« Nous avons fait récemment un état des lieux à propos de la 3D bonne matière, avec Bertrand Busson, prothésiste dentaire au sein de la société wiShape. Pour l’instant, im­primer de la céramique en dentiste­rie ressemble à un doux rêve, même si cela est en cours de développement par 3D Ceram, Prodways et l’Université de Lorraine. Cependant, si celui-ci devait se réaliser, il y aurait à l’avenir moins de perte qu’avec l’usinage. Cela permettrait d’ailleurs d’imprimer des pièces dans le respect le plus strict de l’économie tis­sulaire », explique le Dr Arnaud Soenen, chirurgien-dentiste à Bordeaux.

Lorsque l’on parle d’« impression 3D bonne matière », il faut en premier lieu comprendre qu’il s’agit d’un modèle ad­ditif. Cette technologie permet d’ajou­ter de la matière couche par couche ; (Fig.1 et 2) à l’inverse de l’usinage qui tra­vaille selon un modèle soustractif. Et, en termes d’application, alors que l’usi­nage est plus orienté pour faire de la sé­rie (connectique implantaire ou encore implants), l’impression 3D va être plus orientée sur le prototype et la pièce per­sonnalisée ; (Fig.3 à 5).

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À l’heure actuelle, l’objectif est de tendre vers l’impression 3D « bonne matière ». En d’autres termes, « un chirurgien-den­tiste va souhaiter par exemple se procu­rer un produit et il va obtenir celui-ci en supprimant les intermédiaires. Et c’est ce vers quoi l’on veut tendre en den­tisterie aujourd’hui », précise le Dr Ar­naud Soenen. Plus précisément, « l’im­pression 3D va permettre la réalisation de modèles de travail tels que des mo­dèles de couronnes, des reproduc­tions de mâchoires, des facettes d’es­sayage et la production de gouttières en orthodontie » ; (Fig.6, 7).

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Guides chirurgicaux ou couronnes calcinables

En dentisterie, les applications pour l’impression 3D peuvent correspondre à des guides chirurgicaux ou des cou­ronnes calcinables. Celles-ci seront im­primées le plus souvent en résine ; (Fig.8 et 9). Pour autant, certaines étapes de fonderie (métallurgie ou des étapes de pressées de céramique) sont à prendre en compte. Aujourd’hui, de nouveaux procédés de fabrication faisant appel à l’impression et à l’usinage émergent, no­tamment en implantologie pour l’impres­sion des armatures reprises par usinage au niveau des connectiques implan­taires ; (Fig. 10 à 12). Selon Thomas Fortin, chirurgien-dentiste à Bourgoin-Jallieu et maître de conférences, il y a un engoue­ment majeur aujourd’hui pour tout ce qui est bio-printing (c’est-à-dire l’impression de céramique). En revanche, la commu­nauté scientifique pense que « la science sera moins invasive et plus efficace ».

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Les limites de l’impression directe de céramique

« L’une des limites aujourd’hui de l’im­pression 3D concerne le problème du liant et/ou du fritage », explique le prati­cien Arnaud Soenen. En effet, la réalisa­tion d’impression directe de céramique se heurte à cette limite. En pratique, le problème réside dans le fait que la cé­ramique n’est pas « monocomposante car en effet celle-ci fait du résidu ». Pour autant, il est déjà possible d’imprimer de la céramique à l’heure actuelle. Mais il y a aussi une limite de coût puisque les imprimantes valent à l’heure ac­tuelle entre 350 000 à 1 million d’euros. Selon le praticien, les perspectives à en­visager dans le futur pour la 3D bonne matière seraient la mise en place d’im­primantes « 3D bonne matière » céra­mique qui supplanteraient les usineuses de table présentes au sein des cabinets et des laboratoires.

L’impression 3D permet aujourd’hui la réalisation de modèles de travail, de mo­dèles de couronnes de Bridges, de re­productions de mâchoire via XRay, de facettes d’essayage ainsi que la pro­duction de gouttières orthodontiques, de guide chirurgicaux et de couronnes transitoires ; (Fig.13 et 14). Dans le futur, les professionnels rêveraient d’avoir des imprimantes dotées de cartouches spécifiques à chaque type de matière et tendre ainsi vers l’impression 3D de fa­çon généralisée.

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Greffon allogénique par tunnelisation

Apport de l’imprimante 3D
En France, ainsi que dans d’autres pays du globe, la science ne sait pas imprimer à l’heure actuelle de l’os en 3D, ce qui serait un apport majeur pour l’implan­tologie. Toutefois, les technologies 3D pourraient modifier les techniques de greffes, aujourd’hui bien décrites. Elles le pourraient de deux manières, en per­mettant de sculpter des formes com­plexes ; (Fig.15) pour combler des défauts osseux mais également en améliorant les capacités de revascularisation des greffons, tout d’abord par la modifi­cation des techniques chirurgicales. Avant l’intervention, une impression tri­dimensionnelle de la zone à greffer est réalisée à partir de l’imagerie tridimen­sionnelle. On obtient alors un modèle stéréo-lithographique qui est la réplique exacte de l’os et des dents du patient. Le jour de l’intervention, c’est d’ailleurs sur ce modèle stéréo-lithographique stérile que le greffon sera mis en forme ; (Fig.16) avant d’être inséré sur le site re­ceveur par tunnelisation ; (Fig.17) pour maintenir la vascularisation. La stéréolithographie ou SLA (Stereo­litograph apparatus) est un processus basé sur le principe de « photopolymé­risation » ayant pour but de « créer des modèles en résines acrylates ou époxys et en ABS, de toute taille et de géométrie complexe », avec une grande précision.

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Leur fabrication est rendue possible grâce à un fichier numérique 3D obtenu via un logiciel de CAO tel que Solid­Works, Sculpt ou Maya par exemple. Ce fichier, souvent au format STL, est trans­mis à la machine. Grâce à cela, un se­cond logiciel réalise alors une découpe du modèle en plusieurs couches d’im­pression d’épaisseur fixe.

Dans les faits, selon Thomas Fortin, chirurgien-dentiste à Bourgoin-Jallieu et maître de conférences, « actuellement il est possible de fraiser l’os avec une ma­chine-outil. En pratique, nous prenons un cube d’os hyophilisé également ap­pelé allogreffe puis nous modelons la greffe à partir d’une image 3D. Ensuite, avec un scanner, nous prenons la me­sure de la surface d’un défaut osseux et cela permet ainsi de combler ce qu’il manque. En effet, à partir de cette image de synthèse 3D, il est possible de re­constituer le volume osseux manquant ».

À terme, ce que l’on souhaiterait c’est avoir de l’impression 3D pour faire de l’os car l’on aimerait inclure dans la matrice osseuse des précurseurs de la vasculari­sation, c’est-à-dire des cellules qui per­mettent de relancer le flux sanguin non seulement aux limites externes du gref­fon mais également au centre de celui-ci. Car, sans cela, l’ischémie au centre limite la néoformation osseuse. Actuellement, il est possible d’améliorer la revascularisa­tion du greffon par deux méthodes : soit par la chirurgie, la tunnelisation, comme nous venons de l’évoquer, soit par la mo­dification du greffon par l’apport de pré­curseurs de la vascularisation. C’est l’une des ambitions scientifiques actuelles : « utiliser la technique de l’impression 3D pour fabriquer des matrices osseuses et inclure des précurseurs de la vasculari­sation ; ce que l’on ne sait pas faire a priori aujourd’hui. Plus précisément, à partir du moment où l’on met une cel­lule sur un matériau, quel qu’il soit, ses propriétés peuvent évoluer d’une part et il est extrêmement difficile d’autre part, voire impossible aujourd’hui de maintenir en vie cette cellule pendant toutes les phases d’élaboration du tissu osseux (stérilisation, packaging, en­voi aux praticiens et aux chirurgiens, mise en place sur le site chirurgical) »,précise Thomas Fortin. Clairement, c’est la grande limite à l’impression de tissus biologiques vivants aujourd’hui.

Aujourd’hui, la recherche en est à ses balbutiements. Ce qui est certain c’est que devant les limites du bio-printing, « il y a un regain d’intérêt pour la chimie pour la mise au point de substituts os­seux qui seraient des améliorations no­toires à l’hydroxyapatite », commente Thomas Fortin. A l’avenir, il serait pos­sible d’utiliser de l’impression 3D pour recréer des matrices osseuses synthé­tiques sans constituants vivants grâce à la chimie et à l’impression 3D ainsi que les couronnes 3D dentaires.

D’une manière générale, le dévelop­pement des technologies numériques pourrait profondément impacter le sta­tut des professionnels de santé. En effet, si à l’avenir on peut produire des pièces sur mesure, des logiciels seront égale­ment capables de proposer des options thérapeutiques, par exemple la position des implants en fonction du type d’éden­tement, se baser sur des recommanda­tions, utiliser la technique du Big Data faisant ainsi évoluer notre fonction vers un statut « d’officiers de santé ». Cer­tains philosophes s’empareraient notam­ment de ce type de débat, soulignant que l’e-santé ou, de manière plus générale, ce que l’on nomme la vie algorithmique remettrait en cause, d’une certaine ma­nière, la façon de pratiquer et d’exercer.

Pour Thomas Fortin « il faudrait claire­ment trouver un juste milieu. Cela pose une question plus large : avons-nous en­vie de vivre dans une société où la per­formance est toujours mise en avant ? ». La réponse appartient à l’avenir. En 2025-2030, l’Intelligence Artificielle de­vrait exploser. Des géants comme Goo­gle ont investi en France et, plus préci­sément, sur le plateau de Saclay pour pouvoir permettre son développement.