Fils orthodontiques : acier, NiTi, TMA et séquence des arcs
Dans un multi-attaches, c’est le fil qui délivre la force. Le choisir, c’est choisir une force (légère ou lourde, continue ou non), un degré de contrôle (version, rotation, torque) et un comportement d’ancrage. Les cours du D.U. le disent sans détour : il n’existe pas de fil idéal, seulement un fil adapté à une phase, à une technique et à un patient. Ce guide présente les alliages (acier, nickel-titane, bêta-titane…), les sections, le jeu dans la gorge et la logique de la séquence des arcs, sous forme de critères. Il s’adresse aux omnipraticiens, aux résidents et aux étudiants.
Les fils orthodontiques en un tableau
| Fil | Ce qui le caractérise | Rôle principal | Limite à connaître |
|---|---|---|---|
| Acier monobrin | Rigide, très façonnable, soudable, friction la plus faible | Arcs de travail, glissement, ancrage, stabilisation ; tous les arcs en Tweed-Merrifield | Aligne mal les grosses malpositions, sauf en petite section ou avec boucles |
| Acier multibrin (torsadé) | Très souple, friction élevée, retient la plaque | Fortes dystopies au départ ; contention | Contrôle faible |
| Chrome-cobalt | Proche de l’acier, se durcit par traitement thermique | Boucles, alternative à l’acier | Peu d’apport propre |
| NiTi (classique ou superélastique) | Forces légères, grande amplitude d’activation, ni pliable ni soudable | Alignement sur de courtes distances : encombrement, rotations, défauts d’axe | Peu efficace sur la courbe de Spee ; ancre mal les dents voisines |
| NiTi thermoactif (au cuivre) | Force liée à une température de transformation | Nivellement sous forces légères, parodonte fragilisé | Pas de supériorité clinique démontrée |
| Bêta-titane (TMA) | Module intermédiaire, façonnable, soudable, friction élevée | Finition en arc droit, boucles | Frotte davantage en glissement |
| Titane-niobium | Très peu rigide | Fin de traitement, intercuspidation sous élastiques | Usage ponctuel |
| Fils esthétiques | Revêtement qui s’écaille, fibres peu pliables | Demande esthétique | Friction et perte d’information |
Deux séquences types, enseignées au D.U. :
- arc droit : NiTi rond fin (.012 ou .014), puis .018, puis rectangulaire .018 × .025 (ou NiTi .014 × .025 ou .016 × .022), acier .019 × .025 pour le travail, bêta-titane .019 × .025 en finition ;
- Tweed-Merrifield : acier du début à la fin, .016 puis .018, puis .017 × .025 ou .018 × .025, .019 × .025 (ou .020 × .025) en correction, .021 × .025 en finition.
Ce qui fait la force d’un fil
La force qu’un fil délivre dépend de son rapport charge/flexion, c’est-à-dire de la force produite pour une activation donnée. Un rapport élevé donne une force lourde qui s’épuise vite ; un rapport faible, une force légère et durable. Quatre paramètres le règlent : la section, la longueur entre attaches, le module d’élasticité de l’alliage et sa limite élastique. Ces lois sont détaillées dans l’article sur la biologie du déplacement et les forces orthodontiques ; on n’en retient ici que les conséquences pratiques.
Pour obtenir un fil plus « doux », le cours propose quatre leviers : réduire la section, allonger le fil (boucles), augmenter la distance entre attaches (collage séquentiel, attache étroite) ou choisir un alliage à bas module. Boileau préfère allonger plutôt qu’amincir, parce que la charge maximale supportée baisse moins.
La base du D.U. reprend aussi, d’après Boileau, des repères chiffrés de Tidy mesurés sur attache acier :
| Repère | Acier | Chrome-cobalt | Bêta-titane | NiTi |
|---|---|---|---|---|
| Coefficient de friction | 0,25 | — | 0,55 (environ moitié moins pour les versions traitées en surface) | 0,39 |
| Rigidité relative (acier = 1) | 1 | proche de 1 | ≈ 0,4 | nettement plus basse |
Une attache étroite laisse plus de fil libre entre deux dents, donc plus d’élasticité, mais un bras de levier plus court pour déroter. Selon Boileau, une ligature métallique frotte 30 à 50 % de moins qu’une élastomérique.
Les alliages, un par un
L’acier inoxydable, fil de référence
L’acier monobrin est rigide, se plie et se soude, frotte peu et reste stable. C’est le fil qui porte l’information des trois ordres en edgewise, qui sert de rail dans les mécaniques de glissement et qui tient l’ancrage des dents voisines : sous un arc acier, les réactions sont maîtrisées. Son défaut est son module élevé : il délivre de grosses forces sur de courtes périodes. Pour aligner une malposition importante avec de l’acier, il faut une petite section, des boucles ou un collage séquentiel. Le cours note qu’entre deux boucles, l’acier devient aussi élastique qu’un NiTi.
Le multibrin (3 à 9 brins torsadés), très souple mais qui frotte et retient la plaque, sert aux fortes dystopies et aux fils de contention collés. Le chrome-cobalt, proche de l’acier, se plie à l’état ductile puis se durcit par traitement thermique : un fil commode pour les boucles.
Le nickel-titane : forces légères, faible contrôle
Les NiTi délivrent des forces légères sur une grande amplitude d’activation, ce qui les rend efficaces pour aligner sur de courtes distances : encombrement, rotations, défauts de deuxième ordre. Le cours distingue plusieurs générations ; les NiTi superélastiques reposent sur une transformation de phase sous contrainte, qui leur donne une grande étendue d’activation sous forces légères.
Leurs limites sont aussi nettes :
- ils ne se plient pas et ne se soudent pas ;
- ils frottent davantage que l’acier ;
- ils agissent mal sur les longues distances : courbe de Spee profonde, molaire terminale versée, où l’acier fait mieux (voir la courbe de Spee) ;
- ils ancrent mal les dents voisines : sur une dent très dénivelée, l’arc ingresse les voisines, d’où une perte d’ancrage vertical et une béance latérale ;
- un NiTi préformé laissé longtemps, ou d’une forme éloignée de l’arcade du patient, déforme l’arcade et favorise la récidive transversale.
D’où deux consignes du cours : insérer le NiTi d’abord dans les secteurs latéraux, puis intégrer les dents antérieures progressivement, et ne pas le garder plus longtemps que nécessaire.
Les NiTi thermoactifs
Les NiTi thermoactifs, dont les NiTi au cuivre, ont une température de transformation qui règle leur comportement en bouche. Le cours cite quatre températures (15, 27, 35 et 40 °C) : vers 35 °C, des forces légères et constantes ; vers 40 °C, des forces intermittentes, proposées chez le patient sensible ou sur un parodonte affaibli (Boileau les cite aussi pour un parodonte réduit). Le cours en fait un excellent arc de nivellement.
La littérature est plus réservée. La dernière mise à jour de la revue Cochrane sur les arcs initiaux (Liu et coll., 2024, PubMed 38319008) a retenu 29 essais randomisés, 1 915 participants. Elle conclut que les preuves sont insuffisantes pour dire qu’un matériau ou une section d’arc initial est supérieur aux autres. Deux résultats de certitude modérée ressortent : les NiTi superélastiques causent probablement un peu plus de douleur que les thermoactifs (environ 7 mm de plus sur une échelle de 100 mm), et un NiTi superélastique coaxial aligne un peu plus vite qu’un monobrin sur quatre semaines. Une méta-analyse de 13 études (Bardideh et coll., 2024, PubMed 39322543) juge les NiTi thermoactifs et conventionnels comparables pour l’alignement, la douleur et la résorption radiculaire : pas de différence sur les trois premiers mois, un léger avantage du NiTi conventionnel au quatrième.
En clair : le type de NiTi relève du confort et de la préférence, pas d’un gain d’efficacité démontré.
Le bêta-titane (TMA)
Le bêta-titane, souvent appelé TMA (alliage titane-molybdène), occupe une place intermédiaire : moins rigide que l’acier, plus que le NiTi, il délivre des forces modérées et assez constantes, tout en restant façonnable et soudable électriquement. Il frotte en revanche beaucoup. Le cours le réserve aux finitions en arc droit et aux boucles.
L’article qui l’a introduit en orthodontie le décrivait déjà par cet équilibre : faible rigidité, grand retour élastique, aptitude au pliage et au soudage (Burstone et Goldberg, 1980, PubMed 6928342). En laboratoire, des soudures électriques bien réglées conservent au moins 90 % de sa résistance en torsion (Nelson et coll., 1987, PubMed 2888304).
Titane-niobium et fils esthétiques
Le titane-niobium, très peu rigide, sert en fin de traitement, quand les dents s’engrènent sous élastiques verticaux ; Boileau le propose comme dernier arc maxillaire possible.
Les fils esthétiques ont un usage limité : les revêtements s’écaillent (friction, perte d’information) et les fibres de verre ne se plient presque pas.
Sections et jeu dans la gorge
Les sections courantes
Les sections s’expriment en pouces (un peu moins de .040 pour 1 mm) :
- ronds : .012, .014, .016, .018, .020 ;
- carrés, peu utilisés : de .016 × .016 à .021 × .021 ;
- rectangulaires : .014 × .025, .016 × .022, .017 × .025, .018 × .025, .019 × .025, .020 × .025 et .0215 × .0275.
Le jeu, une notion clé
Un fil plus petit que la gorge y garde du jeu, horizontal et vertical. Ce jeu est recherché au début : il rend l’arc tolérant aux malpositions. Il devient gênant quand on veut exprimer du torque : un fil rond n’a aucun effet de torque, et un rectangulaire n’en exprime qu’au-delà de son jeu. Dans une gorge .022, un .019 × .025 garde environ 11° de jeu selon le cours, ce qui donne un bon contrôle en correction (acier) et en finition (bêta-titane). Les dimensions réelles s’écartent souvent des dimensions annoncées : une étude de laboratoire a mesuré, en gorge .022, avec des aciers .019 × .025 ou .020 × .025, une perte effective de torque de 4,5 à 11,7° selon les couples attache-fil (Joch et coll., 2010, PubMed 21186304).
Pour une rotation, la forme du fil compte peu : c’est la déformation élastique d’un arc sous-dimensionné et les contacts entre arc, attache et ligature qui créent le couple.
Gorge .018 ou .022
Selon Boileau, la .022 offre plus de fils et plus de rigidité mais se remplit mal (arcs le plus souvent sous-dimensionnés). En lingual individualisé, la .018 s’impose (voir l’orthodontie linguale).
La séquence des arcs
Le principe : de la souplesse vers la rigidité
Toutes les séquences vont du petit et souple (alignement) aux sections croissantes (racines, torque, forces de correction), puis à un fil de finition qui accepte les plis : rotations et axes sur fils ronds d’abord, torque sur rectangulaires ensuite. Repères donnés : un arc reste en place 1 à 2 mois en moyenne, et un traitement utilise 5 à 6 sections au plus.
| Phase | Tweed-Merrifield (D.U.) | Arc droit (D.U.) |
|---|---|---|
| Alignement-nivellement | Acier .016 puis .018, puis .017 × .025 ou .018 × .025 ; multibrins, collage séquentiel, boucles | NiTi .012 ou .014, puis .018, puis .018 × .025 (ou NiTi .014 × .025 ou .016 × .022) |
| Spee, recul canin | Acier .017 × .025 ou .018 × .025 | Acier .017 × .025 à la forme de l’arcade du patient |
| Correction | Acier .019 × .025 ou .020 × .025 | Acier .019 × .025 (élastiques, torque) |
| Finition | Acier .021 × .025 | Bêta-titane .019 × .025 |
La littérature ne départage pas les séquences : une revue systématique de 16 essais (Papageorgiou et coll., 2014, PubMed 24889143) conclut qu’il n’y a pas assez de données pour recommander un arc initial ou une séquence particulière. La séquence reste donc une affaire d’école et de cas.
Une divergence à connaître : NiTi ou acier d’emblée ?
Le cours de nivellement exclut les NiTi en Tweed-Merrifield (acier dès le premier arc, pour tenir l’ancrage et le transversal, surtout chez le débutant), mais présente aussi une séquence « classique » qui commence en NiTi .014, et le typodont d’initiation utilise des NiTi .016 puis .018. Boileau fait des NiTi et des multibrins les arcs d’alignement standard. La base retient l’acier comme règle en Tweed, le NiTi comme variante « arc droit » ; le choix revient au praticien.
Choisir le premier arc
En Tweed, le cours relie le premier arc à l’encombrement :
- encombrement très important ou malpositions sévères : acier rond ou rectangulaire fin (.016, .018, .016 × .022), avec collage séquentiel et boucles ; ces arcs ne supportent pas encore les forces extra-orales sur crochets ;
- encombrement modéré : acier rectangulaire d’emblée (.017 × .025 ou .018 × .025), qui les supporte ;
- classe II sans extraction : arcs sous-dimensionnés (.016 × .022 ou .017 × .022) pour contrôler l’ancrage.
La base du D.U. note que le critère exact (encombrement ou port des forces extra-orales) reste à confirmer.
Quand changer d’arc
Les critères de passage sont simples et vérifiables :
- l’arc est au fond de toutes les gorges (contrôle en vue occlusale) : sinon, aucune information ne passe ;
- il ressort sans déformation à la dépose ;
- l’alignement-nivellement est terminé quand un acier .019 × .025 entre passivement : points de contact alignés, Spee nivelée, aucune perte d’ancrage dans les trois sens, arcades coordonnées.
Une malposition découverte tard fait revenir à une section inférieure, ou ajouter un sectionnel .016 sur-ligaturé.
Choisir un fil : des critères, pas une recette
Boileau propose de raisonner par fonction du fil dans le segment considéré :
| Fonction | Fil adapté |
|---|---|
| Zone active (dents à déplacer) | Fil élastique, forces légères et constantes |
| Zone d’ancrage | Fil rigide, peu activé |
| Glissement | Acier monobrin, section suffisante mais légèrement sous-dimensionnée pour limiter la friction |
| Correction inter-arcades, stabilisation | Acier pleine taille |
| Finition | Fil façonnable (bêta-titane, acier) |
Un texte du cours écrit « surdimensionnée » pour le glissement : Boileau confirme le lapsus. Un autre passage proscrit les arcs sous-dimensionnés pendant la fermeture des espaces et sous élastiques de classe II : la section se règle entre jeu de glissement et contrôle du torque. La fermeture d’espace est détaillée dans l’article sur la chaînette orthodontique, et le choix de l’ancrage dans l’ancrage en orthodontie.
À ces critères mécaniques s’ajoutent des critères biologiques : état du parodonte, longueur radiculaire, hauteur d’os. Chez l’adulte à parodonte réduit, les sources penchent pour des forces plus légères et des NiTi presque systématiques ; enfin, la position finale visée pour l’incisive inférieure guide le sens du nivellement (vers l’arrière en biproalvéolie, vers l’avant en birétroalvéolie).
En pratique
- Définissez la fonction de chaque segment (active, ancrage, glissement) avant de choisir l’alliage.
- Commencez petit et souple, puis montez en section par paliers.
- Vérifiez à chaque séance que l’arc est au fond des gorges et qu’il ressort intact.
- Contrôlez la forme de chaque arc sur la forme d’arcade du patient, NiTi compris.
- Gardez à l’esprit le jeu : un rectangulaire sous-dimensionné n’exprime qu’une partie du torque.
- Réservez les fils façonnables aux plis de finition ; prévoyez environ 3 mois de finition avant la dépose, selon le cours.
- Adaptez les forces au parodonte, surtout chez l’adulte.
Questions fréquentes
Quel est le premier fil d’un traitement multi-attaches ?
En arc droit, le plus souvent un NiTi rond fin (.012 à .016) ; en Tweed-Merrifield, le D.U. commence en acier, rond ou rectangulaire selon l’encombrement. La revue Cochrane de 2024 ne montre aucune supériorité nette d’un arc initial.
NiTi thermoactif ou superélastique : lequel choisir ?
Les essais ne trouvent pas de différence d’alignement claire ; la revue Cochrane de 2024 rapporte un peu moins de douleur avec les thermoactifs (certitude modérée). Le choix relève du confort du patient et des habitudes du praticien.
Pourquoi passer à un fil rectangulaire ?
Parce qu’un fil rond ne transmet pas de torque. Les fils rectangulaires de section croissante réduisent le jeu dans la gorge et permettent de contrôler l’inclinaison vestibulo-linguale des dents et de niveler les racines, pas seulement les couronnes.
Combien de temps garde-t-on un arc ?
En moyenne 1 à 2 mois selon le cours, et environ 1 mois entre deux activations du deuxième ordre molaire en Tweed. La vraie règle est le critère de passage : l’arc doit être au fond de toutes les gorges et ressortir sans déformation. Pour un cas personnel, seul l’orthodontiste qui suit le traitement peut juger du moment.
Avec GS Ortho
Le choix des fils vient après le diagnostic et le plan de traitement. Dans GS Ortho, le studio de diagnostic guidé déroule ce raisonnement pour un même patient en 12 planches : examen clinique, photos, céphalométrie et plan de traitement. Sur la téléradiographie, l’IA place 29 points que vous vérifiez et corrigez avant de valider les analyses de Steiner et de Tweed. Les guides pédagogiques et les cas d’entraînement fictifs de la plateforme permettent de s’exercer. Si une séquence vous fait hésiter, « Demander un avis » envoie la question, planche jointe, au confrère ou à l’encadrant que vous choisissez ; la réponse reste dans le dossier. Les données sont hébergées chez vous.
Guide rédigé par l’équipe GS Ortho, sous la responsabilité du Dr Seyfeddine Ghenia, médecin dentiste en formation d’orthodontie.