Biomécanique dentaire : quand ingénierie et médecine croisent leurs expertises

Vous êtes aujourd’hui enseignante-chercheuse au LMPS et spécialiste de la biomécanique des tissus biologiques, notamment des dents. Comment avez-vous découvert ce domaine de recherche et qu’est-ce qui vous a donné envie de vous y consacrer ?

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En dernière année à l’ENS Cachan en génie civil, j’ai choisi de suivre le Master 2 Mécanique des Sols et des Roches dans leur Environnement à CentraleSupélec (à l’époque, École Centrale Paris). Les cours sur les milieux poreux et l’impact de l’eau dans ces milieux m’ont beaucoup intéressée. Un sujet de stage a attiré mon attention : l’idée était d’appliquer les techniques de mécanique des sols à un tissu biologique, la dentine, pour mieux comprendre sa pénétration par des résines adhésives. Il y avait donc cet aspect lié aux milieux poreux et la découverte d’un nouvel univers : celui des tissus biologiques minéralisés.

Quels sont aujourd’hui les principaux défis de la dentisterie restauratrice, et comment vos recherches en biomécanique peuvent-elles contribuer à y répondre ?

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Je dirais que le défi est de faire durer une restauration toute une vie : en effet, chaque remplacement de restauration engendre une perte de tissu supplémentaire et une restauration plus invasive. Une des grandes avancées en ce sens a déjà été de prôner la dentisterie minimalement invasive, c’est-à-dire d’enlever le minimum de tissu pour faire une restauration, car il n’existe rien de mieux que le tissu naturel !
Pour éviter les échecs, il est important de comprendre la biomécanique de la dent restaurée. Mais la dent est un organe complexe multi-matériaux, multi-échelles et sollicité de manière complexe. Le rôle des chercheurs est d’essayer de comprendre les facteurs les plus influents pour modéliser de manière pertinente et efficace son comportement lorsqu’elle est restaurée. Cela permettra de proposer des restaurations mécaniquement plus performantes. 
Pour y arriver, de nombreux défis sont à relever : mieux connaître les efforts en bouche, acquérir et traiter les géométries « patient-specific » pour être capable de faire des simulations sur mesure, ou encore mieux comprendre le comportement des interfaces entre les prothèses et les tissus dentaires.
Deux pistes me semblent à suivre pour améliorer les soins dentaires : 
•    Proposer des solutions intégrant la mécanique en amont (dès la conception de la prothèse), car pour l’instant ce ne sont que des considérations géométriques qui servent à concevoir les prothèses.
•    ou bien proposer de nouvelles restaurations biomimétiques

Vos recherches ouvrent notamment la voie à des restaurations adaptées à chaque dent et à chaque patient. Jusqu’où peut-on aller dans cette personnalisation et qu’est-ce que cela pourrait changer pour les patients ?

C’est effectivement une piste tout à fait pertinente et d’actualité avec l’arrivée de nouvelles technologies de fabrication additive, notamment en céramique. Nous la développons dans le cadre du projet ANR Smarteeth. 
Jusqu’où aller dans le biomimétisme et la personnalisation ? C’est effectivement la question à laquelle il faut répondre pour ne pas aller trop loin dans ces aspects s’il n’y a pas de gain de performance. Il faut donc pouvoir quantifier cet apport. Par exemple, nous avons montré que les restaurations à gradients de propriétés pouvaient être pertinentes dans certains cas cliniques grâce à des simulations numériques. (Fouquet, V., Larsen, N., Stchepinsky, A.-C., Vennat, E., Benoit, A., Tapie, L., 2024. A parametrical finite element analysis for functionally graded material overlay restoration. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials 152, 106409.)

Vos recherches se situent à l’interface entre ingénierie et dentisterie. Comment travaillez-vous concrètement avec les professionnels du monde médical et que permet cette collaboration ?

Je pense que, comme dans tout travail à l’interface des disciplines, il faut tout d’abord établir un vocabulaire commun et chaque expert doit s’impliquer pour acquérir un bagage minimal dans les autres disciplines. C’est ce que j’ai réussi à faire avec mes collègues praticiens hospitaliers et chercheurs. Cela prend du temps, mais est vraiment fructueux en cas de réussite. Actuellement, je mène des travaux avec une équipe pluridisciplinaire de chercheurs sur une maladie rare affectant profondément la structure de la dentine et notre collaboration nous permet d’aller investiguer des champs inexplorés et de faire des découvertes inédites. 

(Touraivane, S., Riou, M.C., Reiss, T., Roubier, N., He, D., Smaniotto, B., De La Dure-Molla, M., Fournier, B.P., Acevedo, C., Vennat, E., 2026. Multiscale effects of dentinogenesis imperfecta on elastic properties and mineralization: A pilot study on primary dentin with a COL1A2 variant. Dental Materials S0109564126000333.) 
(Touraivane, S., Riou, M.C., Woolley, W., De La Dure-Molla, M., Fournier, B.P.J., Vennat, E., Acevedo, C., 2026. From collagen denaturation caused by a COL1A2 variant to mineral disorganization and tubular occlusion in primary dentin with dentinogenesis imperfecta. Acta Biomaterialia 221, 192–203.) 

Vous enseignez également la mécanique des matériaux et la biomécanique à CentraleSupélec.  Comment prépare-t-on aujourd’hui de futurs ingénieurs à travailler sur des problématiques liées au monde médical ? 

Une ou un ingénieur de CentraleSupélec est formé à résoudre des problèmes complexes et, grâce aux enseignements d’intégration ou aux projets dans les pôles « projets », par exemple, il ou elle sait mobiliser des connaissances de différentes disciplines pour y parvenir.
L’aspect biomédical commence à émerger dans le cursus. J’essaye de proposer des initiations à la biomécanique ou des approfondissements aux élèves dès la première année, et il existe une dominante spécifique en troisième année pour aller vers le biomédical. L’important est d’être confronté aux difficultés et aux enjeux de ce domaine et surtout d’avoir la volonté de se diriger dans cette voie passionnante.