Introduction

Les restaurations en méthode directe par résines composites connaissent un nouvel essor depuis quinze ans avec le développement des matériaux à place­ment de masse dits « bulk-fill ». À la dif­férence des composites conventionnels implémentés par couches de 2 mm, les composites bulk peuvent être mis en place par couches mesurant jusqu’à 4 mm d’épaisseur. Une telle caracté­ristique est notamment permise par la translucidité augmentée des matériaux, l’inclusion de photo-initiateurs plus sen­sibles et l’augmentation de la proportion de relaxateurs de tension dans leur com­position [1]. L’utilisation de ces maté­riaux permet de réduire le temps de mise en œuvre clinique de la restauration, ce­pendant l’apparente simplification du protocole d’utilisation ne doit pas occul­ter la rigueur nécessaire à la pose d’un composite étanche et pérenne dans le temps. En effet, si le facteur cavitaire n’est pas pris en compte, ou encore si le temps de photopolymérisation opti­mal n’est pas respecté, une rétraction de prise peut survenir, entraînant un défaut d’étanchéité marginale. Il existe sur le marché deux grandes familles de composites bulk-fill selon leur visco­sité ; (Fig.1) : les composites fluides, de faible viscosité, et les composites à haute viscosité, dits condensables.

Les premiers nécessitent un recouvre­ment occlusal par une couche de com­posite non fluide (qu’il soit conventionnel ou bulk) alors que les seconds peuvent être mis en place sans qu’il soit néces­saire de les associer à un autre biomaté­riau ; (Fig.2 et 3). L’objectif de ce travail est d’évaluer les répercussions cliniques des propriétés mécaniques des compo­sites bulk-fill.

Dureté et occlusion

La dureté est la capacité d’un matériau à résister à une déformation plastique d’indentation, c’est-à-dire la résistance qu’un corps oppose face à une déforma­tion locale sous charge. Il existe diffé­rentes formes de tests de dureté selon la morphologie de la pièce d’indentation et les charges appliquées. Les plus connus sont les essais de dureté Vickers (VHN : Vickers Hardness Number), Brinnel, ou en­core Knoop (KHN : Knoop Hardness Number). Pour les composites dentaires, la dureté peut varier selon le degré de polymérisa­tion, les finitions et le polissage en sur­face. Par exemple, si le ratio Vickers VHN est supérieur à 80 %, le matériau est alors estimé suffisamment polymérisé.

Cependant la dureté Vickers varie en fonction du type de composite bulk. Selon les fabricants, les composites bulk-fill de haute viscosité sont plus durs que les bulk-fill fluides. En effet, la dureté des composites est influen­cée par leurs taux de charge, or les com­posites fluides ont une charge minérale fortement réduite (68 % en poids, 45 % en volume, 40 VHN pour le SDR – Dentsply Sirona) par rapport à celle des compo­sites non fluides (80 % en poids, 60 % en volume, 62 VHN pour le Tetric EvoCeram Bulk Fill – Dentsply Sirona) [2]. À titre de com­paraison, la dureté de l’émail a une va­leur comprise entre 240 et 440 VHN et celle de la dentine est de l’ordre de 50 à 87 VHN. Cela revêt un intérêt clinique majeur pour accorder les duretés des tis­sus dentaires et des biomatériaux no­tamment lors des réglages occlusaux puisqu’une même dent peut entrer en contact avec des tissus antagonistes sains et des restaurations ; (Fig.4 et 5).

Différentes études ont d’ailleurs évalué la dureté des composites bulk (fluides et non fluides) en les comparant aux compo­sites conventionnels. Cela a permis de déterminer en 2014 le classement de du­reté Vickers suivant : composites bulk-fill fluides et non fluides ≤ composites fluides conventionnels < composites conventionnels non-fluides [3].

Pour aller plus loin, les conditions de mise en œuvre des composites en gé­néral ainsi que les instruments utili­sés sont essentiels pour optimiser leurs propriétés mécaniques, et en particulier leur dureté. À titre d’exemple, il a ré­cemment été démontré que la micro-du­reté de surface d’un composite bulk-fill de haute viscosité était influencée par deux paramètres : la lampe à photo­polymériser et l’épaisseur de la couche de composite [4]. La valeur de micro-du­reté diminuerait avec l’augmentation de l’épaisseur de la couche de composite :à épaisseur de couche identique, selon le type de lampe, la micro-dureté peut varier significativement et cela est in­trinsèquement lié au degré de polymé­risation évoqué plus haut. Cependant, selon les études, les paramètres de poly­mérisation désignés comme respon­sables de variations dans les valeurs de dureté et micro-dureté des composites bulk-fill varient. La dureté pourrait être augmentée en photopolymérisant plus longtemps [5], et la micro-dureté en respectant les épaisseurs de couches maximales recommandées par les fa­bricants [2]. En résumé, même si les résultats de ces études ne sont pas ri­goureusement identiques, ils révèlent que les protocoles de photopolyméri­sation influent sur la micro-dureté des composites de placement de masse. Celle-ci diminue proportionnellement avec l’augmentation de l’épaisseur des couches ; sauf en ce qui concerne le SDR (Dentsply Sirona), le Filtek Bulk Fill (3M) et le X-tra Base (Voco) dont les micro-duretés ne sont pas influencées par la profondeur de couche [6].

Elasticité et résistance

Le module d’élasticité caractérise la rigidité d’un matériau, son aptitude à subir des déformations réversibles sous contrainte sans se déformer, ni se rompre. Cette rigidité d’un matériau dépend de l’énergie de liaison des atomes et molécules le constituant. Plus le module d’élasticité est impor­tant, moins le matériau se déforme sous la contrainte, il est donc rigide.

Si un matériau est trop rigide, il est sus­ceptible de fracturer la dent, à l’inverse s’il ne l’est pas assez cela entraîne un risque de hiatus et de percolation bac­térienne car le matériau se déformera davantage. À titre d’exemple, le module d’élasticité de l’émail est 84 GPa, celui de la dentine de 18 GPa et les compo­sites conventionnels ont généralement des valeurs comprises entre 3 et 16 GPa. En 2013, une comparaison des modules d’élasticité de différents composites faisait apparaître l’ordre de classement suivant : composites fluides conven­tionnels < composites bulk-fill (haute et basse viscosité) < composites hybrides [7].

Le module d’élasticité, ainsi que le mo­dule de flexion mesuré lors des tests spécifiques du même nom, sont en lien avec la fraction massique des charges du composite [3], [7]. Pour autant, d’autres paramètres doivent être pris en compte pour expliquer les différences de modules constatées entre divers ma­tériaux présentant des taux de charges similaires. C’est le cas notamment de la dimension particulaire, de la densité du matériau, du type de monomère ou en­core de la quantité de photo-initiateurs présents [3]. Par exemple, alors que le composite bulk-fill Tetric EvoCeram Bulk-fill (Ivoclar-Vivadent) et le composite conventionnel Tetric EvoCeram (Ivoclar-Vivadent) ont un module de flexion et un poids en charge comparables, le X-tra Fil et le GrandioSO (Voco) diffèrent davan­tage en dépit d’un taux en charges simi­laire entre eux (environ 85 %) [3].

D’une manière générale, ce sont les composites hybrides qui présentent un module de flexion le plus proche de ce­lui de la dentine, alors que les compo­sites bulk-fill ont des valeurs plutôt in­férieures. La multiplicité des composites de placement de masse aujourd’hui dis­ponibles et en développement tend ce­pendant à améliorer cette propriété.

L’évaluation de la résistance à la flexion en odontologie permet de détermi­ner les matériaux résistants à une cer­taine quantité de charge occlusale. Physiologiquement, la résistance à la flexion de l’émail est de 10,3 MPa et celle de la dentine de 98,7 MPa. Afin de supporter les forces masticatoires, la norme ISO4049-2009 a déterminé un seuil de résistance à la flexion à at­teindre de 80 MPa. La restauration sera en effet vivement sollicitée lors des cy­cles de mastication, avec notamment des contraintes en flexion ; (Fig.6, 7 et 8).

Il a été montré que la résistance à la flexion des composites bulk-fill haute et basse viscosités était comparable à celle des nano-hybrides et des micro-hy­brides, mais supérieure aux valeurs des composites fluides conventionnels [7]. Ces familles de composites dépassent majoritairement le seuil de la norme ISO même s’il existe là encore une certaine variabilité dans les résultats.

Fatigue et phénomènes de fissures

La fatigue est un processus induisant par des contraintes répétées (telles que la traction ou la compression) des déforma­tions en surface ou en profondeur du matériau composite. Ces déformations sont qualifiées de plastiques quand elles sont irréversibles. Le matériau affaibli par les contraintes répétées laisse appa­raître des fissures dont la propagation peut aboutir parfois à la rupture finale de la restauration composite ; (Fig.9).

Fig.9 : La mauvaise gestion de l’étendue des restaurations et de leur mise en œuvre réduit leur pérennité dans le temps et accélère les phénomènes de fatigue du matériau. L’apparition de fêlures et de fissures en est un signe évocateur.

Il existe une donnée, appelée module de Weibull [8], qui permet de modéliser l’ef­fort requis pour fatiguer un matériau, et dont le principe repose sur deux prére­quis. Le premier est que chaque volume du matériau contient des défauts pou­vant potentiellement conduire à la rup­ture et servir de lieu de propagation pré­férentiel des fissures. Le second conçoit qu’à partir du moment où la rupture sur­vient en un point, les propriétés méca­niques du matériau sont perdues. Plus le module de Weibull est élevé, plus la résistance à la fatigue du matériau est faible. Les modules de Weibull du Tetric EvoCeram Bulk-fill (Ivoclar Vivadent), du X-tra fil (Voco) et du Filtek Bulk-fill flowable (3M) sont similaires avec une résistance à la fatigue comparable entre ces trois matériaux [9]. À titre de com­paraison entre les composites de place­ment de masse et ceux conventionnels, les valeurs de résistance à la fatigue sont globalement comparables, en revanche les valeurs de résistance à la fatigue de dents saines non préparées sont plus élevées que celles des dents restaurées avec ces matériaux [10]. D’une manière générale, sous l’effet de contraintes cy­cliques, les composites bulk-fill et les composites conventionnels présentent une résistance à la fatigue similaire, quelle que soit leur viscosité.

Usure et (para)fonction

L’usure d’un biomatériau correspond à la perte de matière qui se produit sous l’ef­fet de contraintes cycliques inférieures aux forces de rupture. En odontologie, l’usure des composites peut être causée par érosion chimique par exemple ou encore par abrasion ; (Fig.10). D’une ma­nière générale, il est possible d’améliorer la résistance à l’usure des composite sen diminuant la taille des charges, en augmentant leur nombre, et en obte­nant un degré de conversion supérieur à 55 %. Les composites bulk fluides semblent prédisposés à s’user plus ra­pidement, ce qui justifie de les recouvriren occlusal par une couche de compo­site de haute viscosité, conventionnel ou bulk-fill, sachant que parmi ces der­niers certains peuvent présenter une résistance à l’usure par abrasion su­périeure (étude sur le Filtek condensable (3M)) [11] alors que d’autres sont moins résistants (étude sur le Sonic Fill (Kerr)) [12].

Fig.10 : L’usure d’un composite par abrasion conduit à une perte des reliefs occlusaux comme chez cette patiente porteuse de deux composites sur 16 et 26 et présentant des phénomènes de bruxisme comme en témoignent les facettes d’usure sur les cuspides palatines des prémolaires.

Il semblerait que l’incidence de l’inten­sité lumineuse délivrée par la lampe à photopolymériser ait une influence sur la résistance à l’usure des composites bulk-fill et une intensité lumineuse élevée n’améliore pas cette résistance pour le Sonic Fill (Kerr) [13].

Conclusion

Ainsi, le recours aux composites déplacement de masse permet d’accé­lérer les protocoles de mise en œuvre mais leur pérennité dans le temps passe entre autres par l’analyse en amont des propriétés du matériau choisi par le praticien. Leur comparaison aux pro­priétés des matériaux conventionnels permettra d’anticiper les difficultés d’intégration de la restauration, voire même l’échec du traitement.