1. 1. 1 I. Introduction La dent est un organe compos de tissus d'origine conjonctive et pithliale. Elle dtient son originalit des phnomnes de minralisation qui y surviennent (mail, dentine, cment). Elle comporte deux parties: la couronne, saillante la surface de la gencive, est constitue de dentine revtue d'une mince couche d'mail; la racine, enchsse dans l'os alvolaire des maxillaires, comporte une pulpe conjonctive centrale, une dentine prolongeant celle de la couronne et un revtement de cment. Elle est solidaire de l'os alvolaire auquel la relie un tissu conjonctif particulier: le ligament priodontal. La dentition complte htrodonte de mammifres comprend incisives, canines, prmolaires, et molaires dont le nombre et la forme sont caractristiques des diffrentes espces. Le dveloppement dentaire peut tre entach de nombreuses anomalies touchant le nombre des dents, et leur position, la forme de la couronne et lorganisation des racines, la composition et la structure de lemail, de la dentine et du cment. La connaissance, en progrs rapide, des mcanismes cellulaires et molculaires expliquant le dveloppement dentaire normal permet une meilleure comprhension de la gense de ces diverses anomalies. II. Rappel embryologique 1. Dfinitions : 1.1. Embryogense : Dveloppement de l'individu vivant, depuis sa premire cellule (zygote) jusqu' la vie libre(closion de l'uf, germination de la graine, etc.). Chez l'homme, l'embryogense dsigne l'ensemble des transformations subies par l'uf fcond jusqu'au dveloppement complet de l'embryon. Lembryogense se droule pendant les 8 premires semaines de la grossesse. Elle est marque par un dveloppement rapide de luf, qui, tout en simplantant dans la muqueuse utrine (endomtre), se divise puis se creuse en deux parties,
2. 2. 2 le futur placenta et lembryon proprement dit spars par une cavit. Au sein de la masse embryonnaire se forment, lors de la 2e semaine, deux feuillets (endoderme et ectoderme), puis, la 3e semaine, trois feuillets (ectoderme, endoderme et msoderme), do drivent tous les systmes et organes du corps. La plupart des principales malformations congnitales surviennent pendant ces quelques semaines du tout dbut de la grossesse. Les lments morphologiques principaux de lembryon deviennent reconnaissables ds la fin du 2e mois. Une fois tous les organes forms aprs 8 10 semaines, lembryon prend le nom de ftus. 1.2. Morphogense : Une morphogense est le processus biologique qui donne sa forme, sa morphe, un organisme. Cette morphogense est l'un des trois aspects fondamentaux de la biologie du dveloppement ainsi que le contrle de la croissance cellulaire et la diffrenciation cellulaire incluant le dveloppement des formes et des structures d'un organe vivant. Le processus de contrle de la distribution spatiale des cellules s'organise pendant le dveloppement embryonnaire d'un organisme. La morphogense peut avoir lieu galement dans un organisme mature, en culture cellulaire ou l'intrieur de masses de cellules tumorales. La morphogense dcrit galement le dveloppement des formes de vie unicellulaires qui n'ont pas un stade embryonnaire de leur cycle de vie, ou dcrit l'volution d'une structure d'un corps au sein d'un groupe taxonomique. Les rponses morphogntiques peuvent tre induites dans les organismes par les hormones, les produits chimiques environnementaux allant de substances produites par d'autres organismes des produits chimiques toxiques ou radionuclides librs comme des polluants, et d'autres plantes, ou par des contraintes mcaniques induites par la rpartition spatiale des cellules. En rsum et par dfinition, la morphogense est une diffrenciation accompagne d'une croissance d'un tissu morphogne, d'un organe ou d'un organisme. 1.3. Organognse :
3. 3. 3 Formation et dveloppement des organes au sein d'un tre vivant. C'est aussi le stade du dveloppement qui suit la gastrulation, permet de mettre en place les organes. Autrement exprim : formation des organes au cours du dveloppement ou au cours de la rgnration. 2. Neurulation et bauche cphalique La neurulation est l'tape embryonnaire au cours de laquelle les futures structures cphaliques s'individualisent. Trois stades embryonnaires vont prluder celui de la neurulation : morula, blastula, gastrula. 2.1. Morula L'oeuf fcond ou zygote se segmente en 2, 4, 8, 16... cellules ou blastomres. La morula ainsi forme se creuse d'une cavit appele blastocyste peu avant l'implantation utrine vers le 6e jour. 2.2. Blastula Au cours de la deuxime semaine, la blastula augmente en taille au gr del'accroissement du nombre des mitoses. La cavit blastocystique est aumaximum de son volume (c'est la priode prmorphogntique). L'embryon estalors constitu de deux feuillets, l'ectoblaste et l'entoblaste, qui semblentprsenter dj une polarit dorso-ventrale. 2.3. Gastrula Au cours de la troisime semaine, on assiste une sgrgation des premireslignes cellulaires aboutissant par arrangement temporo-spatial la mise en place des trois feuillets et de leur polarit cphalo-caudale : l'ectoblaste, destin la formation du systme nerveux central, durevtement cutan et du msenchyme cervico-cphalique ; les cellules del'ectoblaste migrent en profondeur par invagination pour former lechordomsoblaste ;
4. 4. 4 Le chordomsoblaste est l'bauche de l'ensemble du squelette, desmuscles squelettiques, du systme cardio-vasculaire, des reins et duconjonctif ; L'entoblaste fournira l'ensemble du tube digestif et de l'arbre respiratoire. 2.4. Neurula et neurulation Au cours de la quatrime semaine, la destine de chacun des trois feuillets estsoumise une grande complexit morphogntique. Chacun d'eux prsente desmouvements et migrations cellulaires contribuant l'apparition des stadesmorphologiques intermdiaires dont l'imagerie dynamique, parfois fugace, esttoujours coordonne dans le temps et dans l'espace. Vers le 21e jour, le chordomsoblaste induit l'ectoblaste sus-jacent devenir letissu neuroblastique ou neurectoblastique dtermin devenir la plaque neurale.L'piblaste et les crtes neurales vont s'individualiser en bordure de la plaqueneurale. La plaque neurale s'allonge dans le sens antro-postrieur (elle tripleapproximativement sa longueur). Elle s'largit dans sa partie antrieure (ellepasse de 300 600 microns). Deux reliefs paramdians droit et gaucheapparaissent alors entre les 20e et 25e jours chez l'homme, ces reliefs ont unedirection antro-postrieure ; simples levures au dbut, ils deviennent devritables bords d'une centaine de microns de hauteur qui dterminent ainsidiffrentiellement un sillon mdian dans la plaque ou gouttire neurale.
5. 5. 5 Neurulation et formation de la crte neurale. Evolution des feuillets embryonnaires 15, 21 et 30 jours. 2.5. Fermeture de la gouttire neurale Au cours de la troisime semaine, les bourrelets neuraux s'accolent. Les contactsjonctionnels postrieurs ncessaires cet accolement transforment la gouttireneurale en un tube. Cet accolement dbute classiquement dans la future rgiondu rhombencphale et progresse en avant et en arrire. Il s'agit d'un vritablecollage grce aux protines de surface des cellules venant en contact. (La NCAMest une protine dont la responsabilit serait incrimine dans la reconnaissanceet le collage des cellules du neurectoblaste 2.6. Dveloppement du tube neural Ce tube est une structure annulaire faite de la juxtapositionde grandes cellules dont celles de topographie centrale deviendront lesneuroblastes centraux et les cellules gliales. C'est partir de cette couche centrale que se ralisent les migrations neuronalesvers la partie corticale. Au niveau cphalique, l'volution
6. 6. 6 morphologique du tubeneural est particulire. A la fin du premier mois, le tube neural est form de troispuis de cinq vsicules. Le prosencphale (ou cerveau antrieur) deviendra le diencphale et letlencphale, lui-mme sera subdivis en deux vsicules paires etsymtriques ; Le msencphale restera indivis ; Le rhombencphale (ou tronc crbral) deviendra le mtencphale, puis lecervelet et le mylencphale. La constitution des trois, puis des cinq vsicules neurales contribue encore l'allongement du tube neural, son dveloppement volumtrique et l'exagration de l'enroulement de sa partie antrieure qui vient recouvrirl'bauche cardiaque. Le massif facial devra se dvelopper dans l'espace situentre la face ventrale du tube et cette bauche. Evolution morphologique du tube neural qui passe progressivement de 3 vsicules (25e jour) 5 vsicules (35e jour). 2.7. Placodes piblastiques et piblaste La fermeture du tube neural par collage a eu pour consquencel'individualisation par sgrgation des cellules de la crte neurale, des cellulesneuroblastiques et des cellules de l'piblaste. Au niveau cphalique, lerevtement piblastique deviendra la peau de la tte et du cou mais, danscertaines rgions de ce revtement, existent des paississements appelsplacodes dont le rle est de fournir des neurones qui par migration entrerontdans la constitution des ganglions sensoriels des nerfs crniens. Le schma quiest reprsent fournit la
7. 7. 7 topographie de ces placodes telle qu'elle a tdtermine par construction de chimres caille-poule. Au niveau cphalique et chez les vertbrs, on distingue les placodes suivantes : Les placodes olfactives qui deviennent les nerfs olfactifs autour desquelsse dvelopperont les bourgeons nasaux internes et externes ; Les placodes optiques qui deviennent le cristallin ; Les placodes pibranchiales, c'est--dire trigmine, gnicule, acousticofacialeou otique, glosso-pharyngienne et vagale. Cartographie de l'piblaste. 3. Dveloppement embryologique du massif facial et du cou 3.1. Origine de l'ectoderme cervico-facial et oral Au stade de la neurula, l'ectoderme facial et cervical est localis dans la bordurede la plaque neurale. La peau naso-frontale est situe dans le bourrelet neuralantrieur, immdiatement contigu la zone prsomptive de l'anthypophyse.L'ectoderme des bourgeons maxillaires et mandibulaires ainsi
8. 8. 8 que celui des arcsbranchiaux et de la langue se prsentent sous l'aspect de bandes bien dlimitessur les bords de la neurula 3.2. Origine du msenchyme cervico-facial Le msenchyme est la structure cellulaire entrant dans la constitution de tous lestissus de la face et du cou l'exception de ceux qui forment les couvertures ectoetendodermiques. Ce msenchyme a une double origine : msodermique etectoblastique (ou neurectoblastique). Le msenchyme d'origine msodermique reste postrieur et fournit des drivs musculosquelettiques dorsaux. Par contre, la crte neurale qui migre sous le tube neural va fournir du msenchyme (ectomsenchyme ou msectoderme) qui va cooprer avec le msenchyme msodermique pour former la quasi-totalit des structures faciales et cervicales tout en assurant le dveloppement des bourgeons de la face. 3.3. Bourgeons faciaux et arcs branchiaux Au cours des cinquimes et sixime semaines embryonnaires, l'importancequantitative des mitoses des cellules de la crte neurale en migration la faceinfrieure du cerveau primitif est responsable du dveloppement des bourgeonsfaciaux et des arcs branchiaux. Ceux-ci finissent par entrer en contact les unsavec les autres (certains sur la ligne mdiane,
9. 9. 9 d'autres latralement) puis fusionner. Ce phnomne de fusion ncessite au moins que soient assures troisconditions biologiques : Des bourgeons de volume suffisant pour se rencontrer (le dveloppementvolumtrique est assur quantitativement par les cellules de la crte neurale) La comptence de l'ectoderme de recouvrement des bourgeons pour lamort cellulaire (voir chapitre des phnomnes biologiques du dveloppement) Des proprits physico-chimiques du liquide amniotique (tenso- activit,temprature, teneur en protines et acides amins...) aptes assurer lecontact ectodermique. Schma du dveloppement des bourgeons de la face au dbut du 1er mois embryonnaire. BNI : bourgeon nasal interne. BM : bourgeon maxillaire. 3.4. Formation du palais primaire: le stomodum Le bourgeon frontal initialement dtermin par l'minence du prosencphale estle sige, sur sa face infrieure et ventrale, du dveloppement des bourgeonsnasaux internes et externes (BNI et BNE). Ce sont des massifs cellulaires,entourant les deux placodes olfactives se dveloppant grce aux mitoses descellules des CNC. Latralement, les bourgeons maxillaires (BM) ont plusl'apparence de digitations et se dveloppent sous les bauches optiques.
10. 10. 10 Aucours de la sixime semaine, les BM viennent en contact avec les BNI et BNE. Cescontacts fusionnels ectodermiques constituent le mur pithlial de Hochstetter. Sa disparition, en quelques jours, vers la fin de la sixime semaine, parmort cellulaire, permet la constitution d'un massif cellulairemsenchymateuxcontinu entre les BM droit et gauche et les BNI et BNE : c'est le palais primaire. Kosaka [66] a tudi la zone de contact ectodermique entre les BNI, BNEet les BM. Cette zone est constitue d'un pithlium dont les cellules ont un grosnoyau et un abondant cytoplasme au niveau duquel des gap-jonctions oujonctions de contact et des desmosomes assurent le collage ; puis les cellules decette zone, ou mur pithlial, se lysent et sont phagocytes soit par des cellulesmsenchymateuses sous-jacentes de la crte neurale, soit par des cellulesd'ectoderme adjacentes. Le msenchyme de la crte neurale sous-jacente aurait pour Kosakale rle dclenchant de la mort cellulaire. Le palais primaire. A. Vue latrale d'un embryon humain de 42 jours, intressant les rgions faciales et thoracocervicales. B. Coupe horizontale de l'embryon prcdent passant par le palais primaire. PP : palais primaire. BNI : bourgeon nasal interne. BM : bourgeon maxillaire. C. Dtails de la coupe horizontale 21 B objectivant le mur pithlial de Veau : accolement entre le bourgeon nasal interne et le bourgeon maxillaire. D. Vue microscopique ( par 600) de la mort cellulaire sigeant au niveau du mur pithlial tel qu'il est reprsent en microscopie sur la figure 21 C. E. Le palais primaire : dtails de la figure 21 B. F. Schma en vue infrieure du palais primaire et du toit du stomodum chez l'embryon humain de 38 jours.
11. 11. 11 L'absence de mort cellulaire, quelle qu'en soit la cause, est responsable de lapersistance de l'ectoderme sur ces bourgeons, ce qui est responsable d'une fente labiale ou labio-maxillaire Schma du dfaut de fusion du bourgeon nasal interne et du bourgeon maxillaire, explicitant la possibilit de ralisation de fente labio-maxillaire par le processus de non-mort cellulaire. 3.5. Palais secondaire Au cours de la septime semaine, les BM continuent leur dveloppementvolumtrique en arrire du palais primaire et viennent en un contact mdiantoucher l'peron descendant du septum du bourgeon nasal et former ainsi lepalais secondaire.Au cours de la septimesemaine, les lames palatines croissent verticalement le long des faces latralesde la langue puis s'lvent au-dessus du dos de celle-ci et finissent par fusionnerpour former le palais secondaire. Chez tous les vertbrs, le dveloppement du palais osseux et du voile du palaisest le rsultat de la fusion des procs palatins des bourgeons maxillaires. Sont recouverts en grande partie par de l'ectoderme contribuant former leplancher de la bouche. 3.6. Embryogense de lappareil branchial S'il est un territoire de l'embryon qui subit de profonds remaniements au cours de son dveloppement, l'appareil branchial, qui prside l'organogense du plancher buccal et de la partie ventrale du cou, est celui-l. L'archtype de l'appareil branchial des vertbrs est form de six arcs droits et gauches au- dessusde l'bauche cardiaque.
12. 12. 12 Chez l'embryon humain, vers le 30e jour, cinq arcs sont individualiss, le sixime est vestigial et reprsent par son artre. Chaque arc est ainsi constitu ce stade : de msenchyme issu de la CNC rhombencphalique et de msoderme ; ce msenchyme fournit un squelette osto-cartilagineux, un noyau musculaire et un tronc artriel, branche de l'aorte ; d'un nerf propre, nerf issu du tronc crbral. Chaque arc est recouvert par de l'ectoderme en dehors (qui deviendra par la suite aprs fusion la peau cervicale et thoracique antro-suprieure) et par une couverture pithliale endodermique en dedans qui deviendra la muqueuse du pharynx Vers le 40e jour embryonnaire, l'appareil branchial est le sige d'un remaniement morphologique important. Au niveau du premier arc, la premire poche ectodermique persiste dans sa partie dorsale et deviendra le conduit auditif externe. La premire fente deviendra la membrane tympanique, et la premire poche endodermique la caisse du tympan et la trompe d'Eustache Le deuxime arc se dveloppe de faon volumtriquement importante et semblevenir recouvrir en dehors les troisime et quatrime arcs en isolant ainsi le sinus ectoblastique (futur sinus cervical) qui disparatra par la suite par mort cellulaire. Par contre, au niveau des deuxime, troisime, quatrime et cinquime arcs, les poches endodermiques vont demeurer spares par du msenchyme et vont soit disparatre, soit tre le sige de dveloppement d'organes ou de glandes L'augmentation volumtrique et en longueur du tube neural est responsable de l'enroulement du ple cphalique autour de l'bauche cardiaque avec pour consquence le tlescopage des arcs au contact de cette bauche. La CNC rhombencphalique continue de migrer dans les deuxime, troisime, quatrime et cinquime arcs et fournit le msenchyme des parois des arcs aortiques (aorte, artre pulmonaire en particulier et septum inter-auriculo-ventriculaire).
13. 13. 13 III. Embryognse de lorgane dentaire 1. Introduction. Gnralits sur lodontogense Lodontogense rsulte dune srie dinteractions rciproques pithliomsenchymateuses entre lectoderme stomodal et les cellules de lectomsenchyme. Ces dernires sont drives des crtes neurales. Elles migrent vers le msenchyme du premier arc branchial et du bourgeon nasofrontal. Le dialogue entre cellules et composants de la matrice extracellulaire (MEC) conduit successivement : linitiation du processus, dans les sites spcifiques o se situent les placodes dentaires. Ce stade prcoce conduit la formation de la lame dentaire et des bourgeons initiaux. des tapes successives dirigeant la morphogense de la dent (formation du capuchon puis de la cloche dentaire) ; ces tapes sont suivies enfin par la cytodiffrenciation terminale de cellules impliques dans la formation dmail et de dentine, respectivement les amloblastes et les odontoblastes pour ce qui concerne la portion coronaire de la dent. Une fois la couronne forme, lruption de la dent accompagne la formation de la racine. Au cours de cette ultime tape, la formation dun appareil dancrage de la dent dans son alvole osseuse dtermine la formation de diffrents types de cments. Toutes ces tapes rsultent de lactivation dun ensemble de gnes, de facteurs de transcription et de facteurs de croissance qui interviennent dans : ldification de la matrice extracellulaire ; la liaison matrice-cytosquelette de molcules matricellulaires ; lactivation de la cascade des voies de signalisation. 1.1. Apports de donnes de lvolution lodontogense Les donnes de lvolution font apparatre les faits suivants
14. 14. 14 Les dents sont formes par un cne de dentine recouvrant une cavit pulpaire, le tout tant coiff par une structure hyperminralise, voisine de lmail ou de lnamlode. Les dents drivent de ces structures ancestrales. Leur implantation est dabord tendue lensemble de la cavit oropharynge. Ultrieurement, elles sont confines aux marges ou crtes des mandibules et des maxillaires. Ce nest quultrieurement que les vertbrs acquirent les diffrentes formes des dents : incisives, canines, prmolaires et molaires. La rduction du nombre de gnrations dentaires est un facteur dterminant dans cette volution menant : de la polydontie (les dents sont en nombre lev et de forme peu prs semblable) loligodontie (rduction du nombre de dents, la perte tant suprieure six) ; de la polyphyodontie (plusieurs cycles de remplacement, voire un nombre illimit de dents) la di- et monophyodontie (rduite une ou deux dentitions). Lanodontie constitue une tape ultrieure de certains phnomnes volutifs, lembryon possdant les germes dentaires, mais ceux-ci disparaissent du fait dapoptoses. Des changements de morphologie et de nombre accompagnent la gnration despces dapparition tardive chez les mammifres. Pour expliquer lvolution des dents et des cuspides, deux modles thoriques et peut-tre complmentaires ont t proposs. La thorie des champs morphogntiques rattache cette htrodontie lexistence de champs o interviendraient des gradients de morphognes [3]. Trois champs de diffusion mnent respectivement la formation dincisives, de canines et de molaires. Notons cependant que de tels morphognes nont jamais t identifis, mais on connat des ensembles de gnes et de facteurs de transcription ou de croissance qui interagissent spcifiquement avec les protines de la matrice extracellulaire dans des territoires bien dtermins. La thorie des clones [4] prdit que chaque dent drive dun ensemble ectomsenchymateux, qui a le potentiel de former une dent prsentant une forme spcifique. partir dun blastme, chaque cuspide est forme dun clone de cellules drives de lectoderme oral et de cellules migrant depuis les crtes neurales (CCN). pithlium et msenchyme produisent un ensemble de cellules prognitrices ou de prcurseurs (appeles aussi cellules souches, ou cellules multipotentes). Cette dernire thorie trouve certains fondements dans le fait que lexpression dun certain nombre de gnes, de protines,
15. 15. 15 jouant un rle en tant que facteurs de transcription et de facteurs de croissance, constituant un vritable code, intervient individuellement dans la formation de chaque dent. De telles diffrences apparaissent aussi entre incisives et molaires. Lexpression diffrentielle de certains gnes, tels Msx-1 et Msx-2, dans des territoires donns (par exemple entre la portion mdiane et les portions latrales et postrieures de la mandibule) nexclut pas lexistence de champs morphogntiques. Les deux thories pourraient tre complmentaires et non pas antagonistes. Les tudes menes sur lvolution des structures dentaires montrent une filiation directe entre, dune part, lnamlode et lmail pour ce qui concerne la partie dorigine pithliale et, dautre part, lacquisition dune polarit scrtrice des odontoblastes msenchymateux, qui fait passer la formation dostodentine celle dorthodentine. Lostoblaste est une cellule assez peu polarise. Il scrte autour de lui une matrice qui, en se minralisant, donne une lacune (ou ostoplaste) entourant ce quil est devenu : un ostocyte. Lvolution des tissus dentaires montre qu un certain stade de lvolution des cellules du type ostoblaste polaris se sont allonges et ont scrt essentiellement dans leur portion distale. La cellule senferme progressivement dans une lacune osseuse. Ce type de mlange de structure os/dentine conduit la formation dune ostodentine. La poursuite de cette volution a conduit le corps cellulaire ne plus senfermer dans une gangue osseuse, mais se situer en marge, hors du tissu calcifi, tandis que le prolongement cellulaire reste inclus dans les canalicules du tissu minralis. On observe au niveau de la palissade odontoblastique une situation voisine de celle de la bordure de cellules cubodes actives (ou ostoblastes) ou au repos (cellules bordantes bone lining cells) du tissu osseux. Seuls les prolongements cellulaires des odontoblastes polariss sont inclus dans les canalicules du tissu dentinaire. Lacquisition de cette polarit terminale permet la diffrenciation entre odontoblastes et ostoblastes et donc entre lorthodentine et lostodentine. 1.2. Interactions cellulaires et tissulairesau cours de lodontogense.
16. 16. 16 2. Formation de la couronne dentaire 2.1. Phase dinitiation a) Rles des cellules pithliales et msenchymateuses dans linitiation du germe dentaireInitiation et interactions pithliomsenchymateuses. Des placodes la lame dentaire En 1987, Mina et Kollar dmontraient que lpithlium odontogne pouvait induire la formation dune dent quand il tait associ du msenchyme isol de larc hyodien ou quil provenait dun arc mandibulaire de poulet [10-12]. Lassociation dpithlium dentaire avec un msenchyme non spcifique (non dentaire) donne naissance une dent. Aprs cette priode initiale, au stade du bourgeon (E12) le msenchyme dentaire peut induire la formation dune dent quand il est rassoci un pithlium non dentaire. Il y a donc une squence et un passage dun rle directeur de lpithlium vers le msenchyme [13]. Nous rfrant un certain nombre de gnes, des rappels sont ncessaires en prenant pour exemple Msx-1 et Msx-2. La formation du msenchyme dentaire est dpendante de lactivation de Msx-1, Msx-2 et de bone morphogenetic
17. 17. 17 protein 4 (BMP4). Ces processus de signalisation sont rguls par le fibroblast growth factor (FGF) (en particulier par le FGF-3), passant de lpithlium vers le msenchyme. Runx2 (Cbfa1) est un facteur de transcription essentiel au dveloppement osseux et la morphogense dentaire, qui cible directement lexpression de FGI3 [15]. Ces phnomnes se produisent au sein du premier arc branchial sous linfluence de deux gnes homotiques de la famille LIM, Lhx6 et Lhx7. Le FGF8 est responsable de lexpression de Lhx6 et Lhx7, expression limite la portion orale des bourgeons maxillaires et mandibulaires [16]. Des cellules de lectoderme du stomodeum peuvent exprimer dans certains sites trs prcis (placodes) des gnes qui les activent (Fig. 2). Avant mme la premire manifestation morphologique de lodontogense, Pax9 marque le msenchyme putatif de la future dent. Les sites dexpression de Pax9 ont une position dfinie par lactivit combine et organise du FGF8 et de BMP [18]. Ces facteurs de croissance, exprims par les cellules pithliales, sont transmis aux cellules sous-jacentes du msenchyme. Il est difficile didentifier les fonctions joues respectivement par ces molcules du fait de redondances fonctionnelles entre FGF4, FGF8 et FGF9. La BMP4 induit son tour lexpression de Msx-1 et de Lef1. Quatre molcules de signalisation exprimes par les cellules pithliales : BMP2, Sonic hedgehog (Shh), Wnt 10a et Wnt10b, jouent un rle cl dans la morphogense dentaire en agissant sur le msenchyme sous-jacent. En bloquant la signalisation due Shh, on a pu montrer que Shh est produit par lpithlium odontogne, et que les drivs de cet pithlium prsentent une altration de la prolifration, de leur croissance, de leur diffrenciation et de leur polarisation. Shh est impliqu dans les processus de signalisation axiale (allant de lpithlium vers le msenchyme) et dans un mme plan (allant dune cellule de lpithlium vers dautres cellules adjacentes de lpithlium). Shh intervient dans la prolifration des cellules pithliales. Wnt7b agit en rprimant lexpression de Shh dans lectoderme oral. Enfin seule la BMP2 peut induire lexpression spcifique de Msx-1.
18. 18. 18 la suite de ces diffrentes interactions/messages, lpiderme spaissit et plusieurs molcules de signalisation envoient des signaux en direction du msenchyme. Les cellules pithliales prolifrent et pntrent dans le msenchyme des arcs mandibulaires et maxillaires du premier arc branchial. Pour le groupe incisivocanin de la partie centrale du maxillaire, la prolifration se produit dans le msenchyme du bourgeon nasofrontal. Formation de la lame dentaire. Morphologie cellulaire et volution. La prolifration des cellules pithliales en direction du msenchyme conduit la formation dune lame dentaire continue, en fer--cheval, enfouie dans les msenchymes maxillaire et mandibulaire, drivs du premier arc branchial et du bourgeon nasofrontal. En regard de la lame pithliale, des cellules drives des crtes neurales migrent depuis la face postrieure de lembryon en direction de la zone ventrale. Elles vont se condenser dans des territoires trs prcis, autour des futurs bourgeons dentaires. Il est probableque des cellules migrantes proviennent aussi du msenchyme para-axial. La lame dentaire sinvagine et se dveloppe dans le msenchyme des mchoires. Elle va former une bande continue et, latralement, elle contribue la formation des 20 bourgeons des dents temporaires. Ultrieurement, les 20 bourgeons des dents permanentes de remplacement apparaissent (dents successionnelles). Plus tardivement, elle stend vers larrire et donne naissance aux bourgeons de dents non successionnelles, les trois molaires permanentes. Ds que la formation de bourgeons dentaires est initie, on reconnat classiquement lexistence de quatre zones distinctes :
19. 19. 19 la zone bien dlimite de lpithlium oral (pithlium orodentaire, site initial de formation de la placode) ; une zone de raccordement o les cellules sont quiescentes, constitue de deux strates pithliales, les feuillets interne et externe ; une zone intermdiaire (corde), prsentant galement deux feuillets ; une terminaison libre(Fig. 3 9). Lextrmit libreest renfle, en massue. Cest elle qui va donner naissance au bourgeon dentaire primaire. La couche externe du bourgeon pithlial est spare du msenchyme par une membrane basale. La lame dentaire est relie au bourgeon dentaire par un pdoncule, la lame dentaire latrale. Cette partie latrale, bien dlimite dans lespace adjacent la lame dentaire, prolifre et donne naissance un bourgeonnement latral ayant vocation former les prmices de la dent permanente : la lame dentaire successionnelle. Cet ensemble forme la lame dentaire rudimentaire, implique, chez lhumain, dans la formation des dents temporaires et des dents permanentes de remplacement. La lame dentaire parentale est une extension postrieure de la lame rudimentaire qui permet la formation des molaires au fur et mesure de la croissance postrieure des mchoires
20. 20. 20 Mcanismes molculaires impliqus dans la formation de la lame dentaire. Pax-9, un membre de la famille des facteurs de transcription, est exprim dans les somites, les poches pharynges, et le msenchyme craniofacial. Chez les homozygotes Pax-9- dficients, le dveloppement des dents sarrte la formation du bourgeon. Pax-9 est requis pour que lexpression de BMP4, Msx-1 et Lef1 puisse se produire. Il ne semble donc pas que ce soit un facteur crucial au stade initial de lodontogense. En revanche, lexpression de Otlx2/RIEG par lpithlium odontogne est essentielle pour le dveloppement dentaire. Du ct du tissu msenchymateux, Barx1 est exprim trs prcocement. Lacide rtinoque, Sonic hedgehog et Indian hedgehog interviennent dans le contrle de linitiation de lodontogense. Msx-1 et Msx-2, Dlx1 et Dlx2 jouent des rles intgrs au cours des tapes initiales de lodontognse. La formation de la dent est arrte chez les doubles mutants Dlx1 et Dlx2. Ces facteurs de transcription agissent toujours de faon combine un ensemble de gnes et protines, et non pas de faon individuelle. Les voies de signalisation des TGFb et des BMP sont lies celle des rgulateurs qui activent les Smad. Au cours des tapes initiales, Smad1 et Smad5 sont exprims dans la lame dentaire [26]. Parmi les facteurs de transcription intervenant de faon cruciale au cours de lodontogense, comme cest le cas pour lostogense, Cbfa1/Runx2 est un
21. 21. 21 rgulateur de la diffrenciation initiale des cellules odontognes. Surexprim aux stades initiaux, lexpression de Cbfa1 disparat une fois acheve la diffrenciation terminale des odontoblastes. Cbfa1 nest plus exprim que par les amloblastes postscrteurs impliqus dans la maturation de lmail. Les mutants nuls ne prsentent des dents surnumraires, des altrations structurales des tissus dentaires et des retards druption des dents permanentes Lectodysplasine (Eda) est une molcule de signalisation de la famille des facteurs de ncrose tumorale (tumor necrosis factor TNF). Les souris qui surexpriment cette molcule prsentent des placodes dentaires largies. La molcule ne provoque pas de prolifration cellulaire, mais promeut lvolution des cellules associes la placode ectodermique et le dveloppement dextraplacodes associes la lame dentaire. La formation de la lame dentaire est rgule par lepidermal growth factor (EGF) [29]. En revanche, lEGF na aucun effet sur lexpression de Msx-1 et de Msx-2 dans le msenchyme dentaire. Au stade de formation de la lame basale, on ne dtecte pas de FGF2, qui apparat faiblement au stade de bourgeon. Son expression se renforce celui de capuchon et devient intense au stade de la cloche tant au niveau de la strate intermdiaire pithliale que des odontoblastes. son rle est faible au cours des phases initiales. Un certain nombre de protines semblent galement impliques dans les tapes initiales de lodontogense. On a pu noter aussi que lexpression de Shh est augmente dans la lame dentaire de souris dficientes en cilia intraflagellar transport protein (IFT). Cela conduit la formation de dents surnumraires et ectopiques. Membrane basale et interactions pithliomsenchymateuses. Lectoderme oral et le msenchyme sous-jacent vont interagir et contribuer la formation dune membrane basale qui les spare en formant un feuillet continu qui va jouer un rle dterminant dans leurs interactions. quelques variations tissulaires prs, les composants majeurs des membranes basales (MB) sont le collagne de type IV, la laminine, le nidogne/ entactine et des protoglycanes du type hparane sulfate (HSPG), le perlecan en particulier [32]. Dautres
22. 22. 22 molcules matricielles sont associes, parmi lesquelles des chondrotine sulfates protoglycanes et des phospholipides [33, 34] (Fig. 3, 5, 8). Tout pithlium est spar du tissu conjonctif par une membrane basale, mais cette dernire prsente des variations importantes, se traduisant par des diffrences de structure et en particulier dpaisseur, de composition (isoformes) et des proprits spcifiques lies aux fonctions joues au sein de chaque tissu, lors des tapes du dveloppement embryonnaire ou au stade adulte. Laspect ultrastructural de la MB se prsente sous la forme de trois couches adjacentes distinctes :
23. 23. 23 une strate claire aux lectrons (lamina lucida) applique la membrane cytoplasmique apicale (distale) des amloblastes, une bande intermdiaire plus dense (lamina densa) et une couche dinsertion la pulpe embryonnaire, forme de fibrilles (lamina fibro-rticularis) (Fig. 10). La membrane basale apparat comme une couche homogne dense aux lectrons. La lamina lucida (ou lamina rara) est donc un artefact induit par les mthodes conventionnelles de fixation pour la microscopie lectronique La MB saccrot dabord pour atteindre une paisseur maximale denviron 100 nm (entre 90-140 nm). La MB devient ensuite plus mince (environ 70 nm). Au cours des stades prcdant linitiation de la morphogense, des interruptions ponctuelles apparaissent au sein dune MB de 35 nm dpaisseur. Ces interruptions entranent la formation dvaginations de la membrane apicale des amloblastes prscrteurs qui passent du ct msenchymateux. Il se produit donc des contacts directs entre les cellules pithliales et la MEC dentinaire. Puis, la disparition graduelle de la MB aboutit un profil en dents-de- scie de la partie distale des amloblastes prscrteurs, dans lincisive de rat. Le rsultat morphologique de ce processus de disparition de la MB est quune intrication se produit entre pithlium et conjonctif, aboutissant un profil trs particulier dans la rgion de la jonction amlodentinaire. Ce profil donne une plus
24. 24. 24 forte cohsion lensemble tissulaire et augmente la rsistance aux forces axiales : en prsence de deux structures simplement. La diminution dpaisseur sexplique plus encore par la dgradation de la MB rsultant de lactivit de mtalloprotases : collagnase (MMP1), glatinases (MMP-2 et -9), et stromelysine (MMP-3), qui dgradent respectivement les protines de la MB et les protoglycanes (HSPG et CSPG). Dautres protases pourraient aussi intervenir dans ces processus (ADAM et autres). Linitiation de la dentinogense semble troitement associe la prsence de squences RGD (arginine-glycine-acide aspartique) squence dadhsion cellulaire des composants de la MB. La MB permet dimmobiliser les cellules, de les faire adhrer sur un support. Elle est implique dans la capture et la libration progressive du transforming growth factor beta 1 (TGFb1) qui rgule la production de molcules de la MEC [41]. Pendant ces tapes initiales, ladhsion de lpithlium sur la MB permet la survie de ces cellules pithliales. Linteraction des molcules de laminine par autoassemblage conduit la formation dun feuillet qui est parallle et se superpose celui qui est form par le collagne de type IV. Les deux ensembles de collagne et de laminine sont lis par des contacts ponctuels la surface membranaire des cellules pithliales. Des intgrines, molcules transmembranaires, assurent une continuit physiologique entre le domaine intracellulaire (cytosol, cytosquelette) et le domaine extracellulaire occup par des protines de la MEC. Dautres molcules transmembranaires, les syndecanes, assument des fonctions trs semblables. Ce sont de surcrot des rcepteurs aux signaux envoys par des facteurs de croissance, ou des molcules associes la squestration de ces facteurs de croissance. Lorganisation cellule/protines transmembranaires et matrice extracellulaire est renforce par lexistence de jonctions de type hmidesmosomes. Les molcules constitutives de la MB forment des autoassemblages destins former cette structure complexe. Physiquement, la MB forme un filtre slectif, dautant plus quune relation a t dmonte entre la prsence de polyanions tels les protoglycanes et les processus de contrle de diffusion deau, dlectrolytes ou de molcules. (Fig. 4, 5, 8). La laminine est une glycoprotine htrotrimre, qui interagit avec les autres molcules de la MB et les molcules de la matrice
25. 25. 25 extracellulaire. Ses activits biologiques incluent en gnral ladhsion cellulaire, la migration des cellules et leur diffrenciation. In vitro, la diffrenciation prcoce de lodontoblaste est conditionne la prsence de MB. Aprs sparation chimique puis mcanique des composants pithliaux et msenchymateux de germes dentaires, si lon interpose entre les cellules msenchymateuses et pithliales un filtre millipore dont le diamtre des pores est rduit, aucune diffrenciation ne se produit. Si le diamtre des pores est plus grand, des vaginations mettent au contact, au travers du rseau poreux du filtre, les membranes cytoplasmiques des deux types cellulaires. Une MB est restaure et la diffrenciation vers lodontoblaste se produit, ce qui souligne les rles des contacts intercellulaires et celui des composants matriciels de la MB [44]. Des expriences de dissociation exprimentale entre pithlium et msenchyme ont permis dapprcier le rle de la MB. De telles mthodes ont fait lobjet de rassociations aprs dissociation htrochrone ou isochrone. Aprs rassociation des tissus dentaires dissocis, la membrane basale met environ 15 18 heures se reformer. De ces manipulations tissulaires ainsi que dexpriences dincorporations de prcurseurs radiomarqu, il se dgage que les composants matriciels des MB sont synthtiss par les deux groupes de cellules et pas uniquement par les cellules msenchymateuses. Couples des tudes biochimiques, ces exprimentations ont mis en vidence les rles du TGFb1 et de la BMP2 dans les processus de diffrenciation in vitro [46]. Condensation msenchymateuse. Face lintrusion de la lame dentaire, les cellules msenchymateuses drives des crtes neurales et du msenchyme para-axial migrent au voisinage de lpaississement pithlial initial qui prend rapidement la forme dun bourgeon. La condensation ou lagrgation de cellules msenchymateuses peut rsulter des changements dadhrence des cellules [13]. Les cellules msenchymateuses expriment la BMP2, BMP4, le FGF4 ; tandis que lexpression de Msx-1 est rduite. Le syndecan-1, rcepteur du FGF, la tnascine et lhparine-binding growth factor (sous la forme de midkine et de pliotrophine) sont prsents la surface des cellules msenchymateuses. Ces molcules sont dapparition trs prcoce au cours de lodontogense. Lexpression du TGFb1 et de BMP4 est augmente (Fig. 6).
26. 26. 26 En 1991, MacKenzie et al. ont dcrit les changements dexpression de Hox 7.1, dsign depuis comme Msx-1. Par hybridation in situ (HIS), ils ont montr que son expression tait restreinte, aux jours 10-12 (E10-E12), au msenchyme au contact immdiat de lpithlium de la placode et du bourgeon initial dentaire. Son expression est maximale dans le msenchyme dentaire au stade du capuchon et dcline progressivement au stade de la cloche [47]. Des donnes contradictoires sont apportes par les mutant nuls Dlx-1 et Dlx- 2. Ceux-ci ne dveloppent pas de molaires maxillaires, tandis quincisives et molaires mandibulaires sont normales. b) Phase de morphogense et cytodiffrenciation initiale Formation et volution des bourgeons dentaires : du capuchon la cloche Rapidement, les cellules du bourgeon issu de la lame dentaire oprent une discrimination entre les couches pithliales priphriques et un groupe de cellules plus centrales. Au stade du bourgeon puis du capuchon (ou cupule), les couches limitantes vont donner : lpithlium adamantin interne (EAI) et lpithlium adamantin externe (EAE). Entre ces enveloppes, on trouve deux autres couches de cellules qui vont contribuer la formation de lorgane de lmail : le rticulum toil (SR) et la strate intermdiaire (SI) (Fig. 4 8). Ltape suivante est celle de la cloche. Pendant ce stade prcoce, certaines tapes cls de la morphogense de la couronne dentaire vont se produire. Puis la cloche volue vers un stade plus tardif o la cytodiffrenciation terminale rend les cellules de lEAI fonctionnelles. Elles deviennent dabord des pramloblastes, puis des amloblastes prscrteurs puis scrteurs et, ce titre, impliqus dans la mise en place de lmail. Lorgane de lmail enveloppe progressivement une pulpe embryonnaire dentaire. Les prodontoblastes, cellules drives des crtes neurales, subissent un certain nombre de divisions cellulaires. Au terme de ces divisions cellulaires, que lon value 14-15 mitoses successives dans la molaire embryonnaire de souris, la pnultime aboutit lapparition de deux cellules filles postmitotiques : les odontontoblastes prpolarises sont situs en regard de la couche des amloblastes et au voisinage immdiat ou au contact de la MB. Ils vont acqurir
27. 27. 27 leur polarisation (Fig. 11) et devenir des odontoblastes polariss scrteurs, impliqus dans la formation de la dentine ; la deuxime population de cellules filles issues de la dernire division cellulaire est situe plus distance de la MB, la surface de la pulpe proprement dite. Ce sont les cellules de la couche de Hehl [48]. Elles vont rester peu diffrencies. Ce sont des cellules relais, qui deviennent des odontoblastes de seconde gnration, et/ou des cellules de raction, impliques dans la formation de dentine ractionnelle une fois puis le potentiel ractionnel propre des odontoblastes. Elles peuvent ractiver leur phnotype odontoblastique, tant issues des mmes cellules mres que les odontoblastes. Sous ces deux couches superficielles, on trouve la masse organise de la pulpe dentaire. Toute cette cascade dvnements aboutit la morphogense des dents, car elle intervient dans la formation de sillons et cuspides. Les molcules impliques dans les processus de morphogense sont nombreuses et leur rle exact souvent encore mal dtermin. ces stades de formation des couronnes, les germes dentaires sont enfouis dans le msenchyme des mandibules et maxillaires. Puis les germes sont progressivement entours par de los alvolaire, qui vient sadjoindre soit la partie basale de la mandibule, soit los de membrane basal des maxillaires. Un espace persiste entre los alvolaire en formation et le germe dentaire, occup par le sac folliculaire. Cest un ensemble fibreux, riche en collagnes, fibrilleset granules. Il contient des cellules de type fibroblastique, responsables de la mise en place de cette matrice extracellulaire, et bon nombre de ces cellules sont indiffrencies ce stade. Il sagit de progniteurs impliqus dans ce qui deviendra le systme dancrage de la dent dans los. Noeud de lmail en tant que centre organisateur MacKenzie et al. [49] ont dcrit le patron dexpression de Hox-8, dsign ultrieurement sous le nom de Mxs-2. Il sagit dun gne homobote. Par HIS, ils ont montr que Msx-2 apparat dabord dans les sites des placodes dentaires. Puis sa prsence est mise en vidence dans la lame dentaire, particulirement du ct de lEAE. Au stade du capuchon et plus encore celui de la cloche, le marquage se fait au niveau de structures particulires prsentes dans lorgane
28. 28. 28 de lmail. Il sagit de la navelle (ou ombilic), insre sur une seule face de lEAE, du septum et du noeud de lmail (enamel knot), structure initialement associe lEAI au centre du germe dentaire (Fig. 12). Cette tape correspond la formation dun repli initial de linterface pithliomsenchymateuse (noeud de lmail primaire). Rapidement, cette structure centrale disparat et des noeuds de lmail secondaires apparaissent au sommet des cuspides en formation. Au stade tardif de la cloche, le marquage passe de lpithlium vers le msenchyme o il se restreint aux odontoblastes. Un marquage pithlial reste cependant visible au niveau de la zone de rflexion de lorgane de lmail, correspondant la zone cervicale de la couronne.]. Lvidence que le noeud de lmail joue un rle en tant que centre organisateur repose sur les donnes suivantes : la prolifration des cellules pithliales de lorgane de lmail et de la couche amloblastique se fait autour du noeud de lmail ou une certaine distance. Le marquage au BrdU (bromodsoxyuridine), marqueur des cellules en prolifration, montre que les cellules du noeud de lmail sont immunongatives, donc non
29. 29. 29 prolifratives. Le marquage suggre un largissement priphrique des marges du capuchon puis de la cloche, jusqu ce que le germe dentaire ait atteint son diamtre maximal ; les cellules non prolifratives meurent par apoptose au niveau du noeud de lmail ; cet vnement est concomitant avec la surexpression de Shh, des BMP2, BMP4, BMP7, de Fgf4 et Fgf9 donnant un marquage bien circonscrit et limit au noeud de lmail. Cest aussi au niveau du noeud de lmail quest exprim linhibiteur de kinase cycline-dpendant p21, molcule troitement corrle labsence de division cellulaire [17, 51]. La membrane basale adjacente au noeud de lmail est fortement immunomarque par un anticorps antilaminine 5 et lintgrine a6b4 [53]. La fibronectine, abondante dans la MB associe lEAI, disparat aprs la mise en place dune premire couche de prdentine, et plus encore aprs diffrenciation fonctionnelle des odontoblastes. Le collagne de type IV et les protoglycanes associs la MB disparaissent aussi ce stade. La formation transitoire de noeuds de lmail primaires puis secondaires contribue llaboration du patron morphologique de la dent en formation. La croissance latrale du germe, accompagne dune involution dans son centre, contribue linflexion de lEAI, donc bauche la morphogense cuspidienne. De surcrot, les facteurs de croissance produits par le noeud de lmail diffusent latralement et contribuent la croissance du germe et lacquisition de sa forme finale. Diffrence de prolifration :hypothse alternative ou complmentaire In vivo, ltude de la cintique de la prolifration a permis dtablir que le cycle cellulaire complet du prodontoblaste demande entre 10 et 14 heures. In vitro comme in vivo, dans la molaire embryonnaire de souris, les cellules msenchymateuses prognitrices dodontoblastes deviennent des odontoblastes postmitotiques aprs un maximum de 14-15 divisions cellulaires. La diffrenciation initiale des odontoblastes ne peut se faire quen prsence de lpithlium adamantin interne [46]. Paralllement, les pramloblastes se divisent galement, mais du fait dun dcalage fonctionnel, une division
30. 30. 30 supplmentaire se produit pour les cellules pithliales. Les cycles cellulaires se produisent jusquau jour 18 (E18), o apparaissent les premiers odontoblastes postmitotiques. Au jour 19 (E19) les premiers amloblastes postmitotiques apparaissent. Il y a donc une division cellulaire de plus. Cette dernire mitose vient amplifier la diffrence de nombre de cellules filles. Les pramloblastes se trouvant dj lextrieur de la couche odontoblastique, il en rsulte ncessairement que le nombre damloblastes est suprieur celui des odontoblastes. La diffrence de positionnement vient sajouter la diffrence de vitesse de croissance, donc au nombre de cellules par compartiment (EAI dun ct et couches externes de la papillede lautre) quelle entrane. Cela a pour consquence la formation dun pli (Fig. 13). La surface de chaque feuillet saccrot un rythme qui lui est propre, ce qui mne une diffrence de taille dans un espace limit par les tissus environnants et entrane la formation dun pli pithlial. Ce pli attire lui, ou aspire, le msenchyme embryonnaire qui lui est attach du fait des forces dadhsion des cellules la MB. La pression hydrostatique due aux protoglycanes et certains
31. 31. 31 lipides de lorgane de lmail pourrait aussi favoriser les glissements cellulaires latraux de cellule cellule et axiaux dpithlium msenchyme (Fig. 14). Que ce soit pour des raisons biologiques (gnes et facteurs molculaires) ou du fait de consquences mcaniques, cette deuxime tape conduit la morphogense de la couronne. c) Phase de cytodiffrenciation terminaledes amloblastes et odontoblastes Au cours de la troisime phase de formation de la couronne, les cellules impliques dans la synthse, la scrtion et lorganisation de la matrice extracellulaire vont acqurir leur cytodiffrenciation terminale. Devenues postmitotiques, elles vont crotre en longueur, tablir solidement des complexes de jonction, et ainsi se polariser et devenir fonctionnelles [56] (Fig. 11). Cytodiffrenciation des amloblastes et formation de lmail Larchitecture de lorgane de lmail au stade de la cloche est dcrite ci- dessous. Une membrane basale externe recouvre lpithlium adamantin externe, et le spare du sac folliculaire.
32. 32. 32 Les membranes cytoplasmiques externes des cellules de lEAE forment une surface continue, en puzzle, dprime par endroits par des anses capillaires qui ne pntrent cependant pas dans lorgane de lmail. Les capillaires sont de type fenestrs, structure favorisant les diffusions dorigine srique vers lorgane de lmail. Dans la molaire, pendant la phase de formation de lmail, les capillaires sont disposs le long de lEAE, dont ils sont spars par leur propre MB et celle qui isole lorgane de lmail. Cependant, pendant la phase de maturation de lmail, des interruptions ponctuelles peuvent laisser passer des capillaires qui pntrent dans lorgane de lmail et aboutissent selon les auteurs, au niveau soit du SR, soit du SI soit enfin au contact de la partie distale des amloblastes [57, 58]. Les cellules de lEAE sont relies la MB externe par des hmi-desmosomes et sont runies entre elles par des desmosomes et des jonctions de type communicantes (gap junctions). Le transfert de prcurseurs sopre par cette voie, le filtrage et le tri molculaire tant assur sur cette face de lEAE par le tamis macromolculaire que prsente la MB, par des processus de diffusion transmembranaire et par des vsicules dendocytose. Alors que les membranes cytoplasmiques externes forment un ensemble continu, des espaces intercellulaires larges permettent, une fois franchie la barrire externe, la diffusion de ces prcurseurs travers la gele de lmail , gel riche en acide hyaluronique et en lipides [56]. Deux voies de diffusion soffrent alors : une diffusion transcellulaire, les ions ou les acides amins passant des cellules de lEAE aux cellules du rticulum toil (RE), ces cellules tant relies par des jonctions communicantes permettant le passage de cellule cellule de molcules de petit poids molculaire (environ 2 000 Da) ; une diffusion intercellulaire de plus gros prcurseurs diffusant travers le gel riche en glycosaminoglycanes et en glycolipides de lorgane de lmail. Au niveau du SI, les espaces intercellulaires se rduisent et forment des chenaux troits entre des cellules cubodes, adjacentes les unes aux autres, runies par un systme de jonctions de type desmosomes et jonctions communicantes. Un ensemble denzymes de transfert est associ la surface des
33. 33. 33 cellules du SI. Ce sont des enzymes du type phosphatase alcaline, mais aussi des enzymes mitochondriales et lysosomales. Les cellules du SI apportent lnergie ncessaire aux transferts, sous la forme de glycogne. Outre un tri molculaire intra et intercellulaire, un clivage est effectu par ces enzymes, produisant des fragmentations de ces prcurseurs qui sont incorpors par les cellules de lEAE, devenues pramloblastes, puis amloblastes prscrteurs postmitotiques. Les amloblastes sallongent, passant dune forme ovale une forme tire. Leur taille saccrot. Leur longueur initiale de 20 m atteint 70 m, pour une largeur peu prs constante de 3-5 m. Leur systme de jonctions intercellulaire volue. Dans leur portion basale (au voisinage du SI), des jonctions communicantes et des desmosomes les relient entre elles et avec les cellules du SI. Dans leur portion apicale (au voisinage de la future jonction amlodentinaire), initialement, des desmosomes et quelques jonctions de type communicantes stablissent autour des 2 4 m de lextrmit de la cellule dont le profil va voluer (Fig. 15, 16). Aplatie dabord, la membrane cytoplasmique apicale de lamloblaste prscrteur prend un profil en dents de scie du fait dvaginations pithliales qui pntrent de quelques micromtres dans une prdentine, puis dans une dentine non minralise. Les amloblastes dits prscrteurs synthtisent dj les composants molculaires de lmail, mais ceux-ci diffusent dans une prdentine/dentine non minralise et poreuse, car ils ne sont pas retenus par une surface ferme. Ces composants semlent ceux qui sont scrts par les odontoblastes. Lensembleest impliqu dans la formation dune couche superficielle dedentine particulire : le manteau dentinaire. Les corps cellulaires des amloblastes scrteurs peuvent trs Schmatiquement tre diviss en trois parties : Un tiers basal, riche en mitochondries, contenant le (et, danscertains cas, les deux) noyaux. Cette partie de la cellule assurele transfert des prcurseurs vers les sites situs plus au centredu corps cellulaire, o soprent les synthses ; Un tiers central prsentant la priphrie des citernes durticulum endoplasmique granulaire (REG) et au centre unappareil de Golgi extrmement long, de 50 m environ, quistend jusque dans le tiers apical. Lappareil de Golgi estcompos dune structure unique, faite de cinq six sacculeslibrant, leur
34. 34. 34 priphrie, des vsicules de scrtion quimigrent vers le tiers apical et plus encore vers les prolongementsde Tomes o seffectue la scrtion. Un tiers apical o le REG sinterrompt, laissant place deslysosomes et des vsicules de scrtion. Les lysosomes contrlentla conformit molculaire des produits de scrtion etachvent la dgradation des peptides de rabsorption. La transition amloblastes prsecrteurs-amloblastes scrteursse fait graduellement. Les premires touffes dmaildposes sur une dentine qui est devenue plus compactespaississent (tuft proteins et amlognines), confluent etfinissent par former une couche initiale dmail aprismatique interne (Fig. 17, 18). La dgradation immdiate de cette couche amlaire par desenzymes de type mtalloprotases (MMP2, MMP20) entrane larabsorption des fragments molculaires, mais aussi laccumulationtransitoire de ces peptides et de structures amorphes decaractre lipidique au-dessus de la couche dmail aprismatiqueen formation. Les rsidus compriment lextrmit apicale des amloblastes et, les jonctions intercellulaires tant situes entre2 4 m plus haut, lextrmit de lamloblaste. Ces rsidus etles languettes dmail interprismatique qui commencent seformer provoquent la formation dune forme triangulaire dans la zone apicale de la cellule, le prolongement de Tomes.
35. 35. 35 Le complexe de jonction apical volue, des jonctions troites et tanches (tight junctions) venant se former. Ainsi, les cellules contrlent troitement les voies de transfert des protines de lmail en formation et leur maturation initiale. Sous ces jonctions intercellulaires apicales se situe un compartiment extracellulaire tanche. De part et dautre des prolongements de Tomes, des languettes dmail interprismatique commencent se former, puis, les logettes contenant les prolongements apicaux des amloblastes vont ultrieurement se combler, donnant naissance des prismes (mail intraprismatique). Lensemble inter- et intraprismatique qui se forme est un mail prismatique. ce stade, NBCe1, un cotransporteur du bicarbonate de sodium, est exprim au niveau de la membrane basolatrale des amloblastes scrteurs, tandis que AE2, un changeur danions, est exprim au niveau de la membrane apicale. Les prolongements de Tomes sont des structures qui prsentent deux parties. Une partie proximale est implique dans les scrtions et les rabsorptions. En son centre, on voit des granules denses (grains de Prenant). La partie apicale (ou distale) passe de faon cyclique dune forme triangulaire des structures effiles, comprimes par lmail intraprismatique en formation, crant des reliquats crass contre les parois dmail interprismatique. Des rsidus membranaires riches en cholestrol sont pris au pige de la formation de lmail prismatique et constituent des rsidus lipidiques qui, aprs dgradation, pourraient contribuer aux processus de minralisation, sans toutefois affecter la forme et le rle de vsicules matricielles Une fois lensemble de lmail prismatique mis en place, le dplacement axial et longitudinal, tire le prolongement de Tomes, qui devient rsiduel et disparat graduellement. Ce processus saccompagne de llargissement de lmail interprismatique. Quand le prolongement de Tomes a disparu, lmail produit en surface devient aprismati- que. On observe alors la formation dune couche dmail aprismatique externe. Lensemble amlaire subit des processus de maturation. Une membrane basale externe se reforme entre lmail en cours de maturation et les amloblastes postscrteurs. Dans lmail, des protases identifies comme tant du type kallikrine(KLK4) et lactivit de type enzymatique de la phaseminrale instable sur un plan thermodynamique des cristallites en cours de croissance contribuent dgrader les protines transitoires de lmail, qui sont
36. 36. 36 dsorbes de lmail en cours de maturation. Elles franchissent la nouvelle MB externe et sont internalises par les amloblastes postscrteurs. Deux types damloblastes postscrteurs ont t identifis : Des amloblastes extrmit plisse, qui sont majoritaires, Et des amloblastes extrmit mousse (ou lisse). Les amloblastes extrmit plisse prsentent un complexe de jonction tanche dans leur tiers apical. Les rsidus peptidiques issus de la dgradation de la matrice amlaire en maturation sengagent dans les replis de la membrane apicale. Des enzymes associes la membrane cytoplasmique contribuent leur internalisation. Les replis membranaires fusionnent partiellement, persistant sous la forme de petites vsicules dinternalisation. Ces vsicules sont transfres vers le tiers central o sigent des grands lysosomes, achevant la dgradation de ces protines transitoires. De nombreuses mitochondries assurent le transit entre le tiers apical et le tiers mdian. Les amloblastes extrmit mousse ne sont lis entre eux que par des desmosomes et quelques jonctions communicantes dans leur tiers basal. Lappareil de Golgi est rduit, ainsi que le REG, mais une activit de synthse et de scrtion perdure, accompagnant les transferts de calcium et de phosphate qui viennent enrichir lmail en cours de maturation. Lmail, initialement translucide et apparaissant sous la forme dun gel, devient blanc crayeux, avant de se pigmenter du fait de diffusion de pigments sanguins. Le fer de lhme srique contribue pour lessentiel cette pigmentation. Lorgane de lmail devient la papillede lmail. Le RE diminue de taille. Les espaces intercellulaires sont envahis par des cellules macrophagiques, qui contribuent liminer les rsidus cellulaires issus de lapoptose des amloblastes dont le nombre va en diminuant de moiti, et faire disparatre les dchets des molcules dsorbes. Les capillaires accentuent leur pression sur la surface externe de la papille de lmail. Les amloblastes restants font enfin fusion avec couche de lpithlium de jonction (au moins ence qui concerne lincisive). Ils constituent les lments rsiduelsde la cuticule de Nasmyth, recouvrant la surface de la couronne de dents croissance limite, structure phmre qui sera limine mcaniquement aprs ruption de la dent [56].
37. 37. 37 Cytodiffrenciation des odontoblastes Formation des dentines coronaires Les dentines coronaires incluent le manteau dentinaire et les dentines circumpulpaires. Avant lruption et la mise en fonction de la dent, il sagit de dentine primaire. Les cellules drives des crtes neurales migrent vers les bourgeons mandibulaire et maxillaire du premier arc branchial et les drivs maxillaires du bourgeon nasofrontal. La condensation se fait en regard des bourgeons dentaires de la lame dentaire. Le msenchyme dentaire puis la pulpe embryonnaire se trouvent englobs par lorgane de lmail. Lensemble passe successivement par les stades du bourgeon, puis du capuchon puis de la cloche. Les cellules drives des crtes neurales entrent en mitose pour un nombre prcis de divisions cellulaires. Elles migrent depuis la pulpe embryonnaire vers la priphrie. La dernire division cellulaire de ces prodontoblastes (la 14-15e dans la molaire de souris) conduit la formation de deux cellules filles. La cellule fille la plus distance de la membrane basale sincorpore dans la couche des cellules de Hehl, tandis que celle qui est proche de la MB va se diffrencier en odontoblaste. Les odontoblastes sont des cellules postmitotiques. Leur cytodiffrenciation terminale va les faire passer par un stade de polarisation, puis entrer dans une phase fonctionnelle scrtrice. Les cellules de la couche de Hehl peuvent ractiver leur diffrenciation et devenir des odontoblastes quand, la suite dune agression modre et lente (lsion carieuse, prparation dune cavit de restauration, mise en place dun matriau de faible cytotoxicit), elles sont appeles remplacer les odontoblastes afin dlaborer une nouvelle barrire de dfense, la dentine ractionnelle. Les odontoblastes prpolariss, cellules de type fibroblastique, sont parallles dans un premier temps la MB avec laquelle ils tablissent des contacts ponctuels. Ces cellules expriment, sur lensemble de la membrane cytoplasmique, des rcepteurs aux sucres, ainsi que le met en vidence linteraction avec laconcanavaline A (ConA). Rapidement, elles se mettent enposition perpendiculaire la MB.
38. 38. 38 Une fois leur diffrenciation bien engage, les odontoblastes expriment la desmoplakine dans le cytoplasme des prolongements cellulaires. Cette protine est associe la vimentine. Dans la portion distale des corps cellulaires, lalpha-actinine, la tropomyosine, la vinculine et lactine sont gnralement associes. Ds le stade de diffrenciation initial, mais plus encore pour la cellule diffrencie, la connexine 43 est exprime dans les sites distaux de formation de jonctions de type communicantes (gap junctions) des odontoblastes. Les odontoblastes sont des cellules cilies dans la zone supranuclaire. Une protine liant le calcium, la calbindine D28K, est prsente la base du cil Lincorporation de prcurseurs radiomarqus se fait dans le REG, passe par lappareil de Golgi puis par les vsicules de scrtion. Le contenu des vsicules est libr au ple apical des odontoblastes, dans la partie basale/proximale de la prdentine. Selon le prcurseur utilis, on a pu observer que les acides amins sont incorpors dans le RER, tandis que les sucres radiomarqus le sont au niveau de lappareil de Golgi. Les fibrilles de collagne de type I ont un diamtre accru entre la partie proximale o les fibrilles de tropocollagne natives sont scrtes et la partie distale de la prdentine. Elles servent de support aux protines non collagniques et le processus de minralisation est initi ensuite dans la zone distale de transition entre prdentine et dentine. La proline tritie hydroxyle sous la forme dhydroxyproline est un lment constitutif du collagne. Le radiomarquage apparat 30 minutes, samplifie et remplit lensemble de la prdentine en 4 6 heures. Au-del de ce temps, une bande radiomarque apparat au front de minralisation. Elle ne migre pas et reste stable en densit. Elle est graduellement recouverte par une dentine nouvellement appose, non marque, raison de 3-4 m/j. Linjection de srine tritie ou de phosphate radiomarqu, prcurseurs incorpors dans les protines phosphoryles et en particulier dans la sialophosphoprotine dentinaire, se traduit par la diffusion du prcurseur en direction du front de minralisation o lapposition se produit ds 30 minutes [68]. Ces protines sont associes aux processus de minralisation. Le vieillissement des odontoblastes les conduit une activitde synthse qui va en se rduisant. La dure de vie des odontoblastes reste un sujet ouvert. Couve,
39. 39. 39 partir de lanalyse de la forme du nuclole, en dduit que lactivit de synthse et scrtion dun odontoblaste couvre une priode allant de 2 4 ans. Selon dautres donnes, cette dure serait beaucoup plus longue, elle pourrait mme couvrir la totalit de la vie du sujet selon lespce considre. Il nen reste pas moins vrai que les odontoblastes sont disposs sur plusieurs ranges tant au commencement de lodontogense quarrivs la phase mature. En outre, et en dpit de labsence de divisions cellulaires (les odontoblastes tant des cellules postmitotiques), on peut mettre en vidence des processus dapoptose leur niveau. Il y a donc bien processus dlimination de cellules devenues incapables de produire de la dentine. Cela traduit que les odontoblastes ont une dure de vie et dactivit bien suprieure celle que Couve leur a assign. Quand ils sont totalement limins, les cellules de la couche de Hehl peuvent prendre le relais. Elles reprennent leur diffrenciation terminale et deviennent des odontoblastes de deuxime gnration capables de synthtiser et de scrter de la dentine ractionnelle. Mcanismes molculaires : gnes, facteurs de transcription, facteurs de croissance, protines et glyco-conjugus de la matrice extracellulaire En dehors du collagne de type I, composant principal de la matrice dentinaire, les odontoblastes scrteurs expriment des protines phosphoryles, en particulier la sialophosphoprotine dentinaire (DSPP) qui, aprs clivage, donne naissance la dentine sialoprotine (DSP), la dentine glycoprotine (DGP) et la dentine phosphoprotine (DPP). Ces protines ont longtemps t considres comme uniques et spcifiques de la dentine, mais elles ont depuis t aussi identifies dans los et dans des tissus non minraliss. Ces molcules font partie dune famille dfinie comme tant celle des small integrin binding ligand N- glycoproteins (SIBLING). Les autres membres de cette famille sont respectivement la dentine matrix protein 1 (DMP-1), prsente aussi dans los et dans la dentine, la bone sialoprotein (BSP), lostopontine (OPN), ainsi que la protine matricielle glycosyle et phosphoryle ou MEPE. Leur dficience entrane des dentinogenses imparfaites (DI), se traduisant par des altrations structurales et de composition minrale.
40. 40. 40 Dautres molcules sont exprimes par les odontoblastes : des protines non phosphorylestelles que lostocalcine ou lostonectine. Toutes cesprotines sont des protines de structure, mais un bon nombre savrent tre galement des molcules impliques dans lactivation de voies de signalisation. Des protoglycanes (PG) de petit poids molculaire, les small leucine-rich proteoglycans (SLRP) telles les chondrotines sulfates/dermatan sulfates (dcorine, biglycan) et des kratan sulfates (lumican, fibromoduline) sont impliqus dans les processus de minralisation, comme le dmontrent les altrations observes sur les souris dficientes en PG. Des protines telles la2HS glycoprotine et lalbumine ne sont pas synthtises par les odontoblastes, mais diffusent partir du srum sanguin et saccumulent dans la matrice de tissus minraliss. Lanalyse des fractions minralises et dminralises de la dentine met en vidence des lipides. Les deux tiers sont associs aux membranes cellulaires (prolongements odontoblastiques) et rsidus membranaires. Le tiers associ la phase minrale a une composition diffrente. Il est riche en phospholipides acides. Laltration du gne codant pour la sphyngomyline phophodiestrase entrane une forme de dysplasie dentinaire associe une ostogense imparfaite de type non collagnique. Des facteurs de croissance tels le transforming growth factor beta 1 (TGFb1), le FGF-2 et les insulin-like growth factor 1 et 2 (IGF-1 et 2) ont t identifis dans la dentine. Leurs rles sont encore mal compris. Enfin, au niveau de la dentine ainsi que des odontoblastes, on trouve des enzymes telles que des mtalloprotases (collagnases, glatinases, donc MMP-2 et MMP- 9, une stromelysine 1 [MMP-3] implique dans la dgradation de protoglycanes. On met en vidence aussi la MMP20 ou enamlysine. Lexpression de la phosphatase alcaline et celle de la phosphatase acide sont associes respectivement aux phnomnes de minralisation et aux processus de dgradation. 3. Formation de la racine et couplage lruption de la dent
41. 41. 41 A. Gaine de Hertwig : diffrenciationdes odontoblastes de la pulpe radiculaire,formation des dentines radiculaires La priode de formation de la couronne constitue un tout en soi. Les couches dmail et de dentine superficielles sont dposes et, sous lorgane de lmail, dlimitent la priphrie de la dent. La zone de rflexion de lorgane de lmail o lpithlium adamantin externe et lpithlium adamantin interne se rejoignent pour former une double couche pithliale, en gnral dpourvue de cellules des strates toiles et intermdiaires, conserve des proprits particulires en termes de prolifration et dexpression de gnes et de molcules. Ainsi, Msx-2 est exprim au stade de la cloche tardive par les cellules de lpithlium adamantin externe au niveau de la zone de rflexion. Ce mme site est riche en rcepteurs de lectines, en particulier de BSL-1 et de PNA. Dans un premier temps, les cellules de la bordure extrme de la zone de rflexion se divisent. Cette prolifration conduit la formation dune amorce de collerette au niveau de la zone cervicale. Chez lhumain, il en rsulte une division de lespace situ la base du germe en deux parties pour les molaires mandibulaires biradicules, et en trois parties pour les molaires maxillaires, qui prsentent trois racines distinctes. Ce processus amorce le temps initial de la formation de racines dit phase prruptive ou encore phase druption primaire. Cette phase initiale est dissocie de lruption Lamorce de gaine de Hertwig partir de la zone de rflexion de lorgane de lmail aboutit la formation dun double feuillet pithlial. On a alors deux
42. 42. 42 couches de cellules pithliales plus ou moins cubodes, qui vont ultrieurement perdre la continuit avec lorgane de lmail quand la phase druption proprement dite va commencer. Dans quelques cas, les cellules du stratum intermedium ou du rticulum toil peuvent tre observes, mais de faon sporadique Les cellules de la couche interne de la gaine de Hertwig ont un volume plus important que celles de la couche externe. Il sagit de la couche papillaireou pulpaire. Elles sont alignes en colonne. Des jonctions de type desmosome et communicantes les relient. Elles sont riches en phosphatase alcaline, surtout celles prsentes dans la partie apicale de la gaine attache au diaphragme , zone rtrcie qui rduit au fur et mesure lespace apical. Les cellules expriment des enzymes oxydatives telles que la lactate dshydrognase, la succinodshydrognase et la glucose-6- phosphate dshydrognase. Elles sont le sige dactivits de type hydrolases. On trouve en particulier de la phosphatase acide, au niveau des odontoblastes et de la partie attache du diaphragme. Ces cellules ont un gros noyau et peu de cytoplasme. Elles sont en continuit avec lpithlium adamantin interne (ou amloblastes). Les cellules de la couche externe sont plus fusiformes et aplaties.L aussi, le rapport nuclocytoplasmique est en faveur du noyau. Il sagit de la couche
43. 43. 43 folliculaire, car elles font face au sac folliculaire. Elles sont en continuit avec lpithlium adamantin externe. Ces cellules sont souvent cilies. Elles sont runies par des jonctions de type desmosome et des jonctions communicantes (gap junctions). Deux membranes basales, interne et externe, les isolent des deux msenchymes adjacents : celui du sac folliculaireet celui de la pulpe embryonnaire. Les cellules pithliales sont relies par des hmi-desmosomes la MB. Les cellules de la partie apicale de la gaine de Hertwig vont rester solidarises. En revanche, le phnomne druption tire la gaine au niveau cervical. Des fissures et des ruptures apparaissent dans la partie distale de la gaine et les cellules pithliales se dissocient graduellement. La formation de la racine passe par une squence dvnements. Les cellules de la gaine de Hertwig dlimitent un msenchyme pulpaire ou pulpe embryonnaire. Les cellules msenchymateuses expriment de la fibronectine, molcule qui disparat quand les odontoblastes induits se polarisent et deviennent fonctionnels. Comme dans la zone coronaire, les odontoblastes produisent une prdentine dont la partie externe se transforme graduellement en dentine dabord non minralise, puis qui se minralise. De mme, la laminine, le collagne de type IV et les cytokratines disparaissent quand la dentine radiculaire commence se former. Les cellules de lpithlium interne de la gaine de Hertwig ne se diffrencient pas en amloblastes, mais participent directement la formation de la premire couche de cment acellulaire. Ce processus seffectue sous double influence : Shh, Dlx2 et Patched 2 sont exprims par les cellules pithliales de la gaine de Hertwig, tandis que Nfic, Gli1, Patched1 et Smoothenedsont exprims par les cellules msenchymateuses. La surexpressionde TGFb1 provoque labsence de formation de racine. Lextrmit libre de la gaine de Hertwig ou diaphragme pithlial joue un rle majeur dans ces processus de cytodiffrenciation. Le diaphragme occupe une position fixe pendant toute la phase druption qui accompagne la rhizagense (formation de la racine). Cette zone est identifie aujourdhui comme une niche de cellules souches ou de cellules prognitrices. Sa prsence est dterminante pour stimuler successivement : le recrutement et la diffrenciation des odontoblastes radiculaires
44. 44. 44 la polarisation terminale de ces cellules et lacquisition de leur fonctionnalit. La rhizagense passe donc par une succession dvnements : mise en place dune prdentine donnant une dentine dabord non minralise, puis une dentine minralise. Cette tape aboutit au niveau radiculaire la formation de la couche hyaline de Hopewell-Smith, puis celle de la couche granulaire de Tomes qui constituent les dentines radiculaires priphriques. Ces couches rsultent de labsence de coalescence de calcosphrites, avec persistance despaces interglobulaires non minraliss. Formation dune dentine circumpulpaire de type fibrodentine sur les parois distales et msiales, contrastant avec une dentine de type dentine tubulaire aux ples labiaux et linguaux ; Ultrieurement, sur cette premire couche de dentine priphrique, on observe la scrtion initiale de cment, couche dite de cment intermdiaire. B. ruption Trois phases distinctes La phase dodontogense pendant laquelle se forme la couronne correspond un stade prruptif. Pendant cette phase prruptive, une trs faible migration est effectue par la dent au sein des maxillaires et de la mandibule en formation et encore trs peu minraliss. Quelques millimtres de racine sont forms, sans accompagnement druption. Le dveloppement de la racine passe ensuite par un staderuptif-prfonctionnel. La phase ruptive prfonctionnelle se poursuit jusqu ce que la dent rencontre son antagoniste. Le hamac pithlial conserve une position fixe. La racine sallonge en direction du plan docclusion, mouvement ascendant pour les dents mandibulaires, descendant pour les dents maxillaires. Seule la portion apicale de la gaine de Hertwig reste entire et fonctionnelle. Le long de la racine en cours dallongement, la partie de la gaine enveloppant la racine stire et se dchire au fur et mesure de la migration de la dent. Les reliquats de la gaine de Hertwig contribuent la formation des rsidus pithliaux de Malassez. Ils pourraient tre en continuit avec les cellules de lpithlium de jonction, au fond du sillon gingival.
45. 45. 45 Puis on atteint un stade fonctionnel. Locclusion entrane des effets dabrasion, donc la ncessit de processus de compensation au niveau de la dent. Le tout saccompagne de drive msiale de la dent et parfois de phnomnes de rotationversion-torsion. En parallle, la cmentogense permet de garder une longueur de racine mcaniquement quilibre. Cette phase fonctionnelle ruptive accompagne la dent plus tardivement. Elle est destine au maintien de la position et la double compensation de labrasion occlusale et proximale. Pendant la phase prruptive ou ruption primaire, on note un encombrement des dents temporaires et permanentes surtout dans le secteur antrieur, qui sera graduellement modifi par la croissance osseuse. Les molaires temporaires reculent tandis que les germes des dents antrieures avancent. Les germes des dents dfinitives sont en position linguale dans le secteur antrieur. Les mouvements globaux asymtriques des germes sont accompagns par la rsorption de la face msiale de la crypte et par de la formation osseuse sur la face distale. On observe, lors de la formation de la dent, quelle est entoure par le sac folliculaire et par los de la crypte. Mcanismes de lruption Les mcanismes de lruption ne sont pas entirement lucids. Il sagit dun ensemble de forces qui conduisent axialement la dent depuis sa position de dveloppement jusqusa position fonctionnelle dans le plan occlusal Quatre groupes dhypothses ont t avancs. Actuellement,seul le rle du sac folliculaire et les modifications induites au sein de lalvole osseuse sont retenus comme fonds [78]. Formation de la racine comme moteur principal de lruption La couronne slve dans los au fur et mesure de la formation de la racine. Cependant, la fixation du germe los entrane une rsorption la base de lalvole et la croissance de la racine produit des forces qui rsorbent los (prsence dostoclastes). Mais ce processus ne se traduit pas par un processus druption. La niche de cellules prognitrices identifies lapex des dents contribue la formation de la racine et au renouvellement des cellules du complexe parodontal.
46. 46. 46 La thorie du hamac fibreux situ la base de la dent nestplus retenue comme plausible. Dune part, il ne sagit pas dun ligament, mais dun effet dagrgation de protines matricielles dans lespace apical de Black, suite aux techniques de fixation histologiques ; dautre part, des dents pratiquement dpourvues de racine font leur ruption, quil sagisse de donnes exprimentales, les dents tant sectionnes chirurgicalement, ou de donnes cliniques de dents gntiquement altres racines trs brves. Pression vasculaire pulpaire La pression vasculaire au niveau de la pulpe pourrait contribuer lruption de la dent. Exprimentalement, la transsection de lincisive de rat vise labolition de la pression vasculaire qui devrait supprimer la croissance radiculaire. Elle aboutit cependant lruption du fragment distal. Certains auteurs ont prsum que les capillaires fenestrs pourraient jouer un rle dans le processus druption. Formation et maturation du ligament parodontal Un rle potentiel a t attribu au ligament alvolodentaire (LAD) : une pression hydrostatique du LAD qui peut tre lie sa vascularisation. Lhydratation des espaces intercollagniques, riches en glycosaminoglycanes prsents sous la forme dun gel, pourrait jouer un rle dans la rsilience du LAD ; une migration des fibroblastes (myofibroblastes) : des forces contractiles sont produites par ces cellules quand elles sontmises en culture sur des gels de collagne ; une maturation du collagne qui passe par le raccourcissement du collagne natif (tropocollagne) qui devient un collagne mature plus court. Le renouvellement du collagne est plus rapide dans la partie basale de la racine que dans sa portion mdiane. Ce processus est plus lent dans la zone cervicale. Toutefois, chez le rat atteint dostoptrose, le LAD est bien form, mais il ny a pas druption en labsence de rsorption osseuse. Limplantation de prcurseurs ostoclastiques restaure lruption. Aucune de ces trois hypothses de travail na abouti la comprhension des mcanismes druption. Une quatrime hypothse est aujourdhui retenue. Changements de los alvolaire lis au follicule dentaire
47. 47. 47 Ce dernier groupe dhypothses met laccent sur lenvironnement osseux de la dent. De fait, on met en vidence : linterdpendance os alvolaire et ruption dentaire ; une altration de lostolyse, lors dostoptrose par exemple, entrane un retard ou labsence druption ; lexamen de lalvole montre dans la partie suprieure Lexistence de nombreuses lacunes de Howship, dues aux ostoclastes. Dans la zone intermdiaire, un aspect lisse est observ, significatif dune phase de repos, alors qu la base de lalvole, on observe une formation trabcule ; une srie dexpriences, menes chez le chien, montre que si lon te le germe chirurgicalement, il est possible de suivre radiologiquement lruption de lalvole dsaffecte. Si lon implante dans la loge alvolaire vide de son germe une fausse dent en plastique ou en mtal, il est possible de suivre lruption de la fausse dent. Ces phnomnes se rfrent aussi lexistence du gubernaculum dentis, point dinterruption osseuse sous-muqueux et site initial druption dans la cavit buccale. Les canaux gubernaculaires sont des reliquats de la lame dentaire. Cette interruption du tissu osseux est largie par les ostoclastes et oriente lruption. Mcanismes molculaires Le facteur stimulant la formation de colonies (CSF-1) acclre lruption de molaires de rat, mais pas celui des incisives. Inversement, linjection de dexamthasone acclre lruption de lincisive, mais pas celui de la molaire. Il est donc difficile de dgager un concept clarifiant le mcanisme gnral de lruption. Les mdiateurs suivants ont t impliqus dans lruption de la dent : lEGF (qui stimule lexpression du TGFb1 et celle de linterleukine 1a [IL1a]), le rcepteur de lEGF, le colonystimulating factor-1 (CSF-1), le receptor activator for nuclear factor kappa B (RANKL), c-Fos, lostoprotgrine (OPG), lIl-1a, le TGF-b1, le parathyroid hormone-related protein (PTHrP), Cbfa1, le tumor necrosis factor alpha (TNF-a), le vascular endothelial growth factor (VEGF), la BMP-2, la secreted frizzled-related proteine 1 (SFRP-1) [82, 83].
48. 48. 48 ces molcules, il faut ajouter des enzymes (protine kinase C [PKC] et protine kinase A [PKA]), ainsi quun certain nombre de protases. Sont particulirement impliques : des MMP : MMP-8 (collagnase) et MMP-13 (action mineure) ; les disintgrines ADAMTS1, ADAMTS4, ADAMTS5, qui sont impliques dans le clivage dun protoglycane : le versican ; MT-1 MMP. Comme preuve, on a pu montrer que la souris MT1-MMP/ a des racines courtes et une ruption dentaire retarde. C. Cmentogense Diffrents types de cments Plusieurs types de cments sont observs sur la racine humaine. Leur formation respective est fonction de celle de la racine, en cours ddification ou ayant achev son dification, puis de ladaptation aux mouvements de la dent lors de la fonction masticatoire. On dcrit, depuis la partie cervicale jusqu la partie apicale: le cment acellulaire afibrillaire(CAA). Il est homogne, dpourvu de cellules et de fibres de collagne. Il forme unebande situe la jonction amlodentinaire. Sa fonction est inconnue. Il rsulte de la prcipitation spontane dostopontine et de phosphatase alcaline le cment acellulaire fibres extrinsques (CAFE). Il a entre 100 et 300 nm dpaisseur. Les fibres de Sharpey qui le constituent sont formes de collagne. Elles se prolongent au travers du LAD jusqu los alvolaire. Il ne contient pas de cellules (cmentoblastes et cmentocytes). Situ depuis la zone cervicale jusqu la moiti de la racine, il contribue lancrage de la dent ; le cment cellulaire fibres intrinsques (CCFI). Les fibres intrinsques sont scrtes par les cmentoblastes devenus des cmentocytes. Il est prsent dans la zone apicale, sur les surfaces inter-radiculaires, dans les lacunes de rsorption et dans les sites de fracture. Cest le cment de rparation et il joue un rle dadaptation aux forces qui sexercent sur la dent ; le cment acellulaire fibres intrinsques ou acellular intrinsic fiber cementum (CAFI). Il a une paisseur de 15 m environ. Sa formation est confine pendant
49. 49. 49 la rhizagense une bande de 200-300 m de longueur qui demande chez lhumain une priode de 5,8-6,7 annes. La couche initiale forme a t appele couche superficielle de dentine radiculaire , couche interne de cment , ou cment intermdiaire . Elle diffre de la couche granuleuse de Tomes et de la couche hyaline de Hopewell-Smith toutes deux couches externes du manteau dentinaire. Cest une zone riche en OPN et BSP. La squence de formation suppose dabord la minralisation de la matrice externe dentinaire, puis, classiquement, on dcrit une phase de dsorganisation de la gaine de Hertwig avec des fenestrations des couches externes et internes et le dpt de fibres de collagne la surface de la dentine. On nobserve pas de cellules. Le CAFI est situ dans la portion apicale et inter-radiculaire, il a essentiellement un rle adaptatif ; le cment mixte stratifi, cellulaire (CMSC). Il est compos de strates successives acellulaires et des cmentocytes sont inclus dans les couches cellulaires. On y dtecte la fois des fibres de collagne intrinsques et des fibres de Sharpey (extrinsques). Ce type de cment est situ dans la zone apicale et sur les surfaces radiculaires. Il sert ladaptation de la dent aux forces mcaniques continues qui sexercent sur lui, et lancrage de la dent dans son alvole osseuse. Cmentogense primaire Cette tape initiale de la cmentogense se produit pendant linitiation de la formation de la racine. Elle accompagne la phase de dsorganisation de la gaine de Hertwig. ce stade, deux groupes de travaux mettent respectivement laccent sur : le fait que les cellules pithliales (couche interne) de la gaine de Hertwig jouent un rle majeur en dposant une couche initiale de cment (ou couche cmentode) sur la couche de dentine hyaline de Hopewell-Smith. Des immunomarquages et la dtection de protines in vitro tant biochimiquementque par HIS suggrent que les cellules pithliales subissent une interconversion phnotypique et deviennent des cmentoblastes impliqus dans cette phase initiale de la cmentogense. Les cellules pithliales acquirent progressivement un phnotype conjonctif tout en scrtant des protines amlaires, des enamel-related proteins . Il ne sagit pas damlognines, mais de protines qui contiennent des domaines de type amlognine, de
50. 50. 50 lamloblastine (ou amline) et des protines cmentaires. Vient renforcer cette hypothse le fait que les cmentoblastes, aprs rupture de la gaine de Hertwig, expriment de la vimentine. Il est galement frappant de voir quavant lruption, les cytokratines sont restreintes aux cellules pithliales, sauf pour ce qui concerne les cmentoblastes associs la formation du cment acellulaire, qui continuent exprimer des cytokratines. Cela vadans le sens de diffrences phnotypiques entre les cmentoblastesimpliqus dans la formation du cment acellulaire (cmentogense primaire) et les cmentoblastes associs la formation du cment cellulaire et mixte (cmentogense secondaire) ; le concept le plus gnralement admis est que les cellules du sac folliculaire sont responsables de la formation de cment et que la cmentogense ne sopre quen labsence de cellules pithliales de la gaine de Hertwig. Les cellules pithliales de la gaine de Hertwig se dissocient. Elles laissent des interstices par o les fibroblastes du sac folliculaire sinsinuent entre les cellules pithliales et scrtent le matriel finement fibrillairequi se dpose sur la surface externe de la dentine radiculaire. Des lments collagniques puis des fibrillessalignent contre la surface dentinaire en voie de minralisation. La gaine de Hertwig disparat progressivement avec la formation/ruption de la dent. Tandis que la gaine poursuit sa dsagrgation, on observe une augmentation des composants cellulaires et fibrillaires du sac folliculaire. Les cellules du follicule dentaire forment une population htrogne. Elles se composent essentiellement de fibroblastes du ligament alvolodentaire (LAD), mais, au sein de cette population, on trouve aussi des cellules msenchymateuses prognitrices. partir dune couche unicellulaire de cellules cubodes, on voit se diffrencier des cmentoblastes. Ces derniers forment une couche pluricellulaire, contenant des cellules aplaties, avec digitations et prolongements. Elles ont entre 8 et 12 m de diamtre. Le noyau est central. Le cytoplasme est riche en ribosomes. Le rticulum endoplasmique granulaire est abondant. Les dictyosomes de lappareil de Golgi sont bien dvelopps. Parmi les organelles cellulaires, on observe des mitochondries, mais sans excs. Ces cellules produisent du collagne et des protines non collagniques. Une comparaison entre cmentoblastes et fibroblastes met en vidence les points dtaills dans le Tableau.
51. 51. 51 Une synthse des deux hypothses a t propose par Zeichner-David et al. Ils proposent que le cment acellulaire soit mis en place par des cellules drives de la gaine de Hertwig et essentiellement pendant la cmentogense primaire, tandis q