Bonjour à tous, je suis le professeur Sandrine Lorimier de l université de Reims Champagne Ardenne. Lors des cours précédents, vous avez appris

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1 Bonjour à tous, je suis le professeur Sandrine Lorimier de l université de Reims Champagne Ardenne. Lors des cours précédents, vous avez appris comment les tissus de la couronne dentaire, émail, dentine, pulpe coronaires se mettent en place dès la fin du stade de la cloche dentaire. Le cours d aujourd hui abordera la mise en place des structures qui vont permettre à la dent de se maintenir dans la cavité buccale à savoir la racine dentaire et les tissus du parodonte ou de soutien de la dent. L objectif général de ce cours est donc de vous faire comprendre par quels mécanismes tissulaire, cellulaire et moléculaire successifs, se forment les tissus radiculaires minéralisés, dentine radiculaire et cément, et les tissus parodontaux principaux, l os alvéolaire qui contient les racines dentaires et le ligament dentoalvéolaire qui relie l os alvéolaire au cément radiculaire. 1

2 Ce chapitre de l Ue spécifique Odontologie porte sur l édification des racines et la mise en place des tissus parodontaux. Voici le plan du cours tel qu il vous sera développé. Après les généralités, nous aborderons l origine et la structure de la gaine épithéliale de Hertwig, puis son rôle dans la dentinogenèse radiculaire puis dans celui de la cémentogenèse. Comme vous pouvez le constater sur cette diapositive, dans chacun de ces sous chapitres, nous localiserons, nous définirons les différentes structures impliquées et développerons les mécanismes tissulaires, cellulaires et moléculaires intervenant dans ces différents processus. Nous poursuivrons par l apexogenèse, phénomène qui parachève la formation radiculaire. Après la dentinogenèse, la cémentogenèse et l apexogenèse radiculaires, nous étudierons le devenir des cellules de la gaine épithéliale de Hertwig et leurs rôles potentiels 2

3 Parallèlement à l édification radiculaire se mettent en place les tissus parodontaux. Ainsi, nous aborderons successivement la mise en place du ligament dento-alvéolaire puis celle de l os alvéolaire avant de conclure ce cours. 3

4 Nous allons commencer par définir la radiculogenèse. La radiculogenèse, ou formation des racines ou rhizagenèse, concerne l élaboration de l organe pulpodentinaire radiculaire, en étroite relation avec la cémentogenèse. Le processus de cémentogenèse conduit à la synthèse du cément qui recouvre préférentiellement la surface des racines. 4

5 Le développement des racines ne débute qu à partir du moment où les dimensions définitives de la couronne sont acquises et que les couches d émail et de dentine ont atteint une épaisseur suffisamment importante. La formation des racines incluant leur taille, leur forme et leur nombre, est liée à la présence d un organe épithélial radiculaire particulier, la gaine épithéliale de Hertwig (Ten Cate, 1996). Le développement radiculaire se trouve sous la dépendance d interactions Cellule/Matrice impliquant les composants de cette gaine, ceux de la papille ectomésenchymateuse et de la membrane basale entourant la gaine épithéliale de Hertwig et ceux du follicule dentaire ou sac folliculaire, tissu conjonctif plus ou moins lâche entourant le germe dentaire en formation. Parallèlement à ce phénomène, s ébauche le ligament dento-alvéolaire associé à l édification de l os alvéolaire. 5

6 La GEH a pour origine la zone de réflexion. En effet, au stade de cloche dentaire, les épithélia adamantins interne et externe de l organe de l émail se rejoignent au niveau du futur collet anatomique de la dent et forment la zone de réflexion encore appelée boucle cervicale. 6

7 A gauche, sur cette diapositive, vous pouvez observer une coupe histologique d'une zone de réflexion à fort grandissement avec sa représentation schématique à droite. A ce niveau, les deux assises épithéliales, EAE et EAI réunis, ne renferment plus que de rares cellules du Réticulum étoilé et du Stratum Intermedium 7

8 Dès la fin de l amélogenèse, l activité mitotique s intensifie au niveau de la zone de réflexion ; les deux feuillets épithéliaux adamantins accolés l un à l autre s allongent en s infléchissant vers l axe central du germe. Cette prolifération cellulaire conduit à la formation d un manchon épithélial bi-stratifié qui s étire en direction apicale : c est la gaine épithéliale de Hertwig. La gaine épithéliale de Hertwig s interpose entre deux zones d ectomésenchyme : d une part, la papille ectomésenchymateuse ou papille dentaire, future pulpe radiculaire, et d autre part, la couche interne (ou «investing layer») du follicule dentaire. Ce dernier encapsule le germe dentaire dès le stade embryologique de cupule avancée. 8

9 Tout au long de sa progression apicale, cette gaine enrobe partiellement la papille dentaire. Elle ménage à son extrémité apicale sous forme de diaphragme épithélial, une ouverture circulaire qui constitue le foramen primaire et par lequel, pénètreront dans la future pulpe dentaire, des éléments vasculaires et nerveux 9

10 La gaine épithéliale de Hertwig est constituée de deux parties morphologiquement bien définies qui ne présentent pas de discontinuité visible : - le diaphragme épithélial qui délimite l orifice ou foramen primaire par lequel la papille ectomésenchymateuse communique avec le follicule dentaire, - une partie droite ou gaine épithéliale proprement dite va constituer la partie cervicale de la GEH Cette sectorisation semble correspondre à des stades fonctionnels assez précis. 10

11 Concernant la structure du diaphragme épithélial radiculaire, son extrémité est constituée de deux à trois couches de cellules relativement aplaties, une couche interne, appelés encore épithélium interne de localisation contro-pulpaire et une couche externe ou épithélium externe de localisation contro-folliculaire. 11

12 Une membrane basale circonscrit la languette épithéliale de la gaine en prenant une apparence nette et bien définie, côté pulpaire, et appelée membrane basale interne, et plus floue et bordée de fibrilles de collagène, côté folliculaire et encore nommée, membrane basale externe. Elle possède une structure et une composition classiques et très comparables à celles décrites au niveau des épithélia adamantins coronaires à savoir constituée d'une lamina lucida côté épithélial, d'une lamina densa et d'une lamina fibro-reticularis côté contropulpaire ou controfolliculaire. Collagène de type IV, fibronectine, laminine, protéoglycannes sont les composants majeurs de ces membranes basales.

13 La GEH proprement dite constitue une couche irrégulière de cellules reposant sur la paroi externe de la racine néoformée. Cette gaine débute au niveau de la limite cervicale du diaphragme, à l endroit où est observée une matrice prédentinaire constituée de matériel collagénique abondant. La gaine épithéliale proprement dite est séparée des tissus environnants (prédentine, follicule dentaire) par une membrane basale. Cette couche épithéliale bi-stratifiée présente progressivement des modifications de structure en direction coronaire. En effet, sa couche externe prolonge sur une courte distance, sa couche interne tandis que la membrane basale externe contro-folliculaire se fragmente libérant les cellules de la couche externe qui dérivent alors dans le follicule dentaire avoisinant. 13

14 Certaines cellules de la GEH, en position la plus coronaire, vont se dissocier et vont dériver dans le follicule dentaire, au sein du ligament dento-alvéolaire en formation. Elles donnent alors naissance aux débris ou restes épithéliaux de Malassez. Les autres cellules de la gaine vont mourir par apoptose ou mort cellulaire programmée ou vont être incorporées progressivement dans le cément en formation.

15 La GEH maintient son intégrité et se renouvelle grâce aux multiplications cellulaires. Elle s étend en direction apicale soulignant la future forme de la racine dentaire (Luan et coll., 2006). Une activité mitotique est mise en évidence au niveau de la gaine, particulièrement développée à l extrémité du diaphragme épithélial tandis qu elle diminue dans les zones plus coronaires de cette gaine. Les épithélia de la GEH ont une capacité de croissance limitée. Cette croissance provient d une prolifération directe des cellules épithéliales de la gaine coordonnée avec celle des cellules ectomésenchymateuses environnantes ce qui est nécessaire à l élongation radiculaire et la formation du tissu minéralisé (Cho et Garant, 2000). Il existerait ainsi un corrélation étroite entre l activité mitotique de la gaine épithéliale de Hertwig et la différenciation odontoblastique qui s opère à son contact. 15

16 Les cellules de l épithélium externe de la GEH prolifèrent activement comparativement aux cellules de l épithélium interne. Un marquage au bromodeoxyuridine qui détecte les cellules en mitose, ici représentées par les ronds rouges au niveau de la gaine épithéliale schématisée, montre une prolifération cellulaire plus importante au niveau de l épithélium externe par rapport à l épithélium interne. Il est suggéré un mouvement des cellules de la couche externe le long de la couche interne de la gaine et plusieurs auteurs pensent que les cellules de la couche externe en mitose migrent à l extrémité apicale et tournent en direction de la couche interne. Ce flux cellulaire pourrait être impliqué dans l élongation de la gaine pendant le développement radiculaire.

17 Un certain nombre de facteurs de régulation tels que des facteurs de croissance a été impliqué dans le processus d élongation de la GEH et/ou la prolifération des cellules de cette gaine. Au cours de la formation des racines, une forte expression de la BMP- 4 (ou Bone Morphogenetic Protein 4) par les cellules mésenchymateuses de la papille dentaire a été détectée à proximité de la gaine. Les BMPs sont des molécules appartenant à la superfamille des TGFb. Ils agissent par l intermédiaire de récepteurs, les BMPR-I et BMPR-II qui sont localisées sur les cellules de la GEH. Ceci suggère un rôle de la BMP-4 dans l évolution de la gaine épithéliale. En effet, la BMP-4 régulerait le développement de la racine en maintenant la prolifération des cellules de cette gaine. Enfin, il est également rapporté qu' IGF pour Insulin-like Growth Factor, agirait comme un régulateur positif de l élongation de la GEH et opère via l induction de la prolifération des cellules de cette gaine et plus particulièrement celle des cellules de la couche externe. 17

18 L un des rôles de la GEH est de transmettre les informations nécessaires à la cytodifférenciation des odontoblastes radiculaires conduisant à la dentinogenèse radiculaire Ainsi, cette dentinogenèse radiculaire s effectue selon un processus analogue à celui qui s opère au niveau coronaire à cette différence près, que l induction en retour qui se produit sur l épithélium adamantin interne au niveau coronaire, n a pas lieu sur l épithélium interne de la GEH. En conséquence, l émail ne se dépose pas. 18

19 Au niveau d'une dent en cours d édification radiculaire, la couche interne de la GEH, au niveau du diaphragme épithélial, est en contact direct avec des cellules indifférenciées situées en périphérie de la papille ectomésenchymateuse radiculaire. Elle en est séparée par la membrane basale interne. Les cellules de cette couche interne joueraient un rôle inducteur sur les cellules de la papille ectomésenchymateuse radiculaire analogue à celui de l épithélium adamantin interne de l organe de l émail sur la différenciation des odontoblastes coronaires. Aussi, le long du diaphragme épithélial, dans une direction cervicale, s opère une différenciation de ces cellules indifférenciées de la papille selon un gradient temporospatial. A savoir, les cellules dans la portion la plus apicale sont les moins différenciées, celles de la partie la plus cervicale, les plus différenciées. Les cellules pulpaires, face au tiers le plus apical du diaphragme, sont disposées irrégulièrement, à distance de la membrane basale interne et leur morphologie est similaire à celle d une cellule indifférenciée, soit de forme arrondie. Au niveau du tiers moyen du diaphragme, les cellules s allongent et s alignent contre la membrane basale interne. Elles montrent les premiers signes d une différenciation odontoblastique et terminent leur cycle de division cellulaire. Face au tiers le plus coronaire du diaphragme, les odontoblastes se polarisent et s ordonnent le long de la membrane basale avant de devenir des odontoblastes fonctionnels sécrétant la prédentine. 19

20 Le processus de différenciation des odontoblastes se fait selon différentes étapes. du préodontoblaste à l'odontoblaste post-mitotique puis en odontoblaste polarisé et enfin en odontoblaste fonctionnel. La cellule devient de plus en plus volumineuse au fur et à mesure de sa maturation. Le noyau est en situation basale, l appareil de Golgi supra-nucléaire et le RER sont développés. Une accumulation apicale des filaments d actine ainsi que des molécules associées (vinculine, taline) a été montrée au cours de la polarisation de l odontoblaste. Par ailleurs, l intégrité du cytosquelette est nécessaire à la polarisation et la différenciation de l'odontoblaste. 20

21 La membrane basale représente une interface dynamique et permet de transmettre les messages inducteurs au cytosquelette de cellules compétentes via des récepteurs membranaires spécialisées. Elle subit des modifications au cours de la différenciation des odontoblastes. Une disparition du collagène de type III, une redistribution de la fibronectine et des modifications de la répartition des GAGs sont observées. Ces modifications de la membrane basale vont ainsi permettre le transfert d informations au préodontoblaste. 21

22 Les odontoblastes fonctionnels post-mitotiques entrent dans la phase de synthèse d un dépôt de matrice prédentinaire qui, après avoir subi des modifications biochimiques rapides, se minéralise en dentine. La dentinogenèse radiculaire s effectue selon un processus quasi analogue à celui qui s opère au niveau coronaire à cette différence près, que l induction en retour qui permet la formation de l émail au niveau coronaire, n a pas lieu au niveau de l épithélium interne de la GEH et l émail ne se dépose pas. 22

23 La prédentine et la dentine nouvellement formées s agrègent à la dentine coronaire sans discontinuité visible entre les deux tissus : seule la limite apicale du dépôt d émail permet d établir une séparation corono-radiculaire, à savoir au niveau de la jonction amélo-cémentaire.

24 Il existe des différences entre dentine radiculaire et dentine coronaire notamment dans leur composition biochimique. Des niveaux d expression plus faibles d ARNm des chaînes a1 et a2 de collagène de type I ont été décrits pour les odontoblastes radiculaires comparativement à ceux exprimés par des odontoblastes coronaires. Par ailleurs, le taux de collagène de type I trimère est plus important au niveau de la dentine radiculaire. Autre différence, la dentine périphérique coronaire contient des tubules hautement ramifiés alors qu au niveau radiculaire, elle est plutôt atubulaire. C est seulement après une certaine quantité de dentine radiculaire déposée, que les tubules se forment.

25 Au niveau de la racine apparaît une première couche hautement calcifiée, homogène et non collagénique qui se forme avant l apparition du prolongement odontoblastique et constitue, sur une épaisseur de 7 à 10µm, la couche hyaline de Hopewell-Smith. Sa formation précède celle de la couche de cément acellulaire sur son versant externe et s étend donc, entre la couche la plus externe de la dentine, la couche granuleuse de Tomes, et la couche la plus interne du cément acellulaire. Elle surligne la dentine radiculaire et se localise à la jonction cémento-dentinaire des racines. 25

26 L origine et les fonctions de cette couche sont controversées. Elle serait un produit de la dentinogenèse donc des odontoblastes et non de la cémentogenèse pour certains auteurs; pour d autres, ce sont les cémentoblastes qui en seraient à l origine. Enfin, certains auteurs suggèrent qu il s agit d une couche fine constituée de protéines amélaires minéralisées qui, démontré chez la souris, sont des produits de la couche cellulaire interne de la GEH. Elle constituerait un précurseur nécessaire à la cémentogenèse au cours du développement des racines. 26

27 Sur le versant interne de la couche de Hopewell-Smith, un dépôt dentinaire hypominéralisé, d environ 10µm à 20µm d épaisseur, se forme, caractérisé par la présence d espaces interglobulaires persistants entre les calcosphérites ou nodules de calcification qui apparaissent au moment de la minéralisation dentinaire et qui ne fusionnent pas de façon uniforme. La coalescence incomplète des calcosphérites donne naissance à une dentine dite interglobulaire.cela lui donne un aspect granuleux, d où son nom de zone granuleuse ou couche granulaire de Tomes. Ensuite, fait suite à la zone granuleuse de Tomes, une dentine circumpulpaire qui se dépose au détriment du volume pulpaire, en direction centripète. Elle se caractérise par la présence de tubuli dentinaires au trajet plus rectiligne que ceux de la dentine coronaire. 27

28 Bien que plusieurs voies de signalisation et facteurs de transcription ont été impliqués dans la régulation du développement des couronnes dentaires, peu de données sont connues sur les mécanismes de régulation de la formation radiculaire mais aussi ceux intervenant dans la transition de la morphogenèse coronaire à l initiation de la formation de la racine. Pourquoi ne se forme-t-il pas d émail sur la surface radiculaire??? Pourquoi les cellules de l épithélium interne de la GEH ne se différencient pas en améloblastes??? 28

29 Il a été spéculé que certains facteurs de croissance incluant les BMPs (Bone Morphogenetic Proteins), EGF (Epidermal Growth Factor), IGF (Insulin like Growth Factor), FGF (Fibroblast Growth Factor), des facteurs de transcription (Msx1, Msx2, Runx-2, Sonic Hedgehog), des protéines de l émail (sécrétées par les cellules de la GEH), d'autres protéines comme la follistatine, l'activine A, sont liés à la croissance et/ou la différenciation des odontoblastes et des cémentoblastes et/ou à la minéralisation de la dentine et/ou du cément Aujourd'hui, la plupart des publications sont descriptives et donnent peu d informations sur le fonctionnement de ces différents facteurs. Cependant, pourquoi ne se forme-t-il pas d'émail au niveau radiculaire?

30 La compréhension de ces phénomènes passe par l'utilisation de modèles d'étude comme celui de l'incisive de souris. L'incisive de souris est une dent à croissance continue. Elle présente des caractéristiques spécifiques qui ne sont pas retrouvées dans d'autres types de dents de mammifère. Fonctionnellement et morphologiquement, l'incisive de souris est subdivisée en un analogue de la couronne dentaire, côté labial et en un analogue de la racine, côté lingual. Chaque face dentaire montre une caractéristique de différenciation typique où l'analogue coronaire est recouvert d'émail déposé par les améloblastes et l'analogue radiculaire recouvert par du cément déposé par les cémentoblastes. 30

31 Dans des incisives de souris en croissance continue, l expression des ARNms de FGF10 est constante alors que pour des dents à croissance limitée (molaires de souris ou dents humaines), FGF10 disparaît après l initiation de la formation des racines (Yokohama et coll., 2006). FGF10 jouerait donc un rôle dans le maintien d'un compartiment de cellules souches épithéliales localisé au niveau des boucles cervicales et appelé bourgeon apical. Ce dernier serait responsable du maintien de la croissance continue de l'analogue coronaire. Dans des souris knockout FGF10 pour lesquelles le gène FGF 10 a été invalidé, la morphogenèse précoce de l incisive est normale mais à des étapes plus avancées, la boucle cervicale est largement diminuée en taille et la croissance de l incisive est stoppée. En conclusion, dans des molaires de souris à croissance limitée, la disparition de FGF10 conduit à la perte de contrôle de la formation et du maintien du bourgeon apical constitué de cellules souches épithéliales et constituerait une des «clefs» moléculaires déclenchant le passage de la morphogenèse coronaire vers la formation radiculaire. FGF10 faciliterait ainsi la diversité dentaire: taille, nombre des cuspides et dirigerait la formation des dents vers une croissance continue ou non. 31

32 Un autre facteur moléculaire, de la famille des NFI joue un rôle important dans la formation des racines. Et tout particulièrement, un déficit en nfic affecte le développement des racines dentaires. Des souris déficientes en nfic possèdent des racines de molaires courtes et des défauts sévères de formation des incisives. Au cours de cette étude présentée ici, des souris normales, wild-type ou hétérozygotes (+/- pour nfic) ont été comparées à des souris déficientes en nfic (-/-). La structure et la morphologie des couronnes et des racines de 1ère (à gauche) et 2ème molaires (à droite) mandibulaire de souris wild-type et hétérozygote sont normales. Sur la coupe histologique de droite, les flèches montrent la formation de dentine radiculaire pour les souris +/+. Les souris nfic (-/-) possède une couronne normale mais pas de racine. Dans ce cas, sur la coupe histologique, nous pouvons observer une absence de dentine radiculaire et l absence de formation d os alvéolaire qui entoure habituellement une racine lorsque celle-ci est présente. Le rôle de nfic, au cours de la formation radiculaire, semble défini par sa fonction essentielle dans la prolifération des cellules odontogéniques, dans la différenciation et la survie des odontoblastes. En conclusion de cette partie, nous pouvons dire que le rôle de la gaine épithéliale de Hertwig dans la dentinogenèse radiculaire est indispensable. Cependant, la connaissance des mécanismes par lesquels elle intervient nécessitent d'être largement approfondis. 32

33 Quel est maintenant le rôle de la GEH dans la cémentogenèse?? Sur son parcours et au fur et à mesure de sa synthèse, la dentine radiculaire se voit débarrasser de la gaine épithéliale de Hertwig proprement dite qui se dissocie au niveau de sa partie la plus cervicale. La dentine radiculaire entre alors en contact avec un tissu particulier: le follicule dentaire. 33

34 Le follicule dentaire constitue une enveloppe conjonctive lâche mise en place dès le stade de la cupule et formée de condensations cellulaires de même origine embryologique que la papille ectomésenchymateuse. Dès les premiers stades d édification de la racine, le follicule dentaire englobe complètement le germe dentaire. Par coupes histologiques, trois couches distinctes sont observables au niveau de ce follicule dentaire: - une couche interne ou follicule dentaire proprement dit ou «investing layer» est directement appliquée contre l ébauche dentaire. Elle est elle-même constituée dans la région cervicale du germe, de 2 à 3 couches de cellules de forme fibroblastique axées parallèlement au germe et entre lesquelles, un fin feutrage irrégulier de fibrilles collagéniques est observé. Dans la région apicale, au niveau du foramen primaire, cette couche est en relation directe avec la papille ectomésenchymateuse. L activité mitotique y est importante. - Une couche intermédiaire qui est plus épaisse et est constituée d un tissu conjonctif lâche contenant peu d éléments cellulaires et qui est très vascularisée. - Une couche externe mince essentiellement cellulaire et largement vascularisée en contact direct avec la crypte osseuse ou l os alvéolaire en formation. Les couches 2 et 3 vont constituer les couches périfolliculaires c est-à-dire à la périphérie du follicule dentaire

35 La théorie classique sur l origine des cémentoblastes développée depuis 50 ans et largement acceptée veut que le cément soit un tissu dérivé de ce follicule dentaire. La différenciation des cémentoblastes à partir de cellules cémento-progénitrices évolue selon un gradient temporo-spatial lié étroitement à la formation de la dentine. 1er stade: Ainsi, les cellules conjonctives du follicule dentaire les plus proches de la GEH sont des cellules allongées, parallèles à la membrane basale externe (MBE), présentant de longs prolongements cytoplasmiques et des organites permanents avec de nombreux ribosomes. 2ème stade : Dès qu apparaît une fine couche de dentine minéralisée, la couche externe de la GEH, au niveau cervical, commencent à se dissocier. Ce phénomène est consécutif à une rupture localisée de la membrane basale externe de la gaine et une pénétration des prolongements des cellules du follicule dans les espaces cellulaires épithéliaux. Ces prolongements cellulaires, riches en mitochondries et microfilaments, sont orientés plus ou moins perpendiculairement à l axe de la dent, suggérant la recherche d une voie de pénétration au travers de la gaine. Ces cellules sont considérées comme des précémentoblastes. Les cellules, à proximité immédiate de la gaine, étirent des prolongements entre les cellules de la GEH et atteignent la surface radiculaire en développement, avant le dépôt de cément. Au fur et à mesure de la dentinogenèse radiculaire et de la fragmentation de la gaine épithéliale, une augmentation du nombre des fibrilles entre les fibroblastes du follicule dentaire est observée. Certaines d entre elles forment des faisceaux orientés parallèlement ou légèrement obliques par rapport à la GEH. Ce sont les premières fibres ligamentaires. 3ème stade : Les expansions cellulaires des précémentoblastes s insinuent entre les cellules épithéliales internes de la GEH et provoquent ensuite la discontinuité de la membrane basale interne (MBI) ce qui permet un contact direct des cellules mésenchymateuses sur la dentine radiculaire néoformée. 4ème stade Celle-ci semble 35

36 Il semblerait qu avant la dissociation de la GEH, les cellules de la couche interne de cette gaine synthétisent un matériel analogue à celui produit par les cellules de l épithélium adamantin interne au moment de la formation de l émail et notamment des protéines de l émail comme l améloblastine. Ce matériel se trouve directement déposer sur la dentine et participerait à la formation de la couche hyaline de Hopewell-Smith. Cette dernière pourrait alors agir sur la couche interne du follicule dentaire en exerçant un tropisme positif sur les précémentoblastes. La GEH participerait ainsi indirectement à la formation du cément et directement par la synthèse d un certain nombre de molécules qui sont retrouvées notamment dans le cément acellulaire (protéines de l émail, BSP, OPN )

37 Après la rupture de la GEH, ces groupes de cellules se localisent plus ou moins à distance de la surface radiculaire. Elles constituent ainsi les débris ou restes épithéliaux de Malassez que l'on trouvera localisés au sein du LDA. Elles peuvent se retrouver également, dans le cas de la formation du cément cellulaire, directement incluses dans la matrice minéralisée de ce dernier.

38 Les cémentoblastes sont des cellules cuboïdes présentant de fins prolongements cytoplasmiques, un cytoplasme basophile et des caractéristiques cytologiques de cellules engagées dans la synthèse protéique: Organites cellulaires nombreux, nombreuses vésicules associées à l appareil de Golgi, cytosquelette développée, lysosomes Elles ne possèdent ni tonofilaments ni jonctions intercellulaires ce qui permet de les distinguer des cellules épithéliales de la GEH. Peu à peu, ces cellules forment une couche discontinue, projetant des villosités vers la racine et déposent les premiers éléments de la matrice organique du cément au contact de la mince couche de dentine radiculaire minéralisée (couche de Hopewell-Smith), mais aussi autour des faisceaux de fibrilles ligamentaires qui s organisent. 38

39 Cette matrice organique cémentaire lorsqu'elle n'est pas encore minéralisée est appelée précément ou tissu cémentoïde. Elle est composée de substance fondamentale, de sialoprotéine osseuse, d ostéopontine, d un fin treillis de fibrilles de collagène intrinsèques sécrétées par les cémentoblastes et qui se dispose sans organisation précise, plus ou moins orienté parallèlement à la surface radiculaire. La matrice cémentaire contient également des fibres de collagène d'origine fibroblastique ou extrinsèques, orientées obliquement ou plus ou moins perpendiculairement à la surface radiculaire. Sa minéralisation va être progressive par dépôt de cristaux d hydroxyapatite. Le cément a ainsi une double origine : cémentoblastes et fibroblastes ligamentaires.

40 La limite entre la dentine et le précément est très imprécise et difficile à mettre en évidence. Au-delà de la couche granuleuse de Tomes, la zone de jonction cémentodentinaire serait soulignée par la couche hyaline de Hopewell-Smith. Quoiqu il en soit, la plupart des auteurs s accordent sur la présence d une couche initiale dite de "précément " à partir de laquelle se formera le cément proprement dit. Il est difficile de préciser où et quand débute la minéralisation du précément. Il semble que des centres initiaux de calcification au sein du précément apparaissent initialement à partir des cristaux de la dentine adjacente. Nous pourrons définir la cémentogenèse selon la vitesse de ce processus. Nous parlerons alors de cémentogenèse lente ou de cémentogenèse rapide. 40

41 Au cours des premières étapes de la cémentogenèse, processus excessivement lent, les cémentoblastes ont le temps de reculer du front de minéralisation. Les premières couches de cément, appelées cément primaire, sont donc constituées généralement de cément acellulaire. Le fort pourcentage de fibres d origine ligamentaire ou fibres extrinsèques, au sein de la matrice de ce cément primaire acellulaire l a fait qualifier de cément acellulaire fibrillaire extrinsèque. Après la formation d une mince couche de cément, ces faisceaux de fibrilles ligamentaires dont l orientation devient oblique par rapport à la surface radiculaire, sont progressivement inclus dans la matrice cémentaire sous forme de fibres de Sharpey. Les sites d insertion de ces fibres ligamentaires au cément sont minéralisés Ces fibres constituent les fibres extrinsèques de la matrice cémentaire et sont en continuité avec les fibres ligamentaires. Aussi, le rôle de ce cément acellulaire dans l ancrage de la dent à l'alvéole osseuse qui la contient, est capital. 41

42 Vous pouvez observer sur ces coupes obtenues par usure du cément acellulaire fibrillaire extrinsèque. Sur cette coupe obtenue après déminéralisation et coloration au trichrome de Masson, vous pouvez également observée du cément acellulaire fibrillaire extrinsèque avec plus particulièrement la localisation de cémentoblastes en bordure de ce cément ainsi que des fibres extrinsèques qui semblent pénétrer à l'intérieur du CAFE.

43 Au moment de l éruption de la dent dans la cavité buccale, les couches successives de cément déposées constituent le cément dit secondaire, post-éruptif visible dès la moitié apicale de la racine. Ces strates de cément sont généralement constituées de cément cellulaire. Cette cémentogenèse constitue un processus beaucoup plus rapide que celui qui entraîne la formation du cément acellulaire. Cette rapidité de formation pourrait expliquer l inclusion intra-cémentaire des cellules cémentoblastiques mais également des cellules dérivées de la GEH. Les prolongements cytoplasmiques des cémentoblastes sont incorporés dans le tissu cémentoïde puis, par minéralisation de celui-ci, sont inclus dans des canalicules cémentocytaires. Le cémentoblaste est alors adjacent au cément calcifié. Une nouvelle rangée de cémentoblastes élabore simultanément une matrice cémentoïde qui recouvre le cémentoblaste adjacent au tissu calcifié qui est alors qualifié de cémentoblaste-cémentoïde. Par minéralisation progressive de ce tissu cémentoïde, le cémentoblaste-cémentoïde est progressivement circonscrit par une lacune et devient un cémentocyte séparé d'une paroi cémentaire calcifiée par un espace péri-cémentocytaire. Le pourcentage de fibres extrinsèques incluses dans ce cément cellulaire sera moins important que dans le cément acellulaire. Les fibroblastes du ligament dentoalvéolaire synthétisent de nouvelles fibres dont la densité augmente progressivement et dont l orientation oblique devient plus ou moins perpendiculaire par rapport à la surface cémentaire. Entre ces faisceaux fibrillaires, s interposent des fibrilles intrinsèques produites par les cémentoblastes, plus ou moins parallèles à la surface radiculaire et dont le pourcentage est beaucoup plus important que celui des fibres extrinsèques d'où le nom de ce cément cellulaire fibrillaire intrinsèque. La rapidité de la cémentogenèse, à ce stade, pourrait expliquer la minéralisation souvent incomplète des fibres extrinsèques au niveau de ce type de cément 43

44 En haut à gauche de la diapositive, vous pouvez observer une coupe obtenue après usure d'un cément cellulaire fibrillaire intrinsèque. Un certain nombre de cellules que l'on va appeler les cémentocytes, sont visibles au sein de la matrice cémentaire et présentent une forme d'araignée émettant de nombreux prolongements cytoplasmiques dirigés vers le ligament dento-alvéolaire en formation.. Sur la figure, en bas de la diapositive, obtenue après une observation en microscopie électronique à balayage, vous pouvez également observer des cémentocytes qui sont emmurés dans des lacunes que l'on appelle les cémentoplastes.

45 Au niveau des zones apicales radiculaires mais également au niveau des zones de furcation radiculaire ou zone dentaire rejoignant les parties cervicales de racines d'une même dent, un cément dit stratifié mixte peut être observé et est décrit comme étant constitué de 3 couches de cément qui se répartissent de façon imprévisible : un cément cellulaire fibrillaire intrinsèque, un cément acellulaire fibrillaire intrinsèque et un cément acellulaire fibrillaire extrinsèque. Sa formation est très rapide.

46 Un autre type de cément peut être visible au niveau de la jonction amélo-cémentaire qui délimite l émail du cément radiculaire. Il peut se déposer sous forme d éperons ou ilots cémentaires recouvrant des petites zones d émail. La localisation et les aires de ce cément peuvent varier d un dent à l autre et le long de la JAC d une même dent. Il se forme après la fin de la maturation pré-éruptive de l émail et éventuellement pendant l éruption de la dent. Il ne contient ni fibrilles collagèniques ni cellules d où son nom de cément acellulaire afibrillaire. Il ne possède pas de fonction dans l attachement de la dent à l'alvéole osseuse.

47 Actuellement deux hypothèses sont émises quant à l'origine des cémentoblastes. La première hypothèse est une hypothèse classique. Les cémentoblastes seraient dérivées des cellules des crêtes neurales c'est à dire auraient une origine ectomésenchymateuse comme le follicule dentaire. La deuxième hypothèse suggére que les cémentoblastes soient issues d une transformation épithélio-mésenchymateuse des cellules épithéliales de la GEH en cémentoblastes et cémentocytes. Les cellules de la GEH participeraient alors directement à la formation du cément en sécrétant des molécules telles que du collagène de type I, de la sialoprotéine osseuse et de l ostéopontine. Les cellules de la zone périfolliculaire devenues également abondantes, ont elles, amorcé, préférentiellement leur différenciation en fibroblastes du ligament. 47

48 De nombreuses controverses subsistent quant à l origine et la contribution de certaines cellules dans la cémentogenèse. Différents facteurs moléculaires pourront agir sur la formation cémentaire et jouer sur la division, l adhésion cellulaire, la chemoattraction des cellules compétentes et leur différenciation. D autres molécules interviendront sur la formation du cément en agissant sur la minéralisation de sa matrice Par ailleurs, les mêmes populations cellulaires impliquées dans la morphogenèse coronaire, épithélium amélaire et cellules ectomésenchymateuses prennent part également à la formation radiculaire. Il n est donc pas surprenant que les mêmes molécules de régulation de la morphogenèse coronaire soient actives dans le développement de la racine et notamment certains facteurs de croissance comme TGFb, IGF, PDGF, FGF et les BMPs. Ainsi, au cours de la cémentogenèse, les BMPs, tout particulièrement, les BMPs -2, -4 et -7 favoriseraient la différenciation des cémentoblastes.

49 Certaines protéines amélaires comme l améloblastine et l amélogénine, en plus de leurs rôles dans la formation coronaire, ont été proposées comme régulateurs de la formation radiculaire. Ainsi, l améloblastine sécrétée par les améloblastes mais aussi par les cellules de la GEH pourrait jouer un rôle dans l induction de la formation du CAFE. L amélogénine régulerait la différenciation des cémentoblastes.

50 Les constituants de la membrane basale comme la laminine, le collagène de type IV, des glycoconjugués sulfatés comme l héparane sulfate, peuvent jouer un rôle dans la formation du cément en agissant comme molécules d adhésion cellulaire, d'adhésion matricielle, comme molécules chémoattractantes. Ainsi, une accumulation de protéoglycanes associée à l' ostéopontine et la sialoprotéine osseuse serait liée à l initiation de la minéralisation cémentaire et l attachement des fibres au sein du cément.

51 D autres facteurs joueront un rôle dans la cémentogenèse comme la CAP ou protéine d attachement du cément isolée initialement d une tumeur bénigne humaine. Elle posséde une homologie de structure avec certains domaines collagéniques et favorise alors la migration et l attachement des précurseurs cémentoblastiques. Enfin, certaines siblings comme l ostéopontine (OPN) et la sialoprotéine osseuse (BSP) sont des constituants fondamentaux de la matrice cémentaire pendant son développement. L OPN a été liée à la régulation de la nucléation des cristaux d hydroxyapatite et la croissance de ces derniers. La BSP agirait comme une molécule d adhésion maintenant les cellules à la surface radiculaire. Elle agirait comme un initiateur de la formation minérale le long de cette surface cémentaire. Ces deux molécules joueraient ainsi un rôle dans le recrutement et le maintien des cellules à la surface radiculaire et seraient peut-être liées au contrôle de la minéralisation le long de cette surface cémentaire.

52 L'édification de l'apex parachève le développement de la racine qui, chez l Homme, dans le cas de la 1ère molaire permanente mandibulaire par ex., s effectue jusqu à l âge de 9 à 10 ans. La fermeture de l apex se réalise lentement. Dans la denture définitive, cette opération peut exiger une durée aussi longue que celle qui est nécessaire au développement de la racine proprement dite (3 ans pour les molaires).

53 Au fur et à mesure de l'édification radiculaire, l'anneau épithélial se rétrécit progressivement, réduisant d autant le calibre du tube dentinaire de la racine ; il enrobe au passage, les éléments vasculaires et nerveux destinés à la pulpe, ménageant ainsi un ou plusieurs orifices (ou foramina).

54 Le foramen apical se constitue par des apports successifs et irréguliers de cément cellulaire alternant avec de fines couches de cément acellulaire

55 Que deviennent les cellules issues de la GEH??? A ce jour, le devenir et les rôles des cellules de la GEH ne sont pas encore établis avec certitude. Ils sont fonction essentiellement de la localisation anatomique de ces cellules mais aussi du contexte environnemental (racines en formation ou mature, tissus sain ou pathologique ). Au moins 6 d entre eux sont cités régulièrement dans la littérature mais d autres peuvent être envisagés: Ces cellules de la GEH donnent 1les Débris ou restes épithéliaux de Malassez.2 Migration au sein du ligament dento-alvéolaire 3. Mort cellulaire programmée ou apoptose 4.peuvent subir une transformation épithéliomésenchymateuse 5.Différenciation en cémentoblastes 6. Incorporation au niveau du front de minéralisation cémentaire puis dans l épaisseur du cément. Ces cellules participeraient ainsi à la formation du cément acellulaire mais aussi du cément cellulaire qui couvrent les surfaces radiculaires

56 A gauche, sur cette diapositive, vous pouvez observer sur cette coupe histologique des cellules épithéliales regroupées en îlots, en bouquets, en chapelets, localisées au sein du ligament dento-alvéolaire et situées plus ou moins à distance de la surface radiculaire. Elles constituent les débris ou restes épithéliaux de Malassez (Wentz et coll., 1950 ; Cerri et Katchburian, 2005). Lorsque les coupes histologiques sont réalisées parallèlement voire face à la surface radiculaire, les débris épithéliaux de Malassez se présentent non comme des groupements isolés de cellules mais comme un réseau cellulaire schématiquement comparable à un filet de pêche qui englobe la racine La majorité des études indiquent que ces îlots cellulaires se concentrent dans la région cervicale du ligament dento-alvéolaire et tendent à augmenter chez le sujet âgé. La présence de ces débris au niveau de cette région peut être expliquée par la persistance d une réaction inflammatoire au niveau gingival. Ainsi, la production de cytokines (TNFa, TGFa, IL-1 et -6) pourrait stimuler la prolifération des cellules épithéliales constituant les débris épithéliaux de Malassez Pour d autres auteurs, les débris épithéliaux se répartissent de façon homogène le long de la racine. Chez l Homme, les cellules issues de la rupture de la GEH persistent tout au long de la vie, au niveau du ligament dentoalvéolaire. 56

57 Les cellules issues de la GEH constituent une population cellulaire hétérogène et une variété de signaux peuvent contribuer à la différenciation fonctionnelle de ces cellules. Leurs rôles sont variés. Les débris épithéliaux de Malassez joueraient un rôle dans l induction de la formation du cément acellulaire et/ou sa sécrétion. Au cours de la formation du cément secondaire, certaines cellules de la GEH sont emmurées dans la matrice nouvellement formée dans laquelle elles pourraient influencer le phénotype des cémentocytes. Elles pourraient ainsi moduler la formation et la maturation du cément. Les cellules épithéliales pourraient subir une transformation épithéliomésenchymateuse et deviendraient des cémentoblastes fonctionnels exprimant des protéines communément associées à des cellules mésenchymateuses comme l ostéopontine (OPN), la sialoprotéine osseuse (BSP). Les débris épithéliaux de Malassez pourront dans certaines conditions inflammatoires, participer à des transformations pathologiques. En effet, ils participeraient au cours de maladies parodontales (inflammation des tissus du parodonte: gencive, ligament dento-alvéolaire, par ex.), à la migration apicale de l attache épithéliale qui permet de fixer la gencive à la surface dentaire. Leur prolifération et leur différenciation peuvent être activées par des stimuli inflammatoires ou des stimuli d origine tumorale. La prolifération des débris cellulaires a été impliquée dans la formation de kystes gingivaux par ex., les kystes correspondant à une poche fermée par une membrane distincte et se développant anormalement dans une cavité ou structure du corps. Des kystes inflammatoires tels que des kystes périapicaux appendus à l extrémité apicale de la racine, peuvent être

58 Nous allons maintenant dans ce chapitre, aborder la mise en place des tissus du parodonte ou tissus parodontaux. Elle s effectue parallèlement à l édification radiculaire à partir du moment où les dimensions définitives de la couronne sont acquises et que les couches d émail et de dentine coronaire ont atteint une épaisseur suffisamment importante. Les tissus parodontaux sont constitués de quatre éléments, le cément recouvrant la racine dentaire et dont la formation a été développée précédent, l os alvéolaire qui contient la racine dentaire, le ligament dento-alvéolaire qui permet le maintien de la dent dans son alvéole osseuse tendu entre l os et le cément. Enfin, la gencive libre située au niveau de la jonction amélo-cémentaire, limite qui sépare l émail coronaire du cément radiculaire.

59 Le ligament dento-alvéolaire ou desmodonte ou ligament parodontal proprement dit est donc un des éléments constitutifs du parodonte. C est un tissu conjonctif vascularisé, innervé et non minéralisé participant au système d'attache de la dent humaine au procès alvéolaire qui correspond au support osseux des dents temporaires puis celui des dents permanentes.

60 Le ligament dento-alvéolaire comme l os alvéolaire et le cément a une origine embryologique commune : le follicule dentaire. Son développement commence avec la formation de la racine, avant l éruption dentaire. En effet, dès le début de la formation radiculaire, des modifications apparaissent au sein du follicule dentaire: comme nous l avions décrit précédemment dans le chapitre de la cémentogenèse, certaines cellules mésenchymateuses du follicule dentaire, après la fragmentation de la gaine épithéliale de Hertwig, viennent s interposer entre ces fragments épithéliaux ; elles se polarisent et se différencient en cémentoblastes au contact de la dentine radiculaire pour former le cément. Les cellules au contact de la paroi osseuse, se différencient, elles, en ostéoblastes pour former l os alvéolaire ou en ostéoclastes pour le résorber. Enfin, d autres cellules du follicule dentaire acquièrent les caractéristiques de fibroblastes associées à une fonction sécrétoire développée, afin de donner naissance à la matrice extracellulaire du ligament dento-alvéolaire et plus particulièrement aux fibres collagéniques de ce ligament.

61 Initialement, l espace ligamentaire est occupé par un tissu conjonctif non organisé, s étendant entre le cément et l os. Ce sont les fibroblastes qui assurent la synthèse et le remodelage des structures fibrillaires collagéniques du ligament dento-alvéolaire. Très rapidement, les fibroblastes se polarisent en direction de la surface radiculaire et des surfaces osseuses alvéolaires. L apparence ultrastructurale de ces cellules est liée à leur migration dirigée et leur activité synthétique élevée (RER, appareil de golgi développés). Des protéines de la matrice extracellulaire localisées dans cet espace ligamentaire comme la protéine d attachement cémentaire spécifique ou CAP peuvent favoriser l attachement de ces fibroblastes à la surface cémentaire.

62 Le développement fibrillaire est associé à la cémentogenèse et à l'ostéogenèse de la paroi alvéolaire qui constitue la surface osseuse alvéolaire en rapport avec la racine dentaire Les fibres de collagène de type I sont les fibres les plus importantes en taille et en quantité du ligament dento-alvéolaire. Au cours de leur maturation, les structures collagéniques du ligament dentoalvéolaire sont progressivement incluses dans le cément et la paroi alvéolaire et sont appelées fibres de Sharpey. L apparition des fibres débute au niveau de la région cervicale de la racine et progresse en direction cervico-apicale parallèlement à l édification radiculaire. Les paquets de fibres du futur LDA prennent leur origine sur la surface de la dentine radiculaire nouvellement formée, en étroite relation avec les fibroblastes allongés et hautement polarisés au niveau de cette surface dentinaire. Ces fibres naissantes sont regroupées sous l action des cémentoblastes, au cours du développement initial du cément fibrillaire extrinsèque acellulaire. Un tel processus est également observé du côté osseux lié à la présence de fibroblastes ligamentaires au niveau de la paroi osseuse en formation, recouverte d ostéoblastes. 62

63 Sur cette diapositive, vous pouvez observer l'organisation et la répartition des différents faisceaux de fibres collagéniques du LDA qui vont apparaître progressivement au fur et à mesure de l édification radiculaire et de l ostéogenèse suivant alors une direction corono-radiculaire. Les fibres porteront un nom qui sera fonction de leur localisation et orientation anatomiques, les fibres transeptales et fibres dento-gingivales localisées dans la gencive par exemple et les fibres principales localisées dans l espace ligamentaire ou dento-alvéolaire, qui sont subdivisées en fibres crestales, horizontales, obliques, apicales et interradiculaires en fonction du site observé. Particulièrement, les fibres dites interardiculaires s'étirent entre le septum interradiculaire de l'os (sommet osseux situé entre deux alvéoles osseuses contenant les racines d une même dent) et la furcation radiculaire dentaire.

64 Ce sont d'abord les fibres dento-gingivales qui s'organisent, le germe dentaire étant encore dans sa loge ou crypte osseuse : de courtes fibres, peu espacées, incluses dans le cément cervical, s'assemblent en faisceaux et se dirigent en direction coronaire vers la surface osseuse. Elles sont orientées plus ou moins parallèles à l'axe longitudinal de la racine en formation.

65 Au cours de l'éruption dentaire, d autres groupes de fibres apparaissent comme le groupe des fibres dento-périostées qui prennent leur origine au même niveau cémentaire que les fibres dento-gingivales mais courent sur les crêtes alvéolaires osseuses en formation, portion coronaire de l os alvéolaire. Elles se terminent en direction plus apicale, dans le tissu conjonctif en rapport avec les surfaces osseuses périostées. Puis, les fibres gingivales transeptales s'organisent sous les fibres dentogingivales et au-dessus de la crête alvéolaire. Elles se terminent dans le cément cervical de la dent contigüe. Enfin, les fibres dento-alvéolaires ou fibres principales du ligament parodontal proprement dit s'organisent au cours de la formation radiculaire et de l'éruption dentaire. Ce sont d'abord de fines fibrilles crestales alvéolaires qui se forment, incluses dans le cément cervical et au niveau de la crête alvéolaire. Puis, la formation des fibres dento-alvéolaires, sous-jacentes aux fibres crestales alvéolaires se poursuit progressivement en direction apicale et selon un processus identique à celui des fibres crestales alvéolaires. A travers l espace ligamentaire, ces fibres forment des paquets de fibres principales du ligament, dont les portions terminales ou fibres de Sharpey s insèrent dans l os et le cément (voir l'animation adobe presenter)

66 Initialement, ce sont de petites fibrilles de collagène disposées en brosse qui émergent du cément en formation et se projettent dans l espace ligamentaire. Au niveau de la surface osseuse, seuls, de petits nombres de fibrilles de collagène irradient vers le tissu conjonctif lâche ligamentaire au sein duquel sont retrouvées des fibrilles de collagène plus ou moins orientées. Progressivement, les fibres insérées dans l os et le cément s'épaississent, s'allongent en direction de l espace ligamentaire en formation; leurs extrémités s'arborisent. Cependant, elles demeurent plus courtes du côté cémentaire que du côté osseux. Les fibres issues du cément s'allongent afin de s'unir aux fibres issues de l os alvéolaire qui viennent également à leur rencontre. Quand la dent devient fonctionnelle, à savoir, qui est en contact ou en occlusion avec ses dents antagonistes, les fibres dento-alvéolaires sont organisées, acquièrent une orientation classique que nous allons décrire un peu plus tard. Ces fibres courent de façon continue de la paroi alvéolaire à la surface cémentaire. 66

67 Orientation des fibres collagéniques évolue en fonction de la formation du ligament dento-alvéolaire Avant que la dent fasse son éruption, la crête de l'os alvéolaire est située au dessus de la jonction amélo-cémentaire et les paquets de fibres du ligament dento-alvéolaire s étirent tous obliquement de haut en bas, en direction du cément. Au cours de son éruption, la dent se déplace dans sa loge osseuse; le niveau de la crête alvéolaire coïncide ensuite avec la jonction amélo-cémentaire, et les fibres obliques deviennent horizontales.

68 Quand la dent devient fonctionnelle, en contact avec sa dent antagoniste, la crête alvéolaire est située en position apicale par rapport à la jonction amélo-cémentaire à une distance de 1 à 1,5 mm. Les fibres crestales alvéolaires deviennent de nouveau, obliques mais, de bas en haut, de l os en direction du cément. La majorité des fibres principales (les 2/3) s orientent dans une direction coronaire du cément à l os alvéolaire, formant le groupe des fibres obliques.

69 Au niveau de dents fonctionnelles, les fibres de Sharpey insèrées dans la paroi alvéolaire et le cément, sont épaisses et s orientent plus ou moins perpendiculairement à la surface osseuse et cémentaire. Cet arrangement spatial coïncide avec leur fonction d absorption des forces qui s exercent au cours de la mastication. Les fibres apicales irradient elles au niveau de l extrémité de la racine formée.

70 Parallèlement à la formation du ligament dento-alvéolaire se développe l os alvéolaire sur lequel nous allons maintenant nous attarder. Le maxillaire et la mandibule peuvent être divisés en deux compartiments: i/le procès alvéolaire qui contient les racines dentaires et ii/ le corps basal qui supporte les procès alvéolaires. Le procès alvéolaire constitue le support des dents temporaires, puis celui des dents permanentes. En effet, après la chute des dents temporaires, les dents suivantes se développent dans leur propre alvéole.

71 Le procès alvéolaire est constitué d un os cortical, d os spongieux et d un os alvéolaire proprement dit, fin, qui forme la paroi alvéolaire osseuse en rapport avec la racine dentaire qui lui fait face. Sur cette diapositive, à gauche, une coupe transversale d'une mandibule, localisée au niveau d'une molaire mandibulaire et à droite, sa représentation schématique. Ces différentes structures osseuses, paroi alvéolaire, os cortical et os spongieux y sont localisées.

72 L'ostéogenèse de l'os basal débute dès la 7ème semaine de la vie intra-utérine. Le développement de l'os alvéolaire s'effectue en continuité avec l'os basal, lorsque s'achève l'édification coronaire et que débute la formation radiculaire ou rhizagenèse. Au stade tardif d organe en cloche, les septa osseux commencent à se former et séparent les germes dentaires les uns des autres, les gardant individuellement séparés dans leur propre compartiment osseux.

73 La formation de l'os alvéolaire et du corps de la mandibule ou maxillaire résulte d'un processus d'ossification intramembranaire ou membraneuse. Au sein d'un mésenchyme lâche avec comme origine le premier arc pharyngé, la densité cellulaire et fibrillaire augmente ainsi que le nombre de vaisseaux. Dans cette condensation mésenchymateuse, les cellules prolifèrent et se différencient en ostéoprécurseurs puis ostéoblastes. Parallèlement, sont élaborés les éléments de la matrice ostéoïde incluant les fibres de collagène et qui constituent le support de la minéralisation.

74 Chez l'embryon puis le foetus, apparaissent les premiers foyers de nucléation par l'intermédiaire de vésicules matricielles qui sont issues des prolongements ostéoblastiques et concentrent le calcium sous forme cristalline. Indirectement, les ostéoblastes participent également à la minéralisation de la matrice ostéoïde à travers la synthèse d enzymes comme la phosphatase alcaline osseuse, qui contrôle la phosphorylation de phosphoprotéines, libère du phosphate inorganique participant à la minéralisation matricielle. Ainsi, ces vésicules matricielles constituent le support des premiers nodules calcifiés. Ensuite, la croissance minérale progresse sans faire appel au processus vésiculaire mais à une croissance cristalline.

75 Le premier tissu osseux formé chez l'embryon est qualifié de primaire ou tissé ou non lamellaire. Les espaces interfibrillaires sont larges, occupés par de nombreux vaisseaux et des cellules mésenchymateuses indifférenciées de forme ronde ou ovalaire qui pourront donner naissance à des cellules aux propriétés ostéoprogénitrices.

76 Ce tissu est faiblement structuré. Il se caractérise par la présence de fibrilles de collagène de diamètre irrégulier et disposées sans orientation précise.

77 Ainsi, se met en place progressivement autour du germe dentaire et entre les germes dentaires adjacents, une couche d os constitué de fines trabécules de tissu osseux embryonnaire qui délimitent des espaces occupés par des vaisseaux et des cellules mésenchymateuses.

78 Dès l apparition de contraintes fonctionnelles successives s exerçant sur l os et liées à la croissance du germe par exemple, l os tissé est rapidement et progressivement remplacé. Il participe comme support à la mise en place d un os plus mâture dit lamellaire. En conséquence, à partir de l âge adulte, et ensuite au cours de l existence, ce tissu osseux tissé peut persister mais de façon très réduite. Cet os pourra réapparaître au cours d une réparation osseuse et dans certaines conditions pathologiques aussi diverses que l ostéogenèse imparfaite.

79 L os lamellaire apparaît au cours de l ossification secondaire qui est liée à l existence de différentes contraintes fonctionnelles s exerçant sur l os (au cours de l'édification de la racine, de la croissance du germe, mouvements éruptifs de celui-ci) et est associée étroitement à un processus de remodelage osseux. Celui-ci correspond à un couplage entre une résorption ostéoclastique et une apposition ostéoblastique du tissu osseux et est caractérisé par la formation d une ligne cémentante. Cette ligne cémentante se trouve au fond de la lacune formée après la résorption osseuse et délimite l os ancien de l os nouvellement synthétisé au moment de la formation osseuse. Les remaniements amorcés au cours de l ossification secondaire se poursuivent tout au long de la croissance. Ils coexistent avec le processus d ossification primaire pendant une grande partie du développement donnant naissance à un os dit de transition ou immature. Cette transition est relativement rapide pendant les étapes tardives du développement fœtal et des 5 premières années de la vie. Puis, elle se ralentit chez le jeune adulte. Par la suite, pendant toute la vie de l individu, le tissu osseux continuera de subir des remaniements physiologiques qui lui permettront de s adapter aux conditions mécaniques auxquelles il est soumis et qui sont liés étroitement au maintien, à la maturation de la structure osseuse et au métabolisme calcique.

80 Sur cette diapositive, vous pouvez observer des OC qui sont des cellules multinucléées isolées et associées à des régions de résorption, des ostéoblastes sont alignés sur les surfaces osseuses d'os en formation et enfin,, des ostéocytes qui se laissent emmurés progressivement dans la matrice osseuse qui se minéralise. Comme nous le disions précédemment, une ligne cémentante encore appelée ligne d'inversion, au niveau du tissu minéralisé, marque la limite entre l'os nouvellement formé et l'os plus ancien.

81 L os osseux lamellaire ainsi formé, possède une structure complexe, à haute différenciation fonctionnelle, caractérisée par des couches matricielles successives de fibrilles collagéniques disposées parallèlement les unes aux autres et constituant des lamelles. Les fibrilles collagéniques sont parallèles entre elles à l intérieur d une même lamelle mais disposées dans des directions différentes à celles des fibres de lamelles adjacentes. Une unité lamellaire possède une épaisseur d environ 3 à 5 µm. Cet os lamellaire est soit compact, soit spongieux. Il constitue, au niveau du procès alvéolaire, la corticale externe (vestibulaire, linguale et palatine) ou os compact, l os spongieux central et l os bordant l alvéole osseuse appelé paroi alvéolaire.

82 Le tissu osseux compact ou cortical est constitué principalement d ostéons ou systèmes de Havers représentés par un ensemble de canaux haversiens contenant des vaisseaux sanguins, des filets nerveux mais également des cellules ostéoprogénitrices ; ces canaux vasculo-nerveux sont bordés par 4 à une vingtaine de lamelles osseuses concentriques. Vous pouvez observer une représentation schématique de coupe d os cortical avec ses différentes lamelles LC : lamelle circonférentielle LI : Lamelle interstitielle, Os : ostéon secondaire. Avec l apparition de contraintes fonctionnelles, la matrice de l os lamellaire peut contenir des fibres de collagène présentant des orientations différentes entre chaque lamelle osseuse mais identiques dans une même lamelle.

83 Le tissu osseux spongieux ou trabéculaire, lorsqu il est présent, est situé entre la corticale et l os alvéolaire proprement dit. Il est constitué d un réseau tridimensionnel de trabécules osseuses lamellaires, ramifiées et anastomosées délimitant des espaces intercommunicants. Sur cette diapositive, les trabécules sont relativement fines et rendent moins visible la structure lamellaire de cet os spongieux. Les espaces intertrabéculaires sont occupés par de la moelle jaune, riche en adipocytes, mais aussi par de la moelle rouge ou hématopoéïtique.

84 Au début du développement de l'os alvéolaire proprement dit, les travées osseuses ne sont pas clairement délimitées sur leur face folliculaire. Il n existe pas de paroi osseuse alvéolaire.

85 L alvéole est constituée de tissu immature qui ouvre ses espaces médullaires face au germe dentaire et directement, dans le follicule dentaire, futur espace ligamentaire.

86 La formation de la paroi alvéolaire est dépendante du follicule dentaire qui investit le germe dentaire pendant sa formation. Au cours de l'éruption dentaire, certaines cellules issues de ce follicule dentaire se différencient en ostéoblastes et élaborent du tissu osseux qui se dispose sur les travées d'os spongieux en insérant des éléments fibreux d origine ligamentaire, ce sont les futures fibres de Sharpey. Ces éléments fibreux confèrent à la paroi alvéolaire nouvellement constituée, l aspect histologique d os fasciculé ou os fibrillaire et participe donc, au système d attache de la dent à son alvéole osseuse.

87 La paroi alvéolaire est perforée de nombreuses ouvertures ou canaux de Volkmann à travers lesquels circulent les vaisseaux sanguins, les vaisseaux lymphatiques et fibres nerveuses, reliant ainsi les espaces de la moelle d os spongieux au ligament dentoalvéolaire. Elle est encore appelée lame cribliforme. L os alvéolaire proprement dit et la corticale se rejoignent coronairement au niveau de la crête de l os alvéolaire.

88 L'architecture de l'os alvéolaire est constamment remaniée au cours de la croissance alvéolaire jusqu'à l'édification radiculaire complète et est étroitement liée à la formation du ligament dento-alvéolaire et du cément. Par conséquent, la taille, la forme, la localisation et la fonction des dents détermineront la structure globale de l os alvéolaire proprement dit. Ensuite, tout au long de la vie de l individu, l os alvéolaire subira un remodelage permanent lui permettant de maintenir ses propriétés fonctionnelles en relation avec les fonctions masticatrices mais aussi les mouvements physiologiques mésiaux des dents

89 En résumé, sur cette diapositive, il vous est expliqué par cette représentation schématique le processus de remodelage osseux qui se produit sur la surface d un os trabéculaire. Ce processus survient à travers une activité coopérative de cellules variées formant un compartiment fonctionnel temporaire appelé unité multicellulaire basique ou unité de remodelage osseux. Le cycle de remodelage osseux commence par une activation des ostéoclastes (OC), suivie d une phase de résorption pendant laquelle ces cellules résorbent l os, formant une lacune de résorption ou lacune de Howship (1). Puis, suit la phase d inversion au cours de laquelle des cellules mononuclées (CM)(cellules proches des macrophages ou précurseurs des ostéoblastes) déposent la ligne cémentante (2); Puis, la phase de formation pendant laquelle les ostéoblastes (OB) sécrètent la matrice ostéoïde (3) qui se minéralise formant un nouvel os (4). Finalement, le cycle se termine par une phase de quiescence (5) au cours de laquelle les ostéoblastes deviennent des cellules bordantes ou meurent par apoptose ou deviennent des ostéocytes emmurés dans l os minéralisé. Les cellules bordantes pourraient persister sous forme d écran au dessus de la lacune de résorption pendant le cycle de remodelage osseux.

90 Pendant le développement de l os alvéolaire, les précurseurs osteoblastiques ont pour origine essentielle, le follicule dentaire proprement dit mais aussi le mésenchyme périfolliculaire, deux tissus dont les structure et localisation respectives avaient été précédemment décrites au cours du chapitre portant sur la cémentogenèse, Le follicule dentaire est formé essentiellement par ces deux structures. Le follicule dentaire proprement dit est aussi à l origine des cellules responsables de la synthèse du cément et du ligament dento-alvéolaire. Au sein du follicule dentaire à partir duquel se forme le ligament puis ensuite, au sein du ligament mature, des cellules souches indifférenciées sont observées et possèdent le potentiel de se différencier en ostéoblastes, cémentoblastes et fibroblastes. D autres sources cellulaires ostéoprogénitrices - comme les péricytes, les adipocytes, les cellules ostéoprogénitrices de la moelle osseuse et du périoste - doivent être également pris en compte dans la formation de cet os.

91 Le développement de la dent et celui de l os dans laquelle celle-ci se trouve insérée, sont liés étroitement à la même population de cellules mésenchymateuses intervenant dans le développement de ces deux structures. Une continuité de signaux intercellulaires impliquée dans la formation dentaire et celle de l os alvéolaire, peut expliquer pourquoi la formation de l os alvéolaire ne se fait pas chez des mutants de facteurs de transcription Msx1 et Pax-9 où le développement dentaire est arrêté à l état de bourgeon. Comme dans le cas du développement des tissus dentaires, il est établi maintenant que l expression séquentielle et coordonnée de gènes spécifiques et des protéines associées sont nécessaires à la caractérisation, la prolifération et la différenciation des cellules responsables du développement et du remodelage des tissus parodontaux et notamment celles de l os alvéolaire et du ligament dentoalvéolaire.

92 Dans le cadre de ce chapitre qui concerne les facteurs moléculaires intervenant particulièrement dans le développement osseux, nous allons nous intéresser principalement à une cellule, l'ostéoblaste qui constitue la cellule centrale dans l'édification de l'os alvéolaire et ceci à plusieurs titres. Une hétérogénéité cellulaire a été observée au sein de la lignée des ostéoblastes, suggérant qu il n existe pas qu un phénotype ostéoblastique unique (Candeliere et coll., 2001). Les ostéoblastes sont des cellules larges, cuboïdes qui forment généralement une couche simple cellulaire disposée sur toutes les surfaces périostées et endostées sur lesquelles la formation osseuse est active. Leur noyau est rond et leur cytoplasme est rempli d un appareil de Golgi et d un réticulum endoplasmique rugueux abondant nécessaires à la synthèse des éléments matriciels osseux.

93 Ces cellules ostéoblastiques possèdent une activité centrée sur le processus de formation osseuse aussi bien au moment de l'édification des structures tissulaires qu'au cours des phénomènes de remaniement osseux. Ces ostéoblastes sont impliqués également dans le processus de résorption osseuse en agissant sur la différenciation et l'activation des ostéoclastes qui sont les cellules responsables directement de la résorption osseuse.

94 Le devenir des ostéoblastes est multiple. Ces ostéoblastes sont parfois emmurés au moment de la minéralisation osseuse devenant des ostéocytes. Ils peuvent se différencier en cellules bordantes reposant sur une surface osseuse en phase de quiescence ou de repos. Enfin, ils pourront aussi mourir par apoptose ou mort cellulaire programmée

95 L ostéogenèse est caractérisée par l engagement et la prolifération de cellules ostéoprogénitrices qui, après arrêt de la multiplication cellulaire se différencient en ostéoblastes fonctionnels chargés de la synthèse et de la minéralisation de la matrice osseuse. Owen et coll., en 1990, définissent une expression séquentielle de facteurs de transcription, de gènes codant pour les marqueurs ostéogéniques, au cours du développement phénotypique des ostéoblastes. Il a permis de démontrer une expression évolutive de ces gènes lors du passage de la cellule proliférante, indifférenciée, à la cellule ostéoprogénitrice, au préostéoblaste, à l ostéoblaste puis enfin à l'ostéocyte. Parmi ces facteurs, les signaux Wnt (wingless int), Sonic Hedgehog exprimés à des étapes précoces du développement des ostéoblastes coordonnent l expression d autres facteurs de transcription intervenant dans la différenciation des ostéoblastes. Par ex, Wnt stimule Runx-2. Runx-2 (Runt-related transcription factor 2) ou cbfa1 est nécessaire à la différenciation et la fonction des ostéoblastes. Il permet de caractériser l ostéoblaste notamment par rapport à l adipocyte, cellule qui possède la même cellule mésenchymateuse indifférenciée d origine et qui elle, se caractérise par l expression d un autre facteur de transcription, PPARgamma2. Runx-2 stimule la transcription de gènes liés aux cellules ostéoblastiques comme ceux du collagène de type I, de la sialoprotéine osseuse, de l ostéocalcine,. Il a été détecté dans les cellules du follicule dentaire (FD), du ligament dento-alvéolaire et les ostéoblastes mais pas dans les ostéoclastes. L expression de Runx-2 dans le follicule dentaire suggère son implication potentiel dans la différenciation des ostéoblastes bordant l os de l espace ligamentaire. D autres facteurs de transcription comme ostérix (ou Osx), dlx (gènes homeobox divergents) jouent également un rôle important dans la différenciation de la lignée ostéoblastique et le contrôle de l ostéogenèse et ceci à des étapes précises de différenciation cellulaire ostéoblastique comme vous pouvez l observer sur le schéma. La surexpression de Msx-2 accélère l ossification membraneuse alors que son inactivation retarde la différenciation ostéoblastique. Ainsi, l engagement, la prolifération, et la différenciation des ostéoblastes nécessite l expression coordonnée du facteur de transcription majeur Runx-2 et d autres facteurs régulateurs comme Msx-2, Dlx-5 qui contrôlent l expression des gènes cibles au cours de l ossification intramembranaire. Finalement, la différenciation progressive de l ostéoblaste se caractérise par la production précoce de protéines matricielles osseuses (phosphatase alcaline osseuse (PAL), collagène de type 1; ostéopontine), ou tardive comme la sialoprotéine osseuse (BSP) et l ostéocalcine. Cette représentation schématique vous résume les différentes étapes de différenciation cellulaire ostéoblastique.

96 La régulation du développement osseux et ligamentaire est sous contrôles systémique et local. Les facteurs locaux sont opérationnels de façon paracrine et autocrine. De nombreuses cytokines, facteurs de croissance ou hormones ont des effets catabolique et/ou anabolique sur la formation osseuse notamment en régulant l expression des facteurs de transcription précédemment cités ou celle des protéines de la matrice osseuse comme le collagène de type I, l ostéocalcine. Les BMPs (2, 3, 4, et 7), le TGFb, les FGFs 1 et 2, le PDGF, les IGF1 et -2, des hormones comme l hormone parathyroidienne ou PTH, les hormones de croissance, le calcitriol (forme active de la vitamine D), constituent la liste non exhaustive des molécules régulatrices du métabolisme osseux. Par exemple, à une certaine concentration, PTH augmente l expression de Runx-2 et réduit l expression de PPARgamma par les cellules ostéoprogénitrices d où conduit ces cellules vers une différenciation ostéoblastique. Sur cette diapositive, vous pouvez observer les étapes au cours desquelles certains facteurs de croissance ou hormones peuvent agir favorablement sur la différenciation ostéoblastique.

97 D'autres facteurs peuvent réguler l'ostéogenèse et donc la différenciation des ostéoblastes. Des molécules de la matrice osseuse comme le collagène de type I, l ostéopontine peuvent moduler favorablement la différenciation des ostéoblastes. La périostine est une protéine fortement exprimée dans le follicule dentaire au cours du développement de la dent, puis au niveau du périoste et dans le LDA. Elle favorise le maintien de l intégrité du parodonte et est localisée tout particulièrement aux interfaces tissus mous/ tissus durs. Elle crée un environnement favorable à la migration et l adhésion des cellules du follicule dentaire pendant la formation du parodonte, notamment celles des fibroblastes pendant l éruption et favorise le recrutement et l attachement des ostéoblastes. Plusieurs types d interactions cellulaires ont un rôle inducteur ou permissif sur la différenciation ostéoblastique. La N-Cadhérine est impliquée dans l induction des gènes de différenciation notamment de Runx2 des ostéoblastes. Les jonctions communicantes formées par les connexines contrôlent l activité fonctionnelle des ostéoblastes. L invalidation de la connexine 43 chez la souris induit un retard d ossification. Enfin, les forces mécaniques jouent un rôle dans l ostéogenèse. L absence de charge ou de forces sur l os entraîne une diminution d expression de Runx-2 et une augmentation de PPARG se traduisant par une diminution de l ostéogenèse et une augmentation de l adipogenèse par différenciation des adipocytes.

98 Nous avions dit précédemment que les ostéoblastes agissaient plus ou moins directement sur la résorption osseuse. L ostéoprotégérine et RANKL (Receptor Activator of Nuclear factor-kappa B Ligand) sont décrits, depuis une dizaine d années, comme des facteurs essentiels à la régulation de la différenciation et de l activation des ostéoclastes et donc, de la biologie osseuse. Ils sont présents aussi bien dans le follicule dentaire que dans l os alvéolaire. Deux autres facteurs clef interviennent dans ce processus, M-CSF (macrophage-colony stimulating factor) ou CSF-1 et RANK (récepteur pour l activation du facteur de transcription NFkB). Les trois premiers facteurs sont exprimés par certaines cellules du stroma ou tissu médullaire comme les cellules de la lignée ostéoblastique, le quatrième facteur est présent à la surface des précurseurs hématopoïétiques des ostéoclastes, les promonocytes.

99 Tous les facteurs paracrines ou autocrines qui agissent sur les ostéoclastes et sur leur activité de résorption osseuse ont une action sur le système RANK-L, RANK et OPG. C'est le rapport quantitatif entre ces deux protéines solubles (RANKL et OPG), qui définit le nombre d'ostéoclastes formés et activés le long des surfaces osseuses. Sur cette diapositive, vous avez la représentation schématique de l'action du système OPG/RANK-L/RANK sur la différenciation et l'activation des ostéoclastes. L hormone parathyroïdienne ou PTH augmente la résorption osseuse en se liant à son récepteur présent sur les cellules ostéogéniques du stroma médullaire. Elle inhibe ainsi la sécrétion d'opg par ces cellules et active celle de RANK-L qui permet alors la fusion, l'activation des ostéoclastes. Au niveau de l os, la vitamine D ou la 1,25- Dihydroxycholecalciferol ou calcitriol, à dose physiologique, active la différenciation et la maturation des ostéoblastes en présence de PTH. Elle agit par l intermédiaire d un récepteur à la vitamine D (VDR) nucléaire. Elle augmente ainsi la formation osseuse à la fois par son action anabolique sur les ostéoblastes qui sécrètent la matrice osseuse mais aussi inhibe la stimulation de l'expression de RANK-L par la PTH et agit favorablement sur celle d'opg d'où inactivation des ostéoclastes. En effet, l ostéoprotégérine est une protéine soluble dont la structure est très proche de celle de RANK, le récepteur de RANKL, et qui exerce donc son effet en tant que «récepteur leurre». L ostéoprotégérine est capable de se lier à RANKL et entre en compétition avec RANK pour la liaison à RANKL, bloquant ainsi l effet inducteur de ce dernier sur la différenciation ostéoclastique. En résumé, RANK-L et l'opg sont les clés du système agoniste - antagoniste qui régule le devenir des ostéoclastes : différenciation, fusion, activation, survie et l'apoptose de ces cellules.

100 L édification de l'os alvéolaire et la mise en place du ligament dento-alvéolaire sont gouvernées par des processus complexes où interviennent des facteurs locaux et systémiques inter-dépendants, des lignées cellulaires en constant recrutement et différenciation, des contacts cellules-cellules et cellules-matrice extracellulaire. L amélioration de la compréhension de ces processus permettront de mieux appréhender les mécanismes intervenant dans la mise en place de ces deux tissus, os alvéolaire et ligament dento-alvéolaire et également de comprendre la survenue de pathologies affectant ces tissus. Cela permettra aussi d identifier à plus ou moins long terme de nouvelles cibles pour le développement de stratégies thérapeutiques dont le dentiste est demandeur.

101 En conclusion, la gaine épithéliale de Hertwig constitue l'élément central à l'édification radiculaire: dentinogenèse radiculaire et cémentogenèse. Le follicule dentaire constitue l'élément central à la mise en place des tissus parodontaux: cément, LDA, os alvéolaire. La mise en place des tissus radiculaires et parodontaux est régulée par des interactions cellules cellules et cellules matrice extracellulaire importantes auxquelles peuvent y être associés la membrane basale et un grand nombre de facteurs de régulation dont les rôles ne sont pas complètement définis.