pour le fluorure.
Adapté de : Posner, 1985. 24

Le fluorure présent dans la solution peut également affecter la vitesse de dissolution sans modifier la solubilité du minéral dentaire. Une quantité aussi petite que 0,5 mg/L dans les solutions acides provoque une réduction de la vitesse de dissolution de l’apatite. 25 Ce mécanisme implique également l’absorption ou l’échange d’ions à la surface du cristal. Ainsi, la surface peut agir plus comme FAP que HAP et avoir une vitesse de dissolution différente. Lorsque l’émail se dissout, il peut également contribuer au fluorure de la solution. En présence de détérioration, cela n’aurait pas beaucoup d’effet, mais les solutions auxquelles sont normalement exposées les dents sont toujours partiellement saturées par rapport à l’apatite. Il a été démontré que des taux de fluorure extrêmement bas réduisent de manière considérable la vitesse de dissolution de l’apatite. 26 Ainsi, la concentration de fluorure à la surface des cristaux et la concentration de fluorure en phase liquide lors d’une attaque cariogène sont toutes deux importantes. 27

En plus de protéger contre la déminéralisation, une autre façon dont le fluorure interagit avec l’émail pour réduire la dissolution est par le biais de la reminéralisation. C’est un processus dans lequel les cristaux de l’émail partiellement dissous agissent comme un substrat pour le dépôt minéral de la phase de la solution qui permet la réparation partielle des cristaux endommagés. Par conséquent, la reminéralisation contrecarrera 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 entre la déminéralisation et la reminéralisation est la création de minéraux moins solubles dans l’émail. 28 Cela se produit par dissolution de l’apatite carbonatée soluble pauvre en calcium et contenant du magnésium qui constitue l’émail lors de sa première formation. Le processus de reminéralisation aboutit à la formation d’une sorte moins soluble d’apatite. Lorsque le fluorure est également présent, la formation de fluorohydroxyapatite (FHAP ou FAP) conduit à un minéral présentant un niveau élevé de résistance aux acides. Le processus de reminéralisation est contrôlé par la sursaturation de liquides en contact avec les dents, soit le liquide de la plaque ou la salive. Le degré de sursaturation déterminera, en partie, le taux de précipitation des minéraux de la solution. 29 Une sursaturation trop élevée entraînera 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, ce qui peut entraîner un arrêt de la lésion plutôt que sa réparation. 30 L’intérieur de la lésion est partiellement saturé par rapport à la HAP et peut devenir sursaturé par rapport à la FAP, même si des niveaux minimaux de fluorure sont présents ou diffus dans la lésion. L’utilisation quotidienne de produits à base de fluorure à faible concentration, tels que les dentifrices, contribuera à maintenir cette saturation favorable. Ainsi, la reminéralisation de la lésion peut entraîner la réparation de la lésion existante avec un minéral moins soluble et rendre cette partie de la dent moins sensible aux épisodes futurs de déminéralisation (figure 2). Il s’agit probablement de l’un des modes d’action les plus importants du fluorure.

Figure 2. Réactivité au fluorure.
Réactivité du fluorure
Dans des conditions cariogènes, les glucides sont convertis en acides par des bactéries dans le biofilm de la plaque. Lorsque le pH descend en dessous de 5,5, le fluide du biofilm devient sous-saturé avec l’ion de phosphate et l’émail se dissout pour rétablir l’équilibre. Lorsque le fluorure (F-) est présent, la fluorapatite est incorporée dans l’émail déminéralisé et la déminéralisation subséquente est inhibée.
Adapté de : Cury, 2009. 31

Le fluorure, à une concentration relativement faible, peut également interagir avec les bactéries buccales pour réduire la production d’acide de la plaque. Plusieurs mécanismes ont été proposés pour rendre compte de ce résultat final. L’un d’entre eux est l’interaction bien connue du fluorure avec l’énolase d’enzyme qui pourrait réduire immédiatement la production d’acide. Il y a aussi un effet indirect sur le système de phosphotransférase (PTS) qui diminue la quantité de sucre entrant dans la cellule en limitant la phosphoénolpyruvate (PEP). 32 Il est également probable que la diffusion du fluorure dans la cellule se produise sous forme d’acide fluorhydrique (HF) qui se dissocie ensuite, abaissant le pH intercellulaire et perturbant la cellule. Le fluorure peut affecter la capacité de la cellule à éliminer l’excès de H+ et une production réduite d’acide peut résulter de l’acidification cytoplasmique. L’effet global est moins acide et un environnement moins acide qui devrait abaisser la force motrice pour la dissolution. 33 Si ces conditions moins acidogènes persistent, l’écologie de la plaque peut être modifiée à long terme. Il est difficile de prédire les effets à long terme, car l’adaptation au fluorure peut se produire. Certaines formes de fluorure peuvent être meilleures que d’autres en ce qui concerne les effets sur les bactéries buccales. Par exemple, le fluorure stanneux fournit des effets antibactériens qui ne sont pas offerts par d’autres agents actifs du fluorure utilisés dans les formules de dentifrice.