Fraise dentaire

La fraise dentaire est un petit outil coupant qu’un archet, une pédale, un moteur ou une turbine fait tourner assez vite pour entamer l’émail et la dentine. Les plus anciennes dents percées, trouées par des pointes de silex mues par un archet, viennent de Mehrgarh, au Pakistan, datées d’environ 5200 à 4700 av. J.-C. par l’émail dentaire, quand les estimations antérieures disaient 7000 à 5500 av. J.-C. La pédale entraîne la fraise à partir de 1871, et la turbine à air la fait tourner à des centaines de milliers de tours par minute depuis 1957.

Ce que c’est

La fraise dentaire est un outil rotatif qui creuse la dent. Le dentiste s’en sert pour enlever une carie avant de poser un plombage, pour tailler une dent qui recevra une couronne et pour ouvrir l’intérieur d’une dent avant de soigner sa racine. La partie qui coupe, la fraise proprement dite, est une petite tête d’acier, de carbure de tungstène ou de grains de diamant montée sur une tige fine. Elle est serrée dans une pièce à main, que le dentiste guide du bout des doigts comme un stylo.

La fraise a toujours été minuscule. Ce qui la fait tourner a souvent changé : un archet, la main ou une manivelle, un ressort d’horlogerie, une pédale, un moteur électrique et, depuis la fin des années 1950, une petite turbine poussée par de l’air comprimé.

Comment ça marche

Les fraises existent en bien des formes. En tournant, leurs lames arrachent de fins copeaux de dent.

Une fraise travaille comme une minuscule fraise de mécanicien. Ses lames, ou les grains de diamant collés sur sa tête, arrachent des copeaux d’émail et de dentine en tournant. L’émail est très dur : une fraise lente oblige à appuyer fort et fait vibrer la dent. Chaque nouvel entraînement a donc cherché la vitesse. Le dentiste de Saint-Louis James B. Morrison annonçait environ 2 000 tours par minute pour son moteur à pédale de 1871, quand les forets à main plafonnaient vers 15. Les pièces à main entraînées par courroie tournaient à environ 2 000 tours par minute en 1938 et à 6 500 en 1950.

Dans un moteur à pédale, le pied fait basculer une pédale. Une bielle fait tourner la manivelle d’une lourde roue motrice, et une corde transmet le mouvement de la gorge de cette roue à de petites poulies placées aux articulations d’un bras, puis à une poulie fixée à l’arrière de la pièce à main. Dans la pièce à main, une broche d’acier tourne avec cette poulie et tient la fraise à son extrémité, tandis que le tube extérieur reste immobile dans la main du dentiste. Le brevet de Morrison ajoutait des ressorts aux articulations pour garder la corde tendue quand le bras bouge. D’autres moteurs passaient par un arbre flexible, une spirale de fil d’acier tournant dans une gaine, que l’ingénieur écossais James Nasmyth avait décrit en 1829.

Dans une turbine, la fraise est au centre d’un rotor que le jet d’air fait tourner.

La turbine se passe de courroie et d’arbre. L’air comprimé descend dans la pièce à main et frappe un petit rotor à aubes logé dans la tête, au centre duquel la fraise est serrée. À vide, une turbine actuelle tourne à 330 000 à 400 000 tours par minute, selon le fabricant W&H, et tombe à environ la moitié en coupant, car elle a peu de couple. Les micromoteurs électriques tournent moins vite, jusqu’à environ 40 000 tours par minute, mais un contre-angle à engrenages multiplie cette vitesse par cinq à la fraise et la maintient sous la charge. À ces vitesses, le frottement échauffe la dent : les pièces à main actuelles projettent de l’eau sur la fraise par de petites buses.

Comment faire

Cet exercice perce une dent-modèle en plâtre avec un foret à archet, pour voir comment une pointe qui tourne entame une matière dure. Il n’a rien à voir avec un soin : n’utilisez jamais une perceuse, une lime ni aucun outil sur une vraie dent, une personne ou un animal.

Gâchez du plâtre de Paris avec de l’eau, versez-le dans un petit gobelet en carton et laissez durcir un jour. Retirez le gobelet : ce bloc de plâtre sera la dent. Pour le foret, prenez un tourillon de bois dur bien droit, d’environ 25 cm de long et 10 mm de diamètre. Percez un petit trou à un bout et collez-y une mèche de 3 mm, ou un clou d’acier trempé dont vous aurez limé la pointe. Arrondissez l’autre bout pour qu’il tourne librement dans un creux peu profond taillé dans un petit bloc de bois, la crapaudine. Frottez ce creux de savon ou de cire de bougie.

Faites l’archet avec une baguette un peu souple d’environ 60 cm, une cordelette attachée à ses deux bouts et assez lâche pour faire un tour autour du tourillon. Serrez le bloc de plâtre dans un étau ou bridez-le sur l’établi. Enroulez la corde une fois autour du tourillon, posez la mèche sur le plâtre, appuyez doucement sur la crapaudine et faites aller l’archet d’avant en arrière à longs coups. Le tourillon tourne dans un sens, puis dans l’autre, et la mèche mord le plâtre. Regardez le trou à la loupe : ses parois portent de fines stries circulaires, comme celles qu’on a vues dans les trous de Mehrgarh.

Histoire et évolution

Un foret à archet à pointe de silex comme ceux de Mehrgarh, à côté d’une molaire percée.

Les plus anciennes dents percées viennent d’un cimetière néolithique de Mehrgarh, dans l’actuel Pakistan. Ses fouilleurs le dataient d’environ 7000 à 5500 av. J.-C., mais des datations au radiocarbone de l’émail dentaire de 23 de ses morts, publiées en 2025 par Benjamin Mutin et ses collègues, le placent entre environ 5200 et 4700 av. J.-C. En 2006, Andrea Coppa, Roberto Macchiarelli et leurs collègues y ont décrit onze molaires de neuf adultes, chacune percée d’un petit trou rond de 1,3 à 3,2 mm de large et jusqu’à 3,5 mm de profondeur. De fines stries concentriques sur les parois désignent un outil rotatif. Les bords avaient été polis par la mastication : le perçage a donc été fait sur des vivants, et quatre de ces dents portaient une carie près du trou. Les mêmes villageois perçaient des perles de coquillage et de turquoise avec des pointes de silex fixées sur des baguettes de bois et mises en rotation par un archet. Avec un tel foret, l’équipe a fait un trou semblable dans de l’émail humain en moins d’une minute. Aucune dent percée n’a été trouvée dans un cimetière plus récent du site.

Pendant des millénaires ensuite, on a surtout gratté les caries avec des instruments à main ou de petits forets tournés à la main. En 1790, John Greenwood, l’un des dentistes de George Washington, construit un foret actionné au pied à partir d’un rouet. En 1858, le dentiste de Saint-Louis Charles Merry fabrique un foret à main qui utilise l’arbre flexible de Nasmyth. En 1864, le dentiste anglais George Fellows Harrington lance l’Erado, un moteur dentaire à ressort d’horlogerie qui tourne environ deux minutes par remontage. Bruyant et malcommode, il est vite supplanté par la pédale.

Le moteur à pédale de Morrison, breveté le 7 février 1871 et vendu à partir de l’année suivante, est le premier moteur dentaire à pédale fabriqué pour la vente, et les dentistes d’Europe et d’Amérique l’adoptent. George F. Green construit à la même époque un moteur dentaire électrique, mais peu de cabinets ont l’électricité et il ne s’impose pas. Au XXe siècle, le moteur électrique remplace le pied, mais la pièce à main reste entraînée par une courroie sur des poulies.

Des fraises plus dures, en carbure de tungstène ou couvertes de diamant, apparaissent à la fin des années 1940 et rendent les grandes vitesses utiles. En Nouvelle-Zélande, John Patrick Walsh, doyen de l’école dentaire de l’université d’Otago, met au point avec le Dominion Physical Laboratory une pièce à main mue par une turbine à air et la fait breveter en 1949. Aux États-Unis, l’Airotor de John Borden, lancé en 1957, est la première pièce à main à turbine à réussir sur le marché : il tourne à vide jusqu’à 250 000 tours par minute. Les dentistes emploient aujourd’hui turbines et micromoteurs électriques côte à côte, et l’anesthésie locale épargne au patient la douleur de la coupe.