Soutenance mémoire
Depuis les travaux d’Einstein en 1917 sur l’émission stimulée, les applications médicales du laser n’ont cessé d’évoluer. Il trouve sa place dans l’arsenal thérapeutique du Chirurgien‐Dentiste, en chirurgie buccale et implantaire, en endodontie ainsi qu’en odontologie conservatrice. Ses indications pour notre spécialité qu’est l’orthopédie dento‐faciale se limitent actuellement aux actes dits de petite chirurgie (gingivectomie, frénectomie, dégagement canin…). Mais, le laser peut être utilisé à basse puissance afin de modifier le comportement cellulaire, c’est la Low Level Laser Therapy (LLLT). Son utilisation pour ses vertus biostimulantes grâce à la LLLT n’est que très limitée en pratique quotidienne. Les études sont nombreuses concernant les applications de la LLLT en orthodontie, la gestion de la douleur et l’accélération du déplacement dentaire en sont les principales. L’objectif de notre travail est de passer en revue la littérature scientifique des 5 dernières années afin de comprendre pourquoi la LLLT ne fait pas partie intégrante de l’arsenal thérapeutique de l’orthodontiste.
LE LASER
La lumière
Définition
La lumière est une onde électromagnétique. Elle associe un champ électrique et un magnétique, c’est le champ électromagnétique. Ils oscillent à la même fréquence et se déplacent à la vitesse de la lumière ou célérité (c). La fréquence (v) correspond au nombre d’oscillations par seconde. La vitesse de la lumière est une constante universelle fixée à 299 972 458 m/s. La longueur d’une onde électromagnétique (λ) est définie selon la formule c/v avec pour unité le mètre (m) (103).
Le spectre électromagnétique
Le spectre électromagnétique rassemble et répartit l’ensemble des ondes électromagnétiques selon leur fréquence, leur longueur d’onde, leur énergie. Il s’étend depuis des longueurs d’onde de l’ordre du centième de nanomètre et en‐dessous (rayons cosmiques, rayons gamma, rayons X) jusqu’aux longueurs d’onde de l’ordre du kilomètres et au‐dessus (ondes radio). Le domaine du visible s’étend de 375 nm (violet) à 775 nm (rouge), le reste du spectre n’est pas visible par l’Homme (91).
La lumière blanche
La lumière blanche est composée d’un mélange de couleurs dont les longueurs d’onde sont comprises entre 375 nm et 775 nm (domaine visible du spectre électromagnétique), il s’agit des couleurs de l’arc‐en‐ciel. Par ordre croissant : violet, bleu, vert, jaune, orange, rouge ; on les obtient par décomposition de la lumière à travers une goutte d’eau ou un prisme (91)(103).
La lumière laser
La lumière laser n’existe pas naturellement. Elle est fabriquée par des appareils amplificateurs de lumière par émission de radiation (91). Elle est caractérisée par :
– Sa cohérence spatiale (rayons parallèles, localisés, fins et directifs) ;
– Sa cohérence temporelle c’est à dire sa monochromaticité (tous les photons ont la même longueur d’onde) (103).
Principe de fonctionnement d’un laser
Rappels physiques
L’atome est l’élément constitutif de la matière. Chaque atome est composé d’un noyau et d’électrons. Ces derniers gravitent autour du noyau. Ils se répartissent sous forme de couches qui représentent des niveaux d’énergie. Plus la couche est proche du noyau, plus le niveau d’énergie sera faible, plus elle est éloignée du noyau plus le niveau d’énergie sera élevé. Les couches sont caractérisées par un nombre quantique « n » supérieur ou égal à 1, plus la couche est proche du noyau plus n est proche de 1 (92). Un photon est une particule de lumière. Un rayonnement électromagnétique est constitué d’un flux de photons (92).
Absorption, émission spontanée, émission stimulée
Il existe différentes réactions photoniques avec l’atome :
– l’absorption ;
– l’émission spontanée ;
– l’émission stimulée .
L’absorption se produit lorsqu’un atome absorbe un photon. Un de ses électrons rejoint le niveau d’énergie supérieur et donc une couche plus éloignée du noyau. L’atome est dans un état dit « excité » (E1). L’émission spontanée a été décrite par Neils Bohr en 1913, un atome excité retourne spontanément à son état stable. L’électron qui avait rejoint une couche d’énergie supérieur retombe à son état initial (proche du noyau). L’atome renvoie la même quantité d’énergie que celle qui a été absorbée, il émet un photon et donc de la lumière (E0). L’émission stimulée se réalise quand un photon supplémentaire est absorbé par un atome qui est déjà dans un état excité (E1), la situation est alors très instable et l’atome retourne à son état d’énergie faible (E0) en émettant simultanément toutes les énergies absorbées, dans ce cas 2 photons (91)(92).
Notion de pompage et composition d’une source de rayonnement laser
Un dispositif qui permet de générer l’effet laser comporte trois éléments principaux :
– Une cavité optique résonnante : deux miroirs réfléchissants qui s’affrontent de part et d’autre du milieu actif pour former une caisse de résonance. Un des deux miroirs est semi réfléchissant ;
– Un milieu émetteur ou milieu actif : il comporte les atomes à exciter, il peut être solide, gazeux ou liquide ;
– Une source de pompage (source d’énergie) : elle stimule le milieu actif pour créer une inversion de population c’est à dire une excitation des atomes .
Le fonctionnement est le suivant :
Étape 1 : La source d’énergie stimule les électrons du milieu actif, elle « pompe » les électrons à de hauts niveaux d’énergie.
Étape 2 : Un photon est injecté dans le milieu, cela entraîne lors de la désexcitation d’un des atomes, l’émission de deux photons (Emission stimulée).
Étape 3 : Le rayonnement lumineux produit se réfléchit entre les deux miroirs. Il s’intensifie et entretient le phénomène.
Étape 4 : L’un des miroirs étant semi‐réfléchissant, il permet de relâcher le faisceau laser. La source d’énergie étant toujours active, le rayonnement continuant de se réfléchir entre les deux miroirs, le phénomène s’auto‐entretient, il s’agit d’une réaction en chaîne.
Seuls sortiront de la cavité résonnante, par le miroir semi‐réfléchissant, les photons strictement cohérents et uniquement unidirectionnels, il s’agit du rayonnement laser.
Notion de puissance et d’énergie
La puissance de sortie d’un laser se mesure en Watt. L’énergie de sortie d’un laser se mesure en Joule. Une exposition à 1 Watt pendant 1 seconde correspond à 1 Joule. La fluence d’un laser est l’énergie mesurée sur une surface de 1cm2 : elle est égale à 1 watt par seconde par cm2 et s’exprime en joule/cm2.
À puissance égale, plus la surface sur laquelle est délivrée l’énergie est petite, plus la fluence est élevée et plus la quantité d’énergie reçue par le tissu est grande. Inversement, plus la surface recevant l’énergie est étendue, plus la fluence est basse et plus la quantité d’énergie reçue par le tissu sera faible .
Propriétés optiques des tissus biologiques
Lorsqu’un faisceau laser irradie un tissu, une part du rayonnement est absorbée (majoritaire), le reste est réfléchi ou diffusé. Ceci est la base du mécanisme thérapeutique du laser .
Odontologie et laser
Les différents types de laser
On peut classifier les lasers selon différentes caractéristiques :
➢ Le type d’émission (Spontanée/stimulée) ;
➢ La puissance (Elevée, moyenne, basse) ;
➢ Le milieu actif (Liquide/gazeux/solide) ;
➢ Le tissu cible (Dur/mou) ;
➢ Les dommages biologiques potentiels : Classe I / II / III / IV .
Ici nous classerons les lasers en cinq familles selon la nature du milieu actif :
– Les lasers à solide : Grenat d’yttrium‐aluminium dopé au néodyme (Nd:YAG), Laser Erbium YAG… ;
– Les lasers à gaz : CO2, Hélium‐Neon (He‐Ne) ;
– Les lasers à électrons libres (LEL) : essentiellement utilisés pour la recherche ;
– Les lasers à colorants ;
– Les lasers à semi‐conducteurs : Diode laser.
Les lasers les plus fréquemment utilisés en odontologie (80)(91) ont des longueurs d’onde comprises entre 488 nm et 10 600 nm, sont concernés :
– Le laser He‐Ne : 633 nm ;
– Le diode ou lasers à semi‐conducteurs : entre 800 et 1000 nm (proche infra rouge);
– Le laser Nd:YAG : 1064 nm (infra rouge) ;
– Le laser pérovskite d’yttrium et d’aluminium dopé au néodyme (Nd:YAP) : 1340 nm ;
– Le laser grenat d’aluminium d’yttrium dopé à l’erbium (Er:YAG) : 2940 nm ;
– Le laser CO2 : Il émet à une longueur d’onde de 10 600 nm.
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Table des matières
INTRODUCTION
I. LE LASER
1. La lumière
1.1. Définition
1.2. Le spectre électromagnétique
1.3. La lumière blanche
1.4. La lumière laser
2. Principe de fonctionnement d’un laser
2.1. Rappels physiques
2.2. Absorption, émission spontanée, émission stimulée
2.3. Notion de pompage et composition d’une source de rayonnement laser
2.4. Notion de puissance et d’énergie
2.5. Propriétés optiques des tissus biologiques
3. Odontologie et laser
3.1. Les différents types de laser
3.2. Applications
4. Orthodontie et laser
4.1. Lasers haute énergie
4.1.1. Utilisation sur les tissus mous
a. Traitement de l’hyperplasie gingivale
b. Freinectomie labiale supérieure
c. Freinectomie linguale
d. Dégagement de couronne
4.1.2. Utilisation sur les tissus durs
a. Préparation amélaire
b. Dépose des attaches orthodontiques
4.2. Lasers basse énergie
II. Low level laser therapy
1. Qu’est‐ce que la Low level laser therapy
1.1. Définition
1.2. Appellations
1.3. Paramètres
1.4. Réponse bi‐phasique et effet dose‐dépendant
1.5. Sécurité
2. Effets biologiques
2.1. Effets cellulaires
2.2. Effets tissulaires
3. Laser ou LEDs
III. Douleur et LLLT
1. La douleur
1.1. Définition
1.2. Physiopathologie
1.3. Evaluation
1.3.1. Auto‐évaluation
a. Échelle visuelle analogique (EVA)
b. Échelle numérique
c. Échelle visuelle simple
d. Echelle des visages de Bieri et échelle des visages de Wong‐Baker
e. Echelle de Melzack (QDSA)
1.3.2. Hétéro‐évaluation
a. Children’s Hospital of Eastern Ontario Pain Scale (CHEOPS)
b. EValuation ENfant DOuLeur (EVENDOL)
1.3.3. Classification adaptée à l’orthodontie
2. Douleur en orthodontie
2.1. Description
2.2. Facteurs influençants
2.3. Conséquences
2.4. Traitements
2.4.1. Prise en charge pharmacologique
2.4.2. Prise en charge non pharmacologique
3. Douleur et Low‐level laser therapy en orthodontie
3.1. Les études
3.1.1. LLLT et pose de séparateurs élastomériques
3.1.2. LLLT et mise en place d’un arc orthodontique
3.1.3. LLLT et mécanique de rétraction
3.1.4. Revues systématiques
3.2. Paramètres d’utilisation de la LLLT pour réduire la douleur
IV. Accélération du déplacement dentaire et LLLT
1. Le déplacement dentaire
1.1. Remaniement physiologique du parodonte
1.2. Remaniement thérapeutique du parodonte et déplacement dentaire
1.2.1. Cinétique du déplacement
1.2.2. Aspect tissulaire
a. Théorie de la pression/tension
b. Théorie de la courbure alvéolaire
1.2.3. Aspect cellulaire
a. Effets biologiques immédiats
b. Effets biologiques à court terme
c. Effets biologiques à long terme
2. Accélération du déplacement dentaire
2.1. Intérêts
2.2. Méthodes
2.2.1. Les moyens chirurgicaux
a. Les techniques invasives
b. Les techniques minimalement invasives
2.2.2. Les stimuli chimiques
2.2.3. Les stimuli physiques
3. Accélération du déplacement dentaire par LLLT
3.1. Mécanisme
3.2. Intérêts
3.3. Revue de la littérature
3.3.1. Les études
a. LLLT en association ou en comparaison à d’autres techniques
b. LLLT et rétraction en masse
c. LLLT et rétraction canine
d. LLLT et expansion palatine
e. Effet de la LLLT sur l’alignement dentaire
f. Recherche des paramètres optimaux d’utilisation de la LLLT
g. Revues systématiques
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE
