Analyse par éléments finis des contraintes dans une prothèse dentaire complète inférieure amovible sous forces occlusales verticales et obliques

Pourquoi les fractures de prothèse comptent

Les personnes qui portent une prothèse complète inférieure sont souvent confrontées à un problème pénible et coûteux : leur prothèse se fissure, notamment à l’avant, alors que les forces de mastication y sont supposées être faibles. Cet article s’attaque à ce mystère courant à l’aide de simulations informatiques. En « mâchant » virtuellement avec une prothèse numérique, les auteurs se demandent si les forces de mastication normales suffisent réellement à casser une prothèse inférieure bien conçue, ou si d’autres facteurs cachés doivent être en cause.

Un endroit étonnant pour des fissures

L’enseignement traditionnel en odontologie soutient que les forces masticatoires les plus fortes s’exercent sur les dents postérieures, tandis que les dents antérieures d’une prothèse inférieure complète subissent des charges beaucoup plus faibles. Pourtant, des enquêtes montrent que 20–30 % des prothèses complètes finissent par se fracturer, et nombre de ces fissures débutent dans la région antérieure. Les tentatives antérieures pour expliquer ce paradoxe poussaient souvent les modèles à des extrêmes irréalistes : utiliser des forces de morsure bien supérieures à ce que les patients réels peuvent produire, ajouter des défauts surdimensionnés ou faire reposer la prothèse sur des crêtes osseuses très pointues. L’étude présentée ici pose une question plus simple et cliniquement fondée : si une prothèse inférieure est correctement soutenue par les tissus mous et fabriquée sans défauts évidents, la mastication normale peut‑elle tout de même générer des contraintes dans la zone antérieure suffisamment élevées pour la rompre ?

Construire une prothèse inférieure virtuelle

Les auteurs ont construit un modèle tridimensionnel détaillé d’une prothèse complète inférieure à l’aide d’un logiciel de conception dentaire, puis l’ont importé dans un logiciel d’ingénierie pour une analyse par éléments finis — une méthode qui divise la prothèse et les tissus de soutien en de nombreux petits éléments et calcule la déformation de chacun sous charge. La base de la prothèse et les dents artificielles ont été modélisées comme un plastique acrylique typique, tandis que la gencive sous‑jacente était représentée par une couche souple et légèrement élastique reposant sur un os beaucoup plus rigide. La prothèse était supposée bien adaptée et adhérer fermement aux gencives, mimant une prothèse idéale. Deux scénarios de mastication ont été testés : des forces purement verticales de 100 newtons sur les molaires postérieures, et des forces obliques plus élevées de 140 newtons à 45 degrés pour simuler la composante latérale de la mastication réelle. L’équipe a aussi fait varier la finesse du « maillage » informatique, afin de s’assurer que les contraintes calculées étaient fiables et non de simples artefacts numériques.

Où les contraintes se concentrent vraiment

Les simulations ont confirmé que les charges obliques de mastication sont bien plus exigeantes que les forces strictement verticales. Sous forces verticales, les contraintes dans la prothèse restaient très faibles. Lorsque des forces obliques ont été appliquées, la prothèse s’est pliée et tordue sur le fond de tissus mous : la surface interne (du côté de la langue) de la région antérieure a été mise en tension, tandis que la surface externe (du côté des lèvres) a été comprimée. Toutefois, même dans ce scénario plus sévère, les plus hautes contraintes calculées de façon fiable se situaient dans la zone des molaires postérieures, et non à l’avant. Dans la zone antérieure critique entre canine et incisive, les contraintes de traction dans un matériau sain sont restées autour ou en dessous de 10 mégapascals — bien en deçà des résistances en traction et en flexion typiques des plastiques modernes pour prothèses, qui sont plusieurs fois supérieures. Ce n’est que dans de très petites entailles nettes entre les dents que les contraintes ont localement augmenté, et même ces valeurs restaient inférieures aux niveaux normalement requis pour provoquer une fracture immédiate.

Fatigue, petites rainures et mastication réelle

Les auteurs ont comparé leurs résultats de contraintes avec des données de laboratoire connues sur le comportement des plastiques pour prothèses sous chargement unique et sous fatigue répétée. La mastication quotidienne soumet une prothèse à des milliers de cycles de charge par jour, si bien que de faibles contraintes peuvent, sur plusieurs mois, conduire à la propagation de fissures. Dans les simulations, les niveaux de contrainte dans la région des canines se situaient à l’extrémité inférieure des valeurs de résistance à la fatigue rapportées, ce qui suggère que l’usure à long terme, plutôt qu’une seule morsure forte, est la préoccupation la plus réaliste. Fait important, l’analyse a mis en évidence comment de petits détails anatomiques — rainures étroites et transitions nettes près des collets des dents — peuvent amplifier localement la traction. Lissage de ces caractéristiques du côté lingual de la prothèse, où l’esthétique est moins critique, pourrait réduire significativement les contraintes et améliorer la durabilité sans compromis majeur de conception.

Ce que cela signifie pour les porteurs de prothèses

Globalement, l’étude conclut que, pour une prothèse inférieure bien ajustée, fabriquée en acrylique moderne et reposant sur des tissus mous sains, les forces masticatoires typiques seules sont peu susceptibles de générer suffisamment de contraintes dans la région antérieure pour la rompre. Cette conclusion suggère que de nombreuses fractures observées dans la pratique résultent probablement d’une combinaison d’autres facteurs : petits défauts d’ajustement, contacts occlusaux inégaux, fatigue à long terme ou défauts matériels inaperçus. Pour les patients, le message est que des contrôles réguliers, une fabrication soignée de la prothèse et une attention portée à des détails de forme apparemment mineurs peuvent être aussi importants que la résistance intrinsèque du matériau. Pour les cliniciens et les techniciens, le travail indique des stratégies pratiques — comme lisser des rainures serrées et optimiser le soutien sur les gencives — pour rendre les prothèses quotidiennes moins sujettes à des cassures soudaines et gênantes.

Citation: Madoune, Y., Żmudzki, J. & Lee, H. Finite element analysis of stress in removable lower complete denture under vertical and oblique occlusal forces. Sci Rep 16, 11997 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37756-9

Mots-clés: prothèse complète, fracture de prothèse, analyse par éléments finis, forces masticatoires, conception de prothèse