Depuis plus de 60 ans, les résines composites à usage dentaire n’ont cessé d’évoluer vers des matériaux toujours plus fonctionnels et esthétiques. Toutefois, l’obtention du matériau de restauration idéal présentant des propriétés mécaniques et physico-chimiques optimales reste encore aujourd’hui un défi de taille. La nature et la proportion des monomères, le type, la taille et le taux de charges, la qualité des liens entre charges et matrice et la présence de porosités au sein des matériaux apparaissent comme des éléments pouvant influencer ces propriétés. Afin d’avancer dans le compréhension de l’impact de ces différents facteurs, plusieurs études ont été entreprises à l’aide de trois résines composites commerciales de viscosités différentes : une résine de viscosité élevée (Filtek P60 – 3M ESPE), une résine de viscosité moyenne (Grandio – Voco) et une résine de viscosité faible (Filtek Supreme XTE – 3M ESPE). L’influence de la manipulation clinique des matériaux sur le taux et le volume des porosités a été évaluée à l’aide de la tomographie 3D à rayons X. La manipulation augmente le pourcentage et diminue le volume moyen des porosités. En outre, plus le matériau est fluide et plus il présente de porosités en son sein. Deux groupes d’échantillons ont été réalisés afin d’évaluer l’influence de la porosité sur le comportement mécanique et physico-chimique des matériaux : l’un à partir des matériaux simplement extrudés des seringues et l’autre au sein duquel nous avons réalisé une adjonction artificielle de porosités. La contrainte de polymérisation à été déterminée à l’aide d’une machine de traction, l’absorption/solubilité a été mesurée en respectant le cadre ISO 4049, le comportement mécanique vrai a été évalué en traction à l’aide du système VidéoTractionTM, les comportements apparents en compression et flexion ont été étudiés respectivement à l’aide d’une machine de compression et d’une machine de flexion 3 points. Les différents constituants organiques et minéraux apparaissent comme des éléments déterminants dans le comportement physico-chimique et mécanique des matériaux. La porosité initiale est également un facteur prépondérant dans l’explication dudit comportement. Son influence n’est cependant pas proportionnelle à son taux puisque l’ajout de porosités artificielles n’influence pas significativement les résultats / For the past 60 years, dental resin composites have been constantly evolving, becoming increasingly functional and aesthetic materials. However, obtaining the ideal dental restorative material, with optimum mechanical and physicochemical properties, is still a significant challenge today. The nature and proportion of the monomers, the type, size and content of fillers, the quality of the bonds between the fillers and the matrix and the presence of porosities inside materials all emerge as aspects that can influence these properties. To improve our understanding of the impact of these various factors, a number of studies have been undertaken using three commercially-available resin composites with different viscosities: one high-viscosity resin (Filtek P60 – 3M ESPE), one moderate-viscosity resin (Grandio – Voco) and one low-viscosity resin (Filtek Supreme XTE – 3M ESPE). The influence of clinical handling of materials on the rate and volume of porosities has been evaluated by 3D X-ray computed tomography. Handling increases the porosity percentage and reduces the average porosity volume. Furthermore, the more flowable the material is, the more porosities it has within it. Two groups of samples were prepared in order to evaluate the influence of porosity on the mechanical and physicochemical behavior of materials: one group of samples consisted of materials simply extruded from syringes, while additional porosities were added artificially in the other samples. The polymerization stress was determined using a tensile testing machine, the absorption/solubility was measured in accordance with ISO 4049, the true tensile mechanical behavior was assessed using the VidéoTractionTM system, and the apparent compressive and flexural behaviors were studied using a compression test machine and a 3-point flexural test machine, respectively. The various organic and mineral components appear to be key elements in the physicochemical and mechanical behavior of materials. The initial porosity is also a predominant factor in terms of explaining this behavior. However, its influence is not proportional to its rate, since the addition of artificial porosities does not significantly affect the results

La littérature scientifique révèle que les résultats in vitro sur les matériaux dentaires ont une faible corrélation avec le comportement clinique. Les tests standardisés aux normes fournissent des informations précieuses et pertinentes sur les propriétés des matériaux dentaires, et permettent aussi de comparer les résultats de différents instituts. Cependant, le développement de nouveaux matériaux à partir de nouvelles formulations chimiques nécessite une amélioration des méthodes d'évaluation. Ce travail de recherche est réalisé dans le but d'approfondir les connaissances sur les méthodes d'évaluation des matériaux dentaires avant insertion dans la cavité buccale. Une grande importance a été donnée au choix des matériaux à tester ; nous nous sommes basés sur les dernières tendances actuelles et les derniers développements de composition de matériaux dentaires. La même importance a été donnée à des méthodes et des techniques d'essai au laboratoire ; leur corrélation avec les résultats cliniques a été mise en évidence. Les modifications apportées à la méthodologie de ces tests ont exploré davantage les aspects cachés des différentes interactions de paramètres. La caractérisation et l'évaluation des matériaux dentaires nécessitaient une meilleure compréhension de l'interaction entre les différentes propriétés pour expliquer le vieillissement des matériaux. Notre travail a consisté à combiner de nombreuses études pour répondre à ce sujet. Les études ont porté sur les propriétés mécaniques et physiques, le composite fibré et Bulk, les matériaux CAM CAD, les adhésifs dentaires, le choc thermique et le cyclage thermique, le bisphénol A. L'objectif final était de développer un simulateur oral qui permettrait la reproduction de différents paramètres chimiques, physiques et mécaniques de l'environnement buccal, permettant ainsi de combler l'écart entre les tests in vitro et in vivo de matériaux dentaires / Scientific literature reveals that in vitro results are poorly correlated to materials clinical behavior. ISO standardized testing provides valuable information about the dental materials properties, and enables result comparison between different institutes. Conversely, new materials chemistry and formulations requires improved methodology and testing methods. Throughout our studies included in this work, the main objective was to reach a more global knowledge of the way dental materials are evaluated before being inserted into the oral cavity. A great deal of emphasis was given to the choice of materials to be tested, and that it would represent the current trends in dental practice and the latest developments in material composition. Equal highlight was given to the choice of testing methodology and laboratory testing techniques and their correlation to the clinical outcome. The modifications made to the methodology of these tests explored further the concealed aspects of different parameter interactions. Dental materials characterization and assessment required more understanding about the interaction between different properties to explain material aging; our work was to combine numerous studies to answer this topic. The studies included mechanical and physical properties, bulk and fiber composite, CAD CAM block materials, dental resin adhesive, thermal shock and thermal cycling, Bisphenol A. The final objective was to develop an oral simulator that would enable the reproduction of different chemical, physical and mechanical parameters of the oral environment, thus permitting to bridge the gap between in vitro and in vivo testing of dental materials

L’odontologie conservatrice a connu une véritable révolution avec l’avènement de la dentisterie adhésive et le développement des résines composites associé au collage aux tissus dentaires. L’apparition il y a 20 ans des résines composites fluides a élargi encore les possibilités thérapeutiques des praticiens. La mise sur le marché d’un grand nombre de résines composites qui diffèrent par leur nature matricielle et par le type, la taille et la proportion des charges incorporées associée au manque d’informations des fabricants sur les compositions exactes de leurs produits empêchent les praticiens de réellement connaitre les caractéristiques des matériaux qu’ils utilisent. L’hyper-caractérisation in vitro desdits matériaux est une voie importante pour avancer dans la compréhension de leur comportement. Afin de juger de l’impact de la variation du taux de charges dans le comportement mécanique et physico-chimique des résines composites fluides, nous avons étudié deux groupes de matériaux : un premier groupe constitué de résines composites fluides expérimentales à matrice commune et à taux de charges variable et un deuxième groupe composé de résines composites fluides disponibles dans le commerce. Pour chacun de ces matériaux après la détermination du taux de charges par la méthode de la calcination, l’évaluation des caractéristiques rhéologiques (viscosité complexe et module de conservation), la mesure de la micro-dureté (micro-dureté Vickers), la contraction volumétrique de prise selon la méthode de la déflexion d’une lame de verre, l’analyse thermo-mécanique dynamique en flexion (module de conservation, module de perte, facteur d’amortissement) ainsi que les capacités d’absorption d’eau et de solubilisation (détermination par différentiel de gravimétrie après immersion dans différents milieux) sont autant de facteurs potentiellement influencés par ledit taux de charges qui ont été étudiés. Si le taux de charges devrait clairement faire partie des critères de choix du praticien tant il apparait influant sur les plans mécaniques et physico-chimiques, il apparait qu’un taux de charges élevé ne représente pas une garantie suffisante pour répondre de façon optimale au cahier des charges du matériau d’obturation idéal. L’emploi de résines composites fluides déformulées à taux de charges variable permet d’évaluer le rôle de la phase dispersée, pour autant, l’étude en parallèle de matériaux commerciaux met en lumière l’influence de la nature matricielle et des différentes entités monomériques entrant dans la structure polymère. / Conservative dentistry has undergone a genuine revolution, with the advent of adhesive dentistry and the development of resin composites combined with dental bonding. The emergence of flowable resin composites 20 years ago further expanded the treatment options open to dental practitioners. The appearance on the market of a large number of resin composites that differ in terms of their matrix type, along with the size and the proportion of the fillers incorporated, combined with a lack of information from manufacturers concerning the exact compositions of their products, means that practitioners do not really know all the characteristics of the materials they are using. In vitro hypercharacterization of these materials is an important approach to help us gain a better understanding of their properties. In order to assess the impact of variation of filler contents on the mechanical and physicochemical properties of flowable resin composites, we studied two groups of materials: a first group, composed of experimental flowable resin composites with the same matrix and a variable filler content, and a second group, composed of commercially available flowable resin composites. For each of these materials, after determination of the filler content using the calcination method, assessment of their rheological properties (complex viscosity and storage modulus), measurement of microhardness (Vickers microhardness), volumetric setting shrinkage using the glass slide deflection technique, dynamic thermo-mechanical analysis in flexure (storage modulus, loss modulus, damping factor), along with the water absorption and dissolution capacities (determination by thermal gravimetry differential following immersion in different media) are all factors potentially influenced by the said filler contents studied. While the filler content should clearly be one of the decision-making criteria used by practitioners given the influence it seems to have on both mechanical and physicochemical properties, it nonetheless appears that a high filler content is not, in itself, a sufficient guarantee that the material meets the optimum specifications for an ideal filling material. The use of deformulated flowable composite resins with a variable filler content makes it possible to assess the role of the dispersed phase. However, a parallel study of commercially available materials highlights the influence of the matrix type and the various monomeric entities included in the polymer structure.