Hydroxyapatite Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂ : décrypter la formule chimique

Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂ — cette formule mystérieuse est celle de l’hydroxyapatite, le principal minéral des dents et des os. Elle constitue l’essentiel de votre émail dentaire et une grande partie de vos os. Comprendre cette formule, c’est comprendre pourquoi la nano-HAP est si bien tolérée.

Décomposition de la formule Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂

Ca₁₀ = 10 atomes de calcium. Le calcium est le 5ème élément le plus abondant du corps humain. C’est lui qui donne sa rigidité aux os et aux dents.

(PO₄)₆ = 6 groupements phosphate (un atome de phosphore lié à 4 atomes d’oxygène). Le phosphate s’associe au calcium pour former le cristal d’apatite.

(OH)₂ = 2 groupements hydroxyle (un oxygène lié à un hydrogène). C’est ce qui distingue l’hydroxy-apatite des autres apatites (fluoroapatite, chlorapatite). Ces hydroxyles peuvent être substitués par d’autres ions (notamment le fluor → fluoroapatite plus résistante aux acides).

Pourquoi cette structure cristalline est unique

L’hydroxyapatite cristallise dans un système hexagonal très organisé. Les atomes de calcium, de phosphate et d’hydroxyle s’empilent en couches alternées qui forment des plans atomiques très denses.

Cette densité contribue à la dureté de l’émail, le tissu le plus dur du corps humain ; l’apatite sert d’ailleurs de minéral de référence au degré 5 de l’échelle de Mohs. Les os, qui contiennent davantage de matrice organique, sont moins durs.

La structure permet aussi de fines variations chimiques : substitutions partielles du calcium par du strontium ou du magnésium, des phosphates par des carbonates, des hydroxyles par des fluorures. Ces variations expliquent la diversité des apatites biologiques.

Hydroxyapatite biologique vs synthétique

L’hydroxyapatite biologique de votre émail est en réalité une apatite carbonatée — une partie des phosphates est remplacée par des carbonates. C’est ce qui la rend légèrement plus soluble en milieu acide que l’hydroxyapatite pure synthétique.

L’hydroxyapatite synthétique utilisée dans les dentifrices est plus pure et plus stable chimiquement que la forme biologique. Elle est étudiée pour sa capacité à se déposer à la surface de l’émail, dont elle partage la composition de base.

C’est cette proximité de composition qui explique l’intérêt de la nano-HAP synthétique en dentifrice. Côté sécurité, le comité scientifique européen SCCS a conclu que l’hydroxyapatite (nano) est sûre jusqu’à 10 % dans les dentifrices, pour des particules de forme définie (bâtonnets non enrobés), et une méta-analyse la considère comme sûre en cas d’ingestion (Pawinska et al., 2024).

Hydroxyapatite vs fluoroapatite

Quand le fluor (F⁻) entre dans la cavité buccale (via dentifrice fluoré, eau fluorée), il peut remplacer l’hydroxyle (OH⁻) dans l’apatite. Le résultat = fluoroapatite Ca₁₀(PO₄)₆F₂.

La fluoroapatite est plus résistante aux acides que l’hydroxyapatite (point de dissolution à pH 4,5 vs pH 5,5). C’est pourquoi le fluor a un effet protecteur contre les caries.

L’hydroxyapatite, elle, apporte directement du calcium et du phosphate sous une forme proche du minéral de l’émail. Les deux logiques sont complémentaires plus qu’opposées, d’où l’intérêt des formules associant hydroxyapatite et fluor pour les personnes à très haut risque carieux.

Pourquoi la nano-HAP est synthétisée à l’échelle nanométrique

À l’échelle nanométrique, les particules d’hydroxyapatite ont un rapport surface/volume très élevé. Elles sont étudiées pour leur capacité à se déposer dans les défauts de surface de l’émail (micro-rayures) et à l’entrée des tubules dentinaires.

L’hydroxyapatite microcristalline, aux particules plus grosses, agit davantage en surface ; elle a néanmoins fait l’objet d’essais cliniques sur la prévention des caries (Schlagenhauf et al., 2019 ; Paszynska et al., 2021).

Les deux formes sont étudiées, et les comparaisons cliniques directes entre elles restent rares. Pour aller plus loin : notre comparatif nano-hydroxyapatite vs hydroxyapatite classique.

Foire aux questions

L’hydroxyapatite est-elle un produit chimique de synthèse ?

Oui dans les dentifrices, mais c’est une copie chimiquement identique du minéral natif des dents et des os. Pas un « produit chimique étranger » — la même molécule que dans votre corps.

Comment l’hydroxyapatite se fabrique-t-elle en industrie ?

Par précipitation contrôlée : on fait réagir une solution de calcium (Ca²⁺) avec une solution de phosphate (PO₄³⁻) à pH basique (10-11) et à température contrôlée. Le précipité est ensuite séché et broyé à la taille nano.

Pourquoi pas écrire « phosphate de calcium » simplement ?

Parce qu’il existe plusieurs phosphates de calcium (Ca₃(PO₄)₂, CaHPO₄, etc.). L’hydroxyapatite Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂ est celle qui correspond au minéral de l’émail ; d’autres phosphates de calcium sont aussi utilisés dans certains dentifrices.

L’hydroxyapatite est-elle vegan / d’origine animale ?

L’hydroxyapatite des dentifrices est le plus souvent obtenue par synthèse (précipitation chimique), sans matière animale ; certaines hydroxyapatites « naturelles » sont toutefois issues d’os ou de coraux. Pour un produit donné, l’origine se vérifie auprès de la marque.

Sources scientifiques

• SCCS, avis final SCCS/1648/22 sur l’hydroxyapatite (nano), 2023
• Pawinska M, Paszynska E, Amaechi BT et al. (2024). Clinical evidence of caries prevention by hydroxyapatite: An updated systematic review and meta-analysis. J Dent
• Schlagenhauf U, Kunzelmann KH, Hannig C et al. (2019). Impact of a non-fluoridated microcrystalline hydroxyapatite dentifrice on enamel caries progression in highly caries-susceptible orthodontic patients: A randomized, controlled 6-month trial. J Investig Clin Dent
• Paszynska E, Pawinska M, Gawriolek M et al. (2021). Impact of a toothpaste with microcrystalline hydroxyapatite on the occurrence of early childhood caries: a 1-year randomized clinical trial. Sci Rep

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