Vitamine D et parodonte : revue des données cliniques et expérimentales

Introduction

Les conséquences parodontales potentielles des pathologies des tissus squelettiques, en particulier celles liées aux perturbations du métabolisme phosphocalcique, ont retenu très vite l'attention des parodontistes (^{Oliver, 1969} ; ^{Kerebel et Brou, 1981} ; ^{Guers et al., 2003}), le parodonte formé pour une grande part de tissus minéralisés devant répondre aux mêmes mécanismes physiopathologiques (^{Sodek et McKee, 2000}). Parmi ces pathologies, le rachitisme dû à une carence en vitamine D, une hormone clé du contrôle de la calcémie, provoque des défauts majeurs de croissance et de minéralisation au niveau des os longs du squelette et au niveau dentaire (^{Berdal, 1997} ; ^{Saint-Arnaud et al., 2001}). Encore récemment, peu ou pas d'altération des tissus parodontaux avait été observée (^{Zambrano et al., 2003}), à l'exception notable de la présence d'abcès parodontaux spontanés dans une forme de rachitisme génétique vitamine D-résistant (^{Murayama et al., 2000} ; ^{Chaussain-Miller et al., 2003}). Cette absence de signes cliniques pathologiques parodontaux, associée au fait que les rachitismes étaient assez rares et traités avec succès, a fait que la vitamine D avait disparu des revues de la littérature médicale sur les relations entre les maladies systémiques et les parodontites (^{ANAES, 2002}). Cependant, les moyens d'investigations se perfectionnant, de nouvelles études génétiques et cliniques portant sur des patients présentant des insuffisances en vitamine D (^{Hennig et al., 1999} ; ^{Krall et al., 2001} ; ^{Yoshihara et al., 2001} ; ^{Sun et al., 2002} ; ^{Inagaki et al., 2003} ; ^{Zambrano et al., 2003}) et des données expérimentales récentes ont mis en lumière les liens entre la vitamine D et les altérations du parodonte (^{Davideau et al., 1996} et ¹⁹⁹⁸ ; ^{Golebiewska et Bielaczyc, 1997} ; ^{Chen et al., 1999} ; ^{Hasegawa et al., 2002}).

Le but de cet article est de faire le point sur les données actuelles concernant le rôle de la vitamine D dans la formation du parodonte et sa physiopathologie, en insistant tout particulièrement sur les données expérimentales.

Vitamine D

La vitamine D est une hormone stéroïde impliquée dans le contrôle du métabolisme phosphocalcique (^{Saint-Arnaud et al., 2001}). Elle ajuste la calcémie et la phosphatémie principalement via l'absorption et la réabsorption du calcium et du phosphate respectivement aux niveaux intestinal et rénal. Elle peut aussi contrôler la libération du calcium retenu dans la matrice osseuse en agissant sur la balance apposition/résorption osseuse (^{Van Leeuwen et al., 2001} ; ^{Suda et al., 2003}). En plus de ces rôles classiques, des études récentes ont montré qu'elle était impliquée dans de nombreux autres phénomènes physiologiques et pathologiques (^{Holick, 2003}). Elle intervient dans la différenciation et la fonction des cellules dentaires, des kératinocytes de l'épiderme et des cellules du follicule pileux (^{Berdal, 1997} ; ^{Suda et al., 2003}). Elle module la réponse immunitaire en agissant sur les cellules de défense non spécifique et les lymphocytes (^{Deluca et Cantorna, 2001}) et diminuerait le risque de développer un diabète et certains cancers (^{Holick, 2003}).

La vitamine D est essentiellement produite de manière endogène par la peau. Certains aliments comme les poissons gras et les céréales riches en vitamine D peuvent constituer un apport complémentaire. La vitamine D agit principalement par son métabolite actif, la 1,25-dihydroxyvitamine D3. Celui-ci est l'aboutissement d'une chaîne métabolique partant de la peau où la vitamine D3 se forme sous l'effet de l'irradiation UV à partir d'un dérivé du cholestérol (^{Saint-Arnaud et al., 2001}). La vitamine D3 est ensuite hydroxylée une première fois dans le foie, formant le calcidiol (25-dihydroxyvitamine D3), puis au niveau rénal, formant le calcitriol (1,25-dihydroxyvitamine D3). Au niveau cellulaire, la 1,25-dihydroxyvitamine D3 se fixe sur un récepteur soit nucléaire (VDR) soit membranaire (mVDR), entraînant différentes réponses biologiques comme l'augmentation du transit calcique des cellules intestinales via le mVDR ou l'expression de certains gènes via le VDR (^{Saint-Arnaud et al., 2001} ; ^{Mesbah et al., 2002}). En particulier, le VDR activé contrôle directement la synthèse de nombreuses protéines essentielles à la formation et à la biominéralisation des matrices des tissus osseux et dentaires (^{Berdal, 1997} ; ^{Van Leeuwen et al., 2001}).

Les pathologies associées à l'insuffisance en vitamine D peuvent être divisées en deux groupes en se fondant sur la sévérité ou l'évidence des signes cliniques : d'un côté, les carences profondes, avec moins de 10 nmol/l de calcidiol sanguin, de l'autre les insuffisances, avec 10 à 37 nmol/l de calcidiol sanguin et certaines altérations du récepteur de la vitamine D liées à sa variabilité génétique (^{Chapuy et Meunier, 1997} ; ^{Saint-Arnaud et al., 2001}). Les carences profondes en vitamine D, qu'elles soient d'apport/d'exposition aux rayons UV ou dues à la mutation d'un des éléments de la chaîne métabolique, entraînent le rachitisme chez l'enfant et l'ostéomalacie chez l'adulte, caractérisés par des troubles de croissance (déformation des os longs) et de la minéralisation osseuse, un manque de tonicité musculaire, une amélogenèse et une dentinogenèse imparfaites, ainsi qu'une perte des cheveux (^{Berdal, 1997} ; ^{Saint-Arnaud et al., 2001}). Chez l'adulte, les corticales osseuses sont réduites du fait d'une augmentation de la résorption aux dépens de l'apposition osseuse et de la diminution de la minéralisation. Au niveau biologique, on observe une hypocalcémie ou une hypophosphatémie, une augmentation du taux d'hormone parathyroïdienne et de la phosphatase alcaline osseuse. Les rachitismes dus à des carences d'apport ou d'exposition aux UV sont devenus assez rares dans les pays développés mais sont encore observés dans certaines populations migrantes (^{Chapuy et Meunier, 1997}). Les rachitismes dits vitamine D-résistants sont dus à des mutations comme celle des enzymes hydroxylant la vitamine D ou celle du récepteur nucléaire. Les patients présentant des rachitismes, du fait de la gravité du tableau clinique, sont vite dépistés et traités avec succès par l'apport de vitamine D3 et de calcium (^{Saint-Arnaud et al., 2001}).

Les insuffisances ou hypovitaminoses D entraînent souvent des altérations subcliniques. Chez les patients en hypovitaminose, on observe une baisse de la densité minérale osseuse, des corticales osseuses réduites et une détérioration de la micro-architecture osseuse chez les patients âgés liée à l'ostéoporose, le tout entraînant des risques de fracture plus importants que la normale (^{Chapuy et Meunier, 1997} ; ^{Fontana et Delmas, 2001}). De plus, certaines études ont montré une diminution des défenses immunitaires avec une augmentation de la susceptibilité aux infections (^{Hayes et al., 2003}). Au niveau biologique, les signes sont plus frustres, la calcémie est souvent normale, le taux d'hormone parathyroïdienne est quelquefois augmenté. La fréquence des insuffisances en vitamine D est relativement importante. En France, près de 15 % de la population adulte (entre 35 et 60 ans) présente une hypovitaminose. Chez les personnes âgées de plus de 70 ans, ce taux peut atteindre 60 %. En fait, on observe de grandes variations saisonnières et géographiques. Les insuffisances en vitamine D sont les plus fortes en hiver et dans le nord de l'Europe, montrant l'importance de l'ensoleillement dans la synthèse de cette vitamine. La fréquence la plus importante d'insuffisance vitaminique se situe chez les patients âgés hospitalisés en long séjour ou grabataires, où elle peut atteindre 100 % (^{Chapuy et Meunier, 1997}). Chez ces patients en hypovitaminose, un apport supplémentaire alimentaire en vitamine D et calcium entraîne une amélioration de la densité osseuse et une diminution des risques de fracture (^{Fontana et Delmas, 2001}).

Certaines formes du gène ou polymorphisme du récepteur de la vitamine D ont été associées à des différences de densité osseuse (^{Strandberg et al., 2003}) et à des risques élevés d'ostéoporose et de fracture (^{Inagaki et al., 2003}). Les bases biochimiques et fonctionnelles de ces associations restent encore méconnues (différence de structure ou de régulation génique d'expression). Cependant, l'analyse du polymorphisme permettrait un dépistage des populations à risque (^{Strandberg et al., 2003} ; ^{Inagaki et al., 2003}).

Les hypervitaminoses D se manifestent par un tableau clinique de syndrome toxique comprenant anorexie, vomissements, polyurie, migraines, hypertension artérielle et arythmie ainsi qu'une calcification diffuse des tissus mous (^{Vieth, 1999}). Au niveau biologique, elles provoquent une hypercalcémie (^{Vieth, 1999}). Elles sont assez rares et sont essentiellement dues à des surdosages alimentaires accidentels, en particuliers des laits enrichis en vitamine D (^{Giunta, 1998}). Le traitement consiste en l'identification de la source excessive de vitamine D et sa suppression, entraînant le plus souvent un retour rapide à la normale (^{Giunta, 1998} ; ^{Vieth, 1999}).

Vitamine D et parodontopathies

Les études cliniques portant sur des patients ayant des carences profondes en vitamine D n'ont pas montré d'altérations marquées du parodonte, alors que l'on observe chez eux un émail et une dentine anormaux (^{Berdal, 1997}). Dans certaines formes de rachitisme génétique vitamine D-résistant dites hypophosphatémiques, on observe des pertes d'os alvéolaire avec des abcès endo-parodontaux spontanés (^{Murayama et al., 2000} ; ^{Chaussain-Miller et al., 2003} ; ^{Zambrano et al., 2003}). Les conclusions de ces études restent limitées par le fait que le traitement, rapide et efficace chez ces patients souvent jeunes, empêcherait le développement d'une parodontite identifiable (^{Chaussain-Miller et al., 2003}). Chez des patients en hypovitaminose, une étude longitudinale montre que les pertes d'attache, d'os alvéolaire et de dents sont plus importantes chez l'adulte hypovitaminique que chez l'adulte normovitaminique (^{Dietrich et al., 2003}). Cependant, les différences entre le groupe en hypovitaminose et le groupe témoin restent faibles (0,1 mm de perte d'attache). De nombreuses études récentes relient le polymorphisme du gène du VDR et les parodontites à début précoce ou agressives (^{Hennig et al., 1999} ; ^{Yoshihara et al., 2001} ; ^{Sun et al., 2002} ; ^{Inagaki et al., 2003}). En effet, ces parodontites sont plus fréquentes chez des patients présentant certains types de variantes du gène du VDR. Cependant, ces variantes diffèrent entre les populations étudiées (Japon, Grande-Bretagne, États-Unis) et, d'autres études ne trouvant pas de corrélations, les conclusions cliniques restent incertaines (^{Yoshihara et al., 2001}).

Vitamine D et formation du parodonte

En regard du nombre relativement faible d'études cliniques et de leurs résultats parfois contradictoires, ce sont surtout, à l'heure actuelle, les études expérimentales qui mettent le mieux en évidence le rôle de la vitamine D dans la formation et l'homéostasie du parodonte. Tout d'abord, les cellules formant les tissus parodontaux sont des cellules cibles potentielles de l'action de la vitamine D. Les études in vivo ont montré, chez le rat (^{Davideau et al., 1996} et ¹⁹⁹⁸) et chez l'humain (^{Bailleul-Forestier et al., 1996}), que les ostéoblastes, les fibroblastes ligamentaires, les cémentoblastes du cément cellulaire et les cellules épithéliales de la gencive expriment le VDR, à l'exception notable de l'épithélium radiculaire et des cémentoblastes de cément acellulaire. Le récepteur membranaire de la vitamine D est lui aussi fortement exprimé dans l'os alvéolaire humain (^{Mesbah et al., 2002}). De plus, des gènes vitamine D-dépendants sont fortement exprimés dans les cellules du parodonte. Les protéines matricielles, comme l'ostéopontine, la BSP (bone sialo-protein) et l'ostéocalcine, liées à la formation et/ou à la maturation des matrices minéralisées, sont synthétisées par les ostéoblastes et les cémentoblastes de souris où leur expression est contrôlée in vivo par la vitamine D (^{Chen et al., 1999}). Les protéines impliquées dans la biominéralisation, comme la phosphatase alcaline libérant du phosphate pour la minéralisation des matrices, sont aussi produites par les ostéoblastes et les fibroblastes ligamentaires (^{Davideau et al., 1996} et ¹⁹⁹⁸).

Au niveau fonctionnel, les carences expérimentales d'apport en vitamine D provoquent une hypominéralisation de l'os alvéolaire et du cément associée à des microrésorptions du cément chez le rat (^{Oliver, 1969} ; ^{Golebiewska et Bielaczyc, 1997}) et le porc (^{Kerebel et Brou, 1981}). Cependant, la sévérité des défauts tissulaires est variable en fonction des études et se trouve en particulier réduite quand un apport supplémentaire en calcium maintient une calcémie proche de la normale (^{Berdal, 1997}). Chez les souris mutantes dont le VDR ne fonctionne pas, on observe une hypominéralisation de l'os alvéolaire et du cément cellulaire associée à des défauts importants de structure (^{Davideau et al., 2004} sous presse). En effet, l'os alvéolaire est immature, très riche en cellules et présente des plages d'os dit chondroïde similaires à l'os observé dans certains cals de fracture pathologique ou forcés par distraction chez le porc (^{Kessler et al., 2002}). De plus, la surface radiculaire présente des résorptions larges et profondes intéressant à la fois le cément cellulaire et la dentine, avec par endroits une apposition cicatricielle de cément acellulaire. Chez ces souris mutantes, quand la calcémie est normalisée par apport de calcium, la minéralisation est normale, mais certaines altérations tissulaires, comme l'os chondroïde, sont toujours observées (^{Davideau et al., 2004} sous presse).

Ces données montrent que si les défauts de minéralisation semblent être la conséquence de l'hypocalcémie, les défauts structurels seraient dus à des altérations de la différenciation cellulaire (^{Berdal, 1997}). En effet, in vivo chez le rongeur, l'expression de la protéine de l'émail, l'améloblastine, que l'on retrouve lors de la différenciation initiale des cémentoblastes (^{Lezot et al., 2000}), est contrôlée par la vitamine D (^{Papagerakis et al., 2002}), de même que la BSP et l'ostéopontine dans les ostéoblastes et les cémentoblastes (^{Chen et al., 1999}). De plus, la carence en vitamine D provoquerait un dérèglement de la balance apposition (augmentation de l'ostéopontine, de la phosphatase alcaline)/résorption (augmentation des facteurs activant les ostéoclastes) dans l'os alvéolaire et pendant la formation du cément cellulaire, comme le suggèrent les résultats d'études sur des cultures de cellules osseuses alvéolaires et ligamentaires humaines (^{Costa et Fernandes, 2000} ; ^{Hasegawa et al., 2002} ; ^{Ohno et al., 2002}). Les pertes osseuses chez les patients en insuffisance vitaminique chronique, de même que les abcès endo-parodontaux des rachitismes vitamine D-résistants en seraient l'illustration clinique.

Les mécanismes biologiques reliant polymorphisme du gène du VDR et parodontite à progression rapide sont inconnus (^{Hennig et al., 1999} ; ^{Yoshihara et al., 2001} ; ^{Sun et al 2002} ; ^{Inagaki et al., 2003}). Une des hypothèses serait une modification de l'action de la vitamine D dans la réponse inflammatoire. En effet, le VDR est exprimé dans les cellules monocytaires, les polynucléaires neutrophiles, les ostéoclastes et les lymphocytes (^{Deluca et Cantorna, 2001} ; ^{Suda et al., 2003}). La vitamine D contrôle l'expression de nombreux médiateurs de l'inflammation, comme les interleukines et les prostaglandines (^{Stern, 1997}). Elle module ainsi la réponse inflammatoire et immunitaire en agissant comme un anti-inflammatoire et un immunosuppresseur (^{Deluca et Contorna, 2001}). Certaines formes du gène du VDR où ces fonctions seraient réduites pourraient favoriser une destruction rapide du parodonte, tout comme une insuffisance vitaminique le ferait à plus long terme comme cela a été proposé pour les spondylarthrites ankylosantes (^{Lange et al., 2001}).

Incidences thérapeutiques

Depuis longtemps, les pathologies associées aux carences et insuffisances en vitamine D-rachitisme, ostéoporose, risque de fracture augmenté - sont traitées de manière efficace par l'apport en vitamine D, en calcium et en phosphate (^{Fontana et Delmas, 2001} ; ^{Saint-Arnaud et al., 2001}). Au niveau parodontal, une étude longitudinale comparative chez des patients âgés a montré qu'un apport alimentaire en vitamine D (400 UI/j) et calcium réduit la prévalence des pertes d'attache et des pertes dentaires (^{Krall et al., 2001}). La supplémentation en vitamine D de certains aliments comme le lait aux États-Unis montre la prise de conscience des systèmes de santé publique (^{Chapuy et Meunier, 1997}). En France, la supplémentation en vitamine D, en dehors des laits maternisés enrichis, reste essentiellement un geste médical, comme sa prescription aux femmes enceintes. L'ensemble de ces données montre l'intérêt pour le parodontiste d'intégrer les troubles du métabolisme phosphocalcique dans le diagnostic, les choix thérapeutiques et leur pronostic, par exemple par la décision d'une maintenance plus soutenue en cas d'antécédent hypovitaminique D. Dans certaines formes de parodontite agressive chez l'adulte ou en présence d'une accélération de la perte d'attache chez des patients âgés, le parodontiste, en accord avec le médecin traitant, pourrait demander un bilan hormonal vitamine D. En cas d'insuffisance vitaminique, la prescription de vitamine D ne devra cependant se faire que sous un suivi médical strict limitant ainsi les risques de surdosage.

Conclusion

Ces dernières années, les études cliniques portant sur les liens entre les maladies systémiques et les parodontites se sont multipliées, mais elles ont des résultats variables qui ne peuvent pas toujours guider notre conduite thérapeutique. Dans le cas de la vitamine D, la combinaison d'une approche à la fois clinique et expérimentale permet une meilleure appréhension du rôle de cette vitamine dans la formation et l'homéostasie du parodonte. Dans le cas de la prévention et du traitement des parodontites, maladies multifactorielles par excellence, la vitamine D se révèle un élément non négligeable et l'étude de ses mécanismes d'action doit être approfondie.

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