Ontogénèse et régulation moléculaire. Professeur H Copin Histologie Embryologie Cytogénétique

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1 Ontogénèse et régulation moléculaire Professeur H Copin Histologie Embryologie Cytogénétique

2 Généralités Homme (homo-sapiens-sapiens) : dentition hétérodonte-diphyodonte Début dentition : 6 ème semaine de gestation Fin ondotogenèse : entre 18 et 25 ans par rhizagenèse et éruption des 3 èmes molaires (dents de sagesse)

3 Généralités Dents déciduales ou temporaires ou lactéales au nombre de 20 entre 6 mois et 6 ans En général éruption entre les 6 ème et 30 ème mois Ordre habituel : incisives 1 ères molaires canines 2 èmes molaires

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5 Généralités Dents définitives au nombre de 32 : 8 incisives ( 2 par hémi-mâchoire) 4 canines ( 1 par hémi-mâchoire) 8 prémolaires ( 2 par hémi-mâchoire) 12 molaires ( 3 par hémi-mâchoire) 28 premières dents entre 6 et 12 ans : 4 premières molaires vers 6 ans (dents de six ans) les 8 incisives définitives (7ans) les 4 canines et 8 prémolaires (entre 9 et 11 ans) Les 4 deuxièmes molaires (dents de 12 ans) Les 4 troisièmes molaires entre 16 et 25 ans

6

7 Phylogénèse Dents n existent que chez les vertébrés Evolution parallèle à celle des crêtes neurales qui jouent un rôle majeur dans leur développement Dérive des odontes des vertébrés inférieurs

8

9 Evolution Les premières véritables dents, qui sont apparues en même temps que les mâchoires, étaient toutes de forme simple et homogène : la dentition était dite homodonte Plusieurs cycles de remplacement ce succédaient : polyphyodontie

10 Evolution Par la suite le nombre de dents a été réduit et des modifications de forme a permis l émergence d incisives, canines et molaire dentition hétérodonte Le nombre de cycles de remplacement s est réduit passant à une : diphyodontie voire même à la monophyodontie

11 Les trois feuillets (3 ème semaine) Ectoblaste Mésoblaste intra embryonnaire Entoblaste

12 Crêtes neurales Délimitation

13

14 Dans la région céphalique, les cellules des crêtes neurales migrent et se mêlent au cellules du mésoblaste-intra-embryonnaire pour former l ectomésenchyme

15 stomodeum Embryon délimité

16 FACE

17 Les dents dans l espèce humaine Trois portions : - couronne (ivoire revêtu d émail), - la racine (ivoire ou dentine revêtue de cément contenant la chambre pulpaire, - le collet (gencive entoure la dent à ce niveau) La racine est située dans l alvéole dentaire entourée du périodonte 8 incisives 4 canines 10 (8) molaires 32 dents chez l adulte et 20 chez l enfant

18 Développement des dents 1 Formation de la lame dentaire

19 6 ème semaine ectoblaste de la cavité buccale prolifère niveau mâchoires supérieure (maxillaire) et inférieure (mandibule) lame dentaire

20 Ectoblaste buccal Cellules de Lame dentaire : épaississement de l ectoderme (ou ectoblaste) buccal : 4 ou 5 assises cellulaires L ectomésenchyme

21 Développement des dents 2 Formation du bourgeon dentaire

22 Développement des dents La lame dentaire s invagine dans l ectomésenchyme sous-jacent qui se condense en périphérie.

23 8 ème semaine lame dentaire donne les 10 bourgeons des dents de laits par maxillaire 20 ème semaine : apparaissent les 16 germes de la denture définitive par maxillaire

24 A partir de la lame dentaire les bourgeons dentaires pénètrent dans le mésoblaste : 10 bourgeons des dents de lait par mâchoire : d abord les bourgeons des incisives et des canines temporaires puis des molaires temporaires 2 ème et 3 ème mois bourgeons des dents définitives : - à partir du bourgeons de chaque dent temporaire sur versant lingual - à partir extension distale de la lame dentaire (molaires permanentes)

25 Développement des dents 3 Formation de la cupule dentaire

26 Stade de cupule dentaire : face profonde de chaque bourgeon se déprime colonisé par du mésoblaste vascularisé pour former la papille. La cupule comporte la gelée de l émail entre épithéliums dentaires externe et interne. Le mésoblaste autour forme le sac dentaire

27 Développement des dents 4 Formation de la cloche dentaire

28 L ébauche dentaire prend la forme d une cloche qui se détache de l ectoblaste. Les cellules mésoblastique au contact de l épithélium dentaire interne se différencient en odontoblastes

29 Les odontoblastes élaborent la prédentine qui se calcifie pour former la dentine ou l ivoire. Les odontoblastes sont refoulés vers le centre de la papille, mais laissent des prolongements dans la prédentine : les fibres de Tomes. Au cente de la papille : la pulpe dentaire L épithélium Interne, les Adamantoblastes forment l émail sous la forme de long cristaux à la surface de l ivoire. La forme de la jonction émail-ivoire forme de la dent

30 L émail est déposé d abord au niveau de l apex puis le dépôt progresse vers le collet (continu sur la couronne). Épaississement par de nouvelles couches. Les adamantoblastes sont refoulés vers l épithélium dentaire externe. A son contact ils dégénèrent (fine membrane : la cuticule dentaire). La cuticule sera éliminée progressivement après l éruption dentaire.

31 Développement des dents 5 Formation de la racine dentaire

32 La zone d accolement des épithéliums interne et externe définit le collet et forme un repli qui s enfonce dans le mésoblaste : la gaine épithéliale de la racine La formation de la racine débute à la fin de la formation de la couronne

33 Les cellules mésoblastiques de la papille se différencient à son contact en odontoblastes qui produisent de la prédentine ivoire en continuité avec l ivoire de la couronne. Les cellules mésoblastiques du sac dentaire se différencient en cémentoblastes qui élaborent le cément

34 Développement des dents 6 Éruption dentaire

35 Éruption dentaire Le développement a lieu dans la mâchoire Déplacement à travers l os : résorption osseuse dans le sens de l éruption et dépôt osseux dans le fond des alvéoles nécessitant une action coordonnée des ostéoclastes et ostéoblastes Déplacement à travers les gencives

36 Le dépôt d ivoire réduit la papille à un canal contenant un tissu conjonctivo-vasculo-nerveux. Le tissu mésoblastique autour du cément est à l origine du ligament péri-dontique.

37 Patron dentaire

38 Patron dentaire Série méristique : incisives, canines, molaires (formes différentes) Différences morphologiques : Quantitatives Gradient de taille Gradient de forme Explique le patron dentaire (distribution spatiale caractéristique des différentes dents)

39 Deux théories du patron dentaire Théorie des gradients : Existence champ morphogénétique (morphogène dont la concentration varie en s éloignant de son point d émission) Développement chaque dent en fonction position Théorie clonale : Existence de trois clones cellulaires incisives, canines, molaires (prédestinations différentes)

40 Régulation moléculaire

41 Régulation moléculaire Mécanisme clé : interaction entre l épithélium (ectoblaste de la cavité buccale) et l ectomésenchyme (population cellulaire hétérogène : mésoblastiques intra embryonnaires et dérivées des crêtes neurales) Dépend de facteurs liés à la dent ellemême mais aussi des autres régions de la tête (facteurs diffusibles, facteurs de transcription)

42 Régulation moléculaire Trois phénomènes essentiels : Croissances différentielles des territoires de la dent Migration des cellules les constituant Apoptose (mort cellulaire génétiquement contrôlée) Expression séquentielle de molécules : Les champs d expression se chevauchent champs odontogénétique différents A un stade donné de la dent : Zone avec une activité mitotique intense Zone avec une prolifération cellulaire moindre ou nulle Zone apoptotique

43 Régulation moléculaire La régulation porte sur l interaction épithélium / ectomésenchyme : Activité mitotique Différenciation Apoptose Quels sont les gènes et les molécules impliqués?

44 Régulation moléculaire Facteurs de transcription ADN Oncogènes (proto-oncogènes) contrôle des mitoses Facteurs de croissance division, migration et différenciation Protéines matricielles de la MEC division, migration, adhésion et différenciation

45 Facteurs de transcription Gènes Msx (Muscle segment homeobox) : 1 à 3 Msx-1 et Msx-2 histomorphogénèse dentaire et cytodifférenciation Mutation de Msx-1 humain agénésie 2 ème prémolaire et 3 ème molaire Gènes Dlx (Distal-less homeobox) : 1 à 6 Dlx-1 et Dlx-2 dans le processus maxillaire et mandibulaire Gènes Pitx (Pituitary homeobox) : 1 à 3 Pitx-2 épithélium odontogène Gènes Pax : 1 à 9 Pax-9 dans le mésenchyme dès les premiers stades Gènes Barx : 1 et 2 Barx-1 que dans la partie postérieure du premier arc branchial (mésenchyme des molaires) Gènes Lef-1(Lymphoid enhancer-binding factor-1)

46 Stimulation de la prolifération cellulaire Msx-1 (cellules mésenchymateuses) Facteurs de croissances (TGF, EGF, FGF) Hormone de croissance : GH Syndécane et ténascine

47 Facteurs favorisant la migration cellulaire Facteurs de croissance Laminine Ténascine Fibronectine

48 Apoptose Favorisée par le facteur de croissance BMP-4 Inhibée par les FGFs et l EGF

49 Facteurs favorisant l adhésion cellulaire Laminine et ténascine Syndécane, fibronectine et cadhérine

50 6 ème semaine Ectoblaste buccal -Syndécane (proéoglycanne) : exprimé dans l ectoblaste et le mésenchyme -EGF (facteur de croissance épidermique), FGF 8, NGF (facteur de croissance nerveuse), son récepteur TrkA, BMP4 : dans l ectoblaste -Six facteurs de transcription sont exprimés : Lef-1 et Tcf-1 (à domaine High Mobility Group) Msx-1, Msx-2, Pitx-2 et Pax-9 (gènes homéotiques) : Pitx-2, Lef-1 et Msx-2 dans territoires présomptifs de l épithélium Msx-1 et Pax-9, dans l ectomésenchyme Cellules de Ectomésenchyme Barx-1 dans le mésenchyme entourant la région molaire

51 - Le syndécane dans l épithélium et le mésenchyme -La ténascine, capable de se lier au syndécane apparait dans le mésenchyme condensation dans le mésenchyme - dans les cellules épithéliales du bourgeon : EGF et son récepteur - Le TGF bêta-1 présent dans le bourgeon précoce puis dans l ectomésenchyme condensé : régule la prolifération cellulaire et l expression de la ténascine et du syndécane condensation du mésenchyme 2 ème 3 ème mois Fibronectine et collagène de type III dans le mésenchyme -L expression de Lef-1 passe de l épithélium dans le mésenchyme Complémentarité d action entre les gènes homéotiques Dlx-1, Pax-9 et Msx-1 exprimés dans l ectomésenchyme condensé et les gènes à homéodomaines Dlx- 2, Msx-2 et Pitx-2 exprimés dans l épithélium

52 Plusieurs composants de la MEC localisés dans la papille : ténascine, fibronectine, laminine et syndécane Un certain nombre de facteurs de croissance dans les deux composants dentaires et des récepteurs à l EGF : NGF dans l épithélium dentaire et certaines région de la papille; Le TGF bêta-1 présent dans la gelée de l émail : régule la prolifération cellulaire et l expression de la ténascine et du syndécane

53 La membrane basale est probablement nécessaire à la différenciation en odontoblastes. En Microscopie électronique du matériel fibrillaire et granulaire est orienté perpendiculairement à cette basale. La basale produite par l épithélium et le mésenchyme est composée de laminine, nidogène/entactine et collagène IV ainsi que de fibronectine et ténascine Lors de la différenciation ontoblastique : la quantité de ténascine et de fibronectine augmente dans les fibrilles d ancrage de la basale expression transitoire du proto-oncogène c-fos Msx-1, Msx-2, Dlx-1 et Dlx-2 exprimés pendant la différenciation Barx-1 sous-régulé

54 En sécrétant la prédentine les odontoblastes induisent la différenciation améloblastique Dlx-1 et Dlx-2 sont exprimés durant la différenciation améloblastique tandis que Pitx-2 est sous-régulé

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