Réparation et régénération osseuse

Au commencement de leurs travaux de recherche, les Docteurs Camprasse se sont intéressés aux propriétés ostéomimétiques de la nacre, dans le but de proposer une alternative aux implants dentaires en titane. Ils ont ensuite étendu leurs travaux de recherche à la réparation et la régénération osseuse dans le domaine de l’Orthopédie. Découvrez l’étendue de leur travaux, publications scientifiques à l’appui.

Champ d’application dentaire

Afin de tester et de démontrer les propriétés de la nacre dans le domaine dentaire, les Docteurs Camprasse ont commencé par réaliser des premiers cas sur animaux à titre privé, puis au centre de recherche biomédicale de l’école nationale vétérinaire de Maisons-Alfort. 

Biocompatibilité de la nacre

1988 Publication scientifique dans Médecine et Thérapeutique (1)

Substitution de la racine dentaire par des squelettes d’invertébrés aquatiques chez l’animal et l’homme

L’objectif de cette étude clinique était de démontrer la parfaite biocompatibilité entre l’os maxillaire et le CaCO3 naturel des squelettes d’invertébrés aquatiques (corail et Pinctada Maxima). La conclusion est la suivante : Il apparaît désormais possible d’utiliser en implantologie orale et en pratique courante des racines artificielles en aragonite. Les Docteurs Camprasse ont remarqué une ostéointégration rapide qui semble être générée par un chimiotactisme du matériau sur la cellule osseuse.

Racines dentaires

Propriétés mécaniques et ostéointégration de la nacre

1990 Publication scientifique dans Clinical Materials (2)

Artificial dental root made of natural calcium carbonate (Bioracine)

L’objectif de cet essai était de mettre en évidence les propriétés mécaniques exceptionnelles de la nacre (dureté, résistance, élasticité).

La conclusion des Docteurs Camprasse est la suivante : la racine dentaire artificielle constituée de nacre, issue de la coquille interne de la Pinctada maxima, est très proche du tissu osseux dans sa composition, et présente une dureté, une résistance et une élasticité remarquables.

Une étude histologique de l’interface entre l’implant et l’os maxillaire humain a d’ailleurs démontré une union cellulaire extraordinaire entre ces deux tissus et donc une ostéointégration de l’implant de nacre. La nacre est un substitut dentaire exceptionnel qui répond aux propriétés biologiques de l’os naturel.

Pinctada Maxima

Régénération de l'os maxillaire (Odontostomatologie)

1991 Publication scientifique dans Implantodonné (3)

Un biomatériau de régénération osseuse nouveau – Etude clinique

Après avoir démontré in vivo que la nacre était un biomatériau non toxique, bioactif et ostéogène, les Docteurs Camprasse ont travaillé sur différentes pathologies odontostomatologiques, par le biais d’études cliniques à l’Hôpital Lariboisière : comblement des défauts osseux, élévation des crêtes maxillaires ou mandibulaires, remodelage des pertes de substance, augmentation de l’épaisseur vestibulo-palatine ou vestibulo-linguale en implantologie , et extractions délabrantes.

Les conclusions sont les suivantes : avec un recul de 4 ans, les Docteurs Camprasse sont en mesure d’avancer que Bionacre® (sous forme de poudre utilisée en coagulum) est un biomatériau de régénération osseuse extrêmement performant qui ouvre en chirurgie osseuse des champs multiples.

Nacre forme poudre utilisée en coagulum

Champ d’application orthopédique

A la suite de leurs découvertes majeures sur les propriétés de nacre en implantologie dentaire, les Docteurs Camprasse élargissent au début des années 1990, des travaux de recherche fondamentale, pour comprendre les mécanismes d’action de la nacre sur les cellules osseuses de manière générale

Ostéoinduction de la nacre

1992 Publication scientifique dans Tissue and Cell (4)

Demonstration of the capacity of nacre to induce bone formation by human osteoblasts maintained in vitro

L’objectif de cette étude était de tester l’hypothèse selon laquelle la nacre pourrait stimuler la biominéralisation par les ostéoblates humains, maintenus in vitro.

La conclusion est la suivante : les Docteurs Camprasse ont réussi à démontrer qu’une séquence complète de formation osseuse était reproduite lorsque des ostéoblastes humains étaient cultivés en présence de nacre. Ils ont été les premiers à démonter que la nacre contient des facteurs moléculaires induisant la différenciation ostéoblastique, et c’est cette différenciation ostéoblastique qui permet d’enclencher le mécanisme de biominéralisation de l’os. Ils ont également démontré à cette occasion que la nacre est non cytotoxique pour les cellules osseuses.

Ostéoblaste de cellule osseuse

Activité ostéogénique de la nacre (Orthopédie)

1992 Publication scientifique dans Calcified Tissue International (5)

Nacre initiates biomineralization by human osteoblasts maintained in vitro

L’objectif de cette étude était de tester l’hypothèse selon laquelle il y aurait présence simultanée d’os et de nacre sur les ostéoblastes humains. Précédemment, les Docteurs Camprasse avaient démontré que les ostéoblastes pouvaient se différencier et donc enclencher le mécanisme de biominéralisation de l’os.

La conclusion est la suivante : les Docteurs Camprasse ont réussi à démontrer que la nacre a bien un puissant effet ostéogénique sur les ostéoblastes humains, lorsqu’ils sont placés à proximité de la nacre. En d’autres termes, la nacre a cette capacité spectaculaire à induire de la fabrication d’os jeune et nouveau.

Tissu d’os au microscope

Interface entre l'os et l'implant en nacre

2014          Publication scientifique dans Journal of Raman Spectroscopy (6)

The interface between nacre and bone after implantation in the sheep: a nanotomographic and Raman study

L’objectif de cette étude était d’analyser l’interface os-nacre, afin de mieux caractériser la biocompatibilité avec l’os. L’étude a été menée sur l’os de 5 moutons.

La conclusion est la suivante : les Docteurs Camprasse ont réussi à confirmer une modification de la matrice osseuse autour de l’implant de nacre et l’apposition directe d’os, sans couche organique, interposée entre le carbonate de calcium et le phosphate de calcium. En d’autres termes, il y a une ostéointégration de la nacre. De plus, une formation d’os nouveau est constatée au contact direct de la nacre, comme précédemment démontré.

Nanotomographie d’une vis orthopédique

dans un os de mouton

Évaluation in vivo de la bio-érosion et de l'apposition sur l'os de vis en nacre

2016         Publication scientifique dans Orthopaedics & Traumatology : Surgery & Research (7)

In vivo erosion of orthopedis screws prepared from nacre (mother of pearl)

L’objectif de cette étude était d’analyser le comportement de la vis en nacre avec l’hypothèse selon laquelle la vis s’assimilerait à l’os sans effet inflammatoire, et sans rejet.

Les Docteurs Camprasse ont constaté plusieurs phénomènes :

  • L’érosion est progressive
  • Les cellules ne présentent pas de bordure ébouriffée (pas d’inflammation)
  • Le taux de minéralisation est augmenté dans la zone où se trouve la vis en nacre

En conclusion, les vis en nacre ont l’avantage de présenter une résorbabilité partielle in vivo due aux cellules issues de macrophages, et due à une apposition ostéoconductrice au contact du matériau, sans déclencher de réaction inflammatoire locale.

Etude in vivo

dans un os de mouton

Renouvellement cellulaire

2019         Publication scientifique dans Journal of Materials Science : Materials in Medecine (8)

Giant cells and osteoclats present in bone grafted with nacre differ by nuclear cytometry evaluated by texture analysis

L’objectif de cette étude était d’analyser l’interface entre l’implant en nacre et l’os. 

Les Docteurs Camprasse ont observé qu’il y avait une érosion partielle à la surface de la vis en nacre, sur quelques microns. Ceci met en évidence une soudure entre l’os et la vis en nacre, et cela participe donc à montrer l’ostéointégration de la vis dans l’os. 

n : nacre, ob : old bone, nfb : newly formed bone

Ostéointégration et érosion in vivo de vis en nacre dans un modèle animal.

2020         Publication scientifique dans Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials (9)

L’objectif de cette étude était de comparer l’ostéointégration et l’érosion in vivo des vis en nacre versus des vis en titane dans un modèle animal.

La nacre est un biomatériau prometteur en chirurgie maxillo-faciale, elle n’est résorbable qu’au contact de la moelle osseuse et possède des propriétés d’ostéointégration intéressantes. De plus, elle ne provoque pas de réaction inflammatoire et pourrait être utilisée comme substitut de greffe osseuse. Elle pourrait également servir de matériau résorbable pour l’ostéosynthèse, épargnant le retrait chirurgical du dispositif après consolidation osseuse.

Images 2D de tomodensitométrie montrant vis en nacre

implantées dans le condyle fémoral du rat sacrifié

à (a) T0, (b) T1 mois, (c) T6 mois et (d) T12 mois.

Cas clinique critique

Perte osseuse de 15 cm de fémur

1992 Chirurgie humaine à l’hôpital Béclère, par le Dr. Philippe COTTIN

  1. Blessure par arme à feu (chevrotine), avec perte osseuse de 15 cm au fémur.
  2. Après de multiples complications et l’échec de 2 autogreffes de crête iliaque, décision d’utiliser le substitut osseux Bionacre® pour remodeler le séquestre.

  3. 5 ans après, bonne consolidation du noyau fémoral. Pas de processus septique ni de fistule

  4.  20 ans après, consolidation et remodelage du canal médullaire.

2021 Retour d’expérience du Dr. COTTIN en compagnie des Drs. Serge et Georges Camprasse. 

  1. Rapidité de consolidation sur un milieu septique infecté.
  2. Réapparition du fémur sur les radios post-opératoires, dans les quelques semaines qui ont suivi.
  3. Apparition des spicules osseuses sur les trajets de fixateur externe, ou la nacre était partie.
  4. Reconstruction quasiment anatomique de l’os : Reproduction du canal médullaire, corticalisation parfaite de l’os, très épais, sur une ligne de contrainte, formation impressionnante du canal périphérique.
  1. Camprasse G, Camprasse S, Gill G. Substitution de la racine dentaire par des squelettes d’invertébrés aquatiques chez l’animal et l’homme. Comptes Rend Acad Sci, Paris. 1988;307:485‑91.
  2. Camprasse S, Camprasse G, Pouzol M, Lopez E. Artificial dental root made of natural calcium carbonate (bioracine). Clinical Materials. 1990;5(2):235‑50.
  3. Lopez E, Vidal B, Berland S, Bozon C, Camprasse S, Camprasse G. Un biomatériau de régénération osseuse nouveau: étude clinique. Implantodonné. 1991;2:13‑7.
  4. Lopez E, Vidal B, Berland S, Camprasse S, Camprasse G, Silve C. Demonstration of the capacity of nacre to induce bone formation by human osteoblasts maintained in vitro. Tissue and Cell. 1992;24(5):667‑79.
  5. Silve C, Lopez E, Vidal B, Smith DC, Camprasse S, Camprasse G, et al. Nacre initiates biomineralization by human osteoblasts maintained In Vitro. Calcif Tissue Int. 1992;51(5):363‑9.
  6. Pascaretti‐Grizon F, Libouban H, Camprasse G, Camprasse S, Mallet R, Chappard D. The interface between nacre and bone after implantation in the sheep: a nanotomographic and Raman study. Journal of Raman Spectroscopy. 2014;45(7):558‑64.
  7. Libouban H, Pascaretti-Grizon F, Camprasse G, Camprasse S, Chappard D. In vivo erosion of orthopedic screws prepared from nacre (mother of pearl). Orthopaedics & Traumatology: Surgery & Research. 2016;102(7):913‑8.
  8. Chappard D, Kün-Darbois J-D, Pascaretti-Grizon F, Camprasse G, Camprasse S. Giant cells and osteoclasts present in bone grafted with nacre differ by nuclear cytometry evaluated by texture analysis. J Mater Sci: Mater Med. 2019;30(9):100.
  9. Kün‐Darbois, J. D., Libouban, H., Camprasse, G., Camprasse, S., & Chappard, D. (2021). In vivo osseointegration and erosion of nacre screws in an animal model. Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials109(6), 780-788.