Aspect morphologique et régulation de l odontogénèse

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1 Aspect morphologique et régulation de l odontogénèse I - Mise en place de l épithélium odontogène La future cavité buccale ou stomodéum correspond à l espace créé entre l ébauche cardiaque et l extrémité céphalique. Etapes successives : 1 - Il y a prolifération des masses cellulaires latérales du 1 er arc dans la zone distale (antérieur), puis dédoublement de ce 1 er arc menant à la formation dans sa partie supérieure du procès maxillaire et dans sa partie inférieure du procès mandibulaire. 2 - On observe dans la partie supérieure du procès mandibulaire et sur la partie inférieure du procès maxillaire le développement d un épithélium DIFFERENT de l épithélium oral : c est l épithélium odontogènes. 3 - La partie antérieure du bourgeon céphalique va proliférer pour donner un bourgeon nasal. 4 - Sur la partie inférieure du bourgeon nasal apparaissent 2 epithelia odontogènes. 5 - Formation d un épithélium odontogènes (EO) continue par la fusion des différents épithélias. En résumé, l'eo maxillaire est formé par la fusion de 4 épithélias : 2 venant du procès maxillaire 2 venant du bourgeon nasal. Au niveau mandibulaire, c est la jonction des 2 épithélia odontogène émanant de la partie supérieure du procès mandibulaire qui donne l épithélium odontogène mandibulaire Chez un embryon humain de 7 semaines on peut voir les procès maxillaire et mandibulaire ainsi que le procès nasal que nous venons de mettre en place. 1

2 Il est à noter que certaines pathologies importantes telles les fentes palatines ainsi que les fentes labiales encore appelées bec de lièvre ont pour origine un problème de fusion entre le procès maxillaire et le procès nasal. Des pathologies plus bénignes comme les agénésies dentaires proviennent également d une défaillance dans les phénomènes de fusion des procès maxillaire et nasal. A - Situation anatomique En COUPE FRONTALE sur la partie gauche de la diapositive l épithélium odontogènes apparait comme un épaississement de l épithélial oral En COUPE HORIZONTALE, sur la partie centrale de la diapositive il se présente comme une lame continue en forme de fer à cheval au sien de la cavité orale tapissée par l épithélium oral. Cet épithélium odontogènes préfigure la future arcade dentaire. En COUPE FRONTALE, cet épaississement épithélial va proliférer et s'enfoncer dans l'ectomésenchyme sous-jacent. On observe ensuite un dédoublement de cet épaississement épithélial qui mène à la formation de deux lames épithéliales continues : la lame vestibulaire et la lame dentaire. La LAME VESTIBULAIRE sera à l'origine du futur vestibule buccal. Le vestibule buccal est l'espace compris entre la joue et l'arcade dentaire (partie droite de la diapositive) 2

3 Pour sa part, la LAME DENTAIRE sera à l origine des futures arcades dentaires maxillaire et mandibulaire. C est à partir de cette lame dentaire que vont se développer les placodes dentaires à l origine des futurs germes dentaires qui donneront les dents temporaires encore appelées dents déciduales ou lactéales. Ces placodes dentaires sont au nombre de 10 par arcade dentaire et apparaissent comme de petits renflements appendus à la lame dentaire par un cordon épithélial appelé lame dentaire primaire. Il est à noter également que c est à partir de cette lame dentaire primaire que va se développer la lame dentaire secondaire à l'origine des 16 dents définitives par arcade. Chaque placode dentaire évoluera de façon similaire en subissant différentes transformations morphologiques qui vous sont représentées de façon schématique sur le volet droit de cette diapositive. B - Evolution De façon didactique, ces modifications morphologiques sont habituellement décrites sous forme de 3 stades : Le stade de Bourgeon Le stade de Cupule Le stade de Cloche. 1 - Evolution histologique de l épithélium odontogène Sur une COUPE FRONTALE, vous pouvez distinguer latéralement au niveau des flèches noires, l épithélium oral ou buccal constitué de 2 à 3 strates cellulaires. Plus au centre, au niveau de la flèche rouge, on peut noter la présence de l épithélium odontogène qui se distingue histologiquement de cet épithélium oral par l augmentation de strates cellulaires. 3

4 L épithélium odontogène apparaît donc comme un épaississement de l épithélial oral. Vous pouvez noter également dès maintenant qu il existe face à cet épithélium odontogène, une densification cellulaire au niveau du tissu ecto-mésenchymateux ce qui vous a été matérialisé par une ligne discontinue rouge. 2 - Evolution de la lame vestibulaire Dans un second temps, toujours en COUPE FRONTALE, cet épithélium odontogène va proliférer et s'enfoncer dans le mésenchyme ou plutôt comme nous le verrons ultérieurement dans l'ectomésenchyme sous jacent. On observe ensuite un dédoublement de cet épaississement épithélial qui mène à la formation de deux lames épithéliales continues : La lame vestibulaire indiquée par une flèche rouge La lame dentaire indiquée par une flèche bleue Les cellules de la lame vestibulaire subiront un phénomène d apoptose qui se traduira par la formation d un sillon, le sillon vestibulaire, à l'origine du futur vestibule buccal. Le vestibule buccal est l'espace compris entre la joue et l'arcade dentaire. 4

5 C - Stades d évolution de la lame dentaire primaire La lame dentaire qui est continue et qui préfigure les futures arcades dentaires va subir un phénomène de régionalisation puis de segmentation se traduisant par la formation de placodes dentaires à l origine chacune d un germe dentaire temporaire. Chacune de ces placodes évoluera d une façon identique histologiquement quelle que soit sa localisation sur cette lame dentaire jusqu au STADE CLOCHE. Trois stades sont habituellement et arbitrairement décrit : Le stade de Bourgeon Le stade de Cupule Le stade de Cloche. A chacun de ces stades, une description de la parte épithéliale, de la partie ecto-mésenchymateuse et de la partie périphérique englobant le germe dentaire en formation sera faite. 1 - Stade bourgeon a. Partie épithéliale Elle se présente sous la forme d un cylindre qui s'enfonce dans l ectomésenchyme. En coupe, de l extérieur vers l intérieur, on peut reconnaître différentes structures histologiques : Membrane basale Cellules basales Cellules de remplissage A la fin du stade de bourgeon, il peut être distingué dans la partie apicale de ce cylindre épithélial (rond vert sur le schéma), une zone particulière constituant le Nœud de l' Primaire (NEP). 5

6 Ce NEP joue un rôle analogue à la crête apicale ectodermique dans le développement du membre. Il est constitué d un petit nombre de cellules ne présentant aucune différence morphologique mais on peut, grâce à des techniques d'hybridation in situ, mettre en évidence des molécules de signalisation et des facteurs de transcription qui ne sont pas exprimées par les autres cellules épithéliales. b. Partie ecto-mésenchymateuse Les cellules ecto-mésenchymateuses sont en périphérie des cellules épithéliales. A ce stade, elles ne présentent aucune caractéristique histologique si ce n est la faible matrice extracellulaire se traduisant par une forte densité cellulaire ecto-mésenchymateuse. c. Partie périphérique Au stade de bourgeon, elle ne se distingue pas vraiment de la partie ecto-mésenchymateuse. 2 - Stade cupule On peut subdiviser ce stade en deux stades : Le stade de cupule jeune Le stade de cupule âgée Ce stade est caractérisé par un évasement de la partie épithéliale. En effet, la prolifération épithéliale progresse et rencontre cette densité cellulaire ectomésenchymateuse qu elle va contourner en prenant la forme d une cupule. a. Partie épithéliale CUPULE JEUNE A partir de ce stade, la masse épithéliale prend le nom d'organe de l émail. Elle est constituée de différentes strates cellulaires. De l extérieur vers l intérieur : LA STRATE CELLULAIRE EXTERNE : Elle est constituée d une seule couche cellulaire qui tapisse toute la partie épithéliale de la cupule et est appelée Epithélium Dentaire Externe (EDE) 6

7 Sous cet épithélium externe, des cellules constituant la masse épithéliale de la cupule et qui sont des CELLULES DE REMPLISSAGE sans dénomination particulière à ce stade. LA STRATE CELLULAIRE INTERNE : Elle est constituée d une seule couche cellulaire qui tapisse toute la partie épithéliale de la cupule sur sa surface interne regardant les cellules ecto-mésenchymateuses. Elle est appelée Epithélium Dentaire Interne (EDI). EDE et EDI sont séparés des cellules ecto-mésenchymateuses par une membrane basale (MB) Le NEP est toujours présent!!!!! b. Partie ecto-mésenchymateuse Au sein de la densité cellulaire regardant l'edi, il y a apparition d'une VASCULARISATION sans organisation particulière c. Partie périphérique Une organisation cellulaire périphérique se forme qui créé une nouvelle entité : le sac folliculaire (SF). Il commence à s'individualiser sous forme de strates cellulaires relativement inorganisées. a. Partie épithéliale CUPULE AGEE 7

8 On note : La disparition du NEP!!!!!! Une modification morphologique des cellules de remplissage. Ces cellules expriment des glycoaminoglycans fortement hydrophiles. Ceci va provoquer une entrée hydrique et les cellules vont se dissocier et prendre une forme étoilée restant unies simplement par des desmosomes. Ces cellules de remplissage prennent alors le nom de réticulum étoilé (RE). Les cellules de l Epithélium Dentaire Interne faisant face à l ectomésenchyme s allongent et prennent une morphologie caractéristique. Donc en coupe et de l'extérieur vers l'intérieur, l organe de l émail constituant la partie épithéliale du futur germe dentaire sera formé de : Epithélium Dentaire Externe (EDE) Réticulum Etoilé (RE) Epithélium Dentaire Interne (EDI) b. Partie ecto-mésenchymateuse Elle prend le nom de papille ecto-mésenchymateuse. La VASCULARISATION est beaucoup plus organisée et il y a un début D'INNERVATION. c. Partie périphérique Le SF s'organise en strates cellulaires. 3 - Stade de cloche a. Partie épithéliale 8

9 Une 4 ème couche cellulaire appelée «stratum intermédium» s'intercale entre le RE et l'edi. Des Nœuds d' Secondaires (NES) apparaissent. Ils sont localisés dans les zones des futures cuspides. (Ils sont mentionnés en bleu sur le schéma) Les cellules de l EDI dans la zone centrale de la cloche se modifient morphologiquement en prenant une forme encore plus allongées en rapport avec un phénomène de différenciation cellulaire pour donner les futurs améloblastes à l'origine de l'émail. EDI et EDE en périphérie de la cloche se juxtaposent pour donner la gaine de Hertwig qui par prolifération cellulaire va s'enfoncer dans l'ecto-mésenchyme. Cette structure épithéliale sera à l'origine de la formation radiculaire. b. Partie ecto-mésenchymateuse Une INNERVATION se développe et un AXE VASCULAIRE se forme. A la périphérie, les cellules ecto-mésenchymateuses qui font face aux cellules de l'edi séparées de ce dernier par une membrane basale se différencient en odontoblastes. Ces cellules seront à l origine du tissu dentinaire coronaire. Les germes étaient avant ce stade dans une gouttière osseuse. Cette gouttière va se cloisonner pour se transformer en crypte osseuse. Désormais, chaque germe sera individualisé par rapport au germe adjacent C'est donc à ce stade de cloche, grâce à ces phénomènes de différenciation cellulaire odontoblastique et améloblastique que la morphologie coronaire dentaire va s'établir. DES QU'IL Y A DIFFERENCIATION CELLULAIRE, UNE MORPHOLOGIE DENTAIRE SE MET EN PLACE, CE QUI PERMET DE DISTINGUER MORPHOLOGIQUEMENT LES DIFFERENTS GERMES DENTAIRES. c. Partie périphérique La partie périphérique donne le sac folliculaire à l'origine du ligament dento-alvéolaire appelé encore ligament parodontal ou «desmodonte» ou EPVD pour Espace Pluripotentiel Volumétrique Desmodontal. 9

10 d. Autres évènements histologiques C est au stade de cloche que se forme la lame dentaire secondaire responsable des germes des dents permanentes chez l être humain. Il se forme une lame dentaire secondaire par lame dentaire primaire pour chacun des germes temporaires. Il y aura donc : Une lame secondaire pour l incisive centrale temporaire qui sera à l origine de l incisive centrale permanente (I1) ; Une lame secondaire pour l incisive latérale temporaire qui sera à l origine de l incisive latérale permanente (I2), Une lame secondaire pour la canine temporaire qui sera à l origine de la canine permanente (C) Une lame secondaire pour la 1 ère MOLAIRE temporaire qui sera à l origine de la 1ère PREMOLAIRE permanente (PM1) Par contre, la lame dentaire primaire de la 2 ème MOLAIRE temporaire sera à l origine de 4 lames dentaires secondaires, chacune d entre elles donnant un germe permanent qui seront en partant de la zone antérieure : Le germe de la 2 ème PREMOLAIRE permanente (PM2), Le germe de la 1 ère molaire permanente (M1), Le germe de la 2 ème molaire permanente (M2) Le germe de la 3 ème molaire permanente (M3). IL SE FORME DONC 16 LAMES DENTAIRES SECONDAIRES PAR ARCADE DENTAIRE On note également l apoptose de la lame dentaire primaire et donc il n y aura plus de liaison entre la cavité orale et le germe dentaire temporaire en formation. II - Etude analytique et expérimentation Nous venons de voir dans les précédentes diapositives le développement morphologiène sous l angle histologique de l épithélium odontologique de sa formation jusqu au stade de cloche. 10

11 Nous allons maintenant reprendre ces modifications morphologiques et les aborder sous un angle analytique de façon à comprendre les mécanismes biologiques sous jacents. A - Formation de l épithélium odontogène et orientation du fuseau mitotique 1 - Prolifération et orientation du fuseau mitotique La formation de l épithélium odontogène n est pas la conséquence d une division cellulaire augmentée localement. L invagination épithéliale est liée à un modification du fuseau mitotique lors de la division cellulaire. Lorsque la plaque équatoriale se place parallèlement à la membrane basale (MB) : on obtient alors 2 cellules superposées et après plusieurs divisions selon cette orientation, la formation de plusieurs strates cellulaires. C est grâce à ce 2 ème mécanisme que localement l épithélium odontogène se forme et se distingue de l épithélium oral par l apparition de plusieurs strates cellulaires. L'épithélium odontogène se forme donc par la modification locale de l'orientation de la plaque équatoriale qui au lieu d'être PERPENDICULAIRE est PARALLELE à la membrane basale. Toute multiplication cellulaire localement au niveau de cet épithélium odontogène se traduit par une superposition cellulaire menant à cette invagination épithéliale. 11

12 2 - Condensation mésenchymateuse La densité cellulaire est localement en rapport avec deux phénomènes distincts : Un phénomène de migration cellulaire (nous verrons ultérieurement qu il s agit de l arrivée des cellules des crêtes neurales) Une diminution locale de la synthèse matricielle, les cellules des crêtes neurales ne synthétisant que peu de matrice. B - Mécanismes inducteurs a l origine de la localisation des placodes 1 - Expérience 1 L expérience qui consiste à transplanter des cellules de neurula marquées par la thymidine tritiée sur une autre neurula, montre que les CCNs migrent dans la sphère orale, à l endroit où se développent l épithélium odontogène et les germes dentaires. De plus, en observant le développement embryonnaire, il apparait que la formation des germes dentaire fait suite à la migration des CCNs. 2 - Expérience 2 L expérimentation d association in vitro de tissus issus du premier arc pharyngé et d un bourgeon de membres avec des cellules des CCNs montre que : 1 - Les cellules des CCNs sont intéressées dans le développement de l organe dentaire. 2 - Il n y a développement d organe dentaire que si des cellules des CCNs sont face à un épithélium compétent. Il doit donc exister une information entre l épithélium oral et les cellules des crêtes neurales qui conduit à la formation de placodes dentaires. 3 - Expérience 3 Les expériences de dissociation/ ré-association de lumdsen sur le 1 er arc pharyngé prennent en compte le facteur temps. C est-à-dire qu elles prennent en considération les fenêtres d induction et de compétence. Leurs conclusions sont les suivantes : 1 - Les CCNs ne SONT PAS pré-spécifiées. 2 - Le 1 er arc pharyngé se régionalise avec des fenêtres de compétence et d induction différentes selon le site et le temps. Au sein de la PARTIE ROSTRALE : Dans un premier temps l épithélium joue un role inducteur et on parlera donc D INDUCTION EPITHELIALE. 12

13 Ensuite l ecto-mésenchyme devient inducteur à son tour et on parlera de la même facon D INDUCTION ECO-MESENCHYMATEUSE. 3 - Il existe un phénomène de régionalisation puisque la partie rostrale et la partie caudale du 1 er arc pharyngé ne présentent pas le même potentiel en terme de formation dentaire. De plus la PARTIE CAUDALE a un rôle inhibiteur sur la PARTIE ROSTRALE. C - Dialogue et interaction épithélio-mésenchymateuse Les placodes dentaires dont sont issues les organes dentaires proviennent d'un dialogue entre un épithélium et un ecto-mésenchyme que l on définira comme un mésenchyme où des cellules des crêtes neurales (CCN) ont migré. Lors de ce dialogue, comme nous le verrons ultérieurement on peut reconnaitre 3 grandes périodes : La première, que l on peut définir comme un phénomène d'initiation se traduisant par une régionalisation puis une segmentation du 1er Arc pharyngé avec détermination du site odontogénique et la formation de placodes dentaires. L ensemble de ces phénomènes est intimement lié à des inductions instructives et permissives. Nous apprendrons avec les expérimentations qui vous seront présentées par la suite que c est pendant cette période que s établit l identité dentaire. Enfin, un phénomène de différenciation cellulaire s engagera fixant une morphologie dentaire en rapport avec cette identité. La morphogenèse dentaire établie dans les étapes précédentes donnera alors la nature de la dent formée à un endroit particulier (incisive, molaire etc). 13

14 D - Migration des CCNs et expression des gènes non hox Une note concernant, les CCNs au niveau de la tête : elles expriment des gènes «para-hox» ou «divergents» qui sont le support de l organisation de la partie céphalique. Autrement formulé, les gènes Hox représentent le support génétique du développement du corps dans son entier A L EXCEPTION DE LA TETE. Les gènes responsables du développement de la tête et donc du premier Arc pharyngé expriment un code de type non-hox encore appelée «parahox» ou «divergent». Les gènes non HOX qui migrent dans le 1er Arc pharyngé proviennent des rhombomères 1 et 2 et de la partie postérieure du mésencéphale De cette nouvelle approche que nous allons maintenant étudier dans le détail, on peut comprendre d une façon globale qu une interaction cellulaire s établit entre l'épithélium oral et les CCN qui ont migré dans le 1er Arc pharyngé. L'interprétation actuelle est que l organe dentaire est le résultat de différents homéogènes exprimés par les CCNs sous l induction instructive des cellules de l épithélium oral. Cette induction se traduit par l expression de molécules de signalisation. Cette signalisation particulière site spécifique permet l expression d une combinatoire d'homéogènes non HOX par ces cellules de l'ectomésenchyme qui mène à la formation d une dent. En fonction de cette combinatoire exprimée localement et donc site spécifique, une identité dentaire s établit. La combinatoire d'homéogènes qui met en place une incisive est donc différente de celle d'une molaire. 14

15 Quelle que soit la dent, le mécanisme biologique est identique mais la combinatoire d homéogènes et la signalisation épithéliale sont différents d un type de dent à un autre. LES PHENOMENES DE MORPHOGENESE ET DE DIFFERENCIATION CELLULAIRE SONT SOUS LE CONTROLE D UN MODULE DE SIGNALISATION RECURRENT. III - Principaux stades de développement et leur régulation Grâce à la méthodologie de l expérimentation et à l utilisation d animaux transgéniques, des cascades d activation ont pu être découvertes et les principales modifications histologiques décrites précédemment comprises. Le plan pour décrire les modifications est présenté en 3 grandes parties : La PREMIERE qui est difficilement séparable de l odontogènese proprement dite est la régionalisation du 1 er arc pharyngé. La DEUXIEME qui marque véritablement le début de l odontogènes est appelée stade d initiation et recouvre d une par la détermination du site et d autre part la détermination de l identité dentaire. Enfin dans la TROISIEME partie, seront décrites les structures et les facteurs qui conduisent à l expression d une morphologie. 15

16 Cette diapositive bien que datant de 2003 vous schématise de façon simplifiée et illustrative non seulement les principales étapes de l odontogenèse mais également les facteurs intervenants dans ce dialogue épithélio-mésenchymateux. Depuis 2003, de nouveaux facteurs ont été découverts mais la compréhension de l odontogenèse est restée celle de cette diapositive. L ensemble de ces connaissances ont été acquises sur la molaire de souris qui présente bien évidemment quelques différences avec celle de l être humain. Cependant, les molécules de signalisation et les facteurs de transcription ainsi que les cascades d activation sont très COMPARABLES. 16

17 A - Regionalisation du premier arc et Stade d initiation 1 - Régionalisation : détermination de la région dentaire RECTANGLE ROUGE : L arrivée des CCN dans le 1 er Arc va permettre l expression de molécules de signalisation épithéliale qui vont instruire et réduire la plasticité des cellules des CN entrainant un phénomène de régionalisation de ce tissu. RECTANGLE VERT : Dans un deuxième temps, cette interaction épithélio-mésenchymateuse va mener à une segmentation du 1 er Arc pharyngé avec un phénomène d initiation se traduisant morphologiquement par la formation d une lame dentaire puis de placodes dentaires. RECTANGLE BLEU : Enfin, au sein de chaque placode, une combinatoire d homéogènes spécifique va s établir qui sera responsable de l identité dentaire que nous allons maintenant développer. 2 - Identité dentaire : homéocode ondontologique Nous allons voir cependant que si cette identité tissulaire est bien sous la dépendance de l éctomésenchyme, l information instructive de cet ectomésenchyme provient de l épithélium comme nous l avons déjà vu dans la détermination du site dentaire avec la formation de la lame dentaire et des placodes dentaires 17

18 Les différentes expérimentations de dissociation-réassociation présentées précédemment ont permis de proposer deux différentes théories pour expliquer les phénomènes d identité dentaire qui vous sont présentées sur la gauche de la diapositive : La théorie du CHAMPS MORPHOGENETIQUE La théorie CLONALE. Cependant, actuellement une seule théorie s impose : Celle de l Homéocode Odontogénique développé en 1995 par P. SHARPE qui représente une synthèse des théories. L homéocode Odontogénique est directement héritée du code Hox qui détermine les segments appendiculaires et axial rappelé dans le diagramme en haut à gauche (encadré bleu). Tout comme les segments appendiculaires et axial, l identité d une dent est caractérisé par son homéocode qui représente la combinatoire d homéogènes qui définit la position et l identité de la dent. Dans le cas de l identité dentaire ces homéogènes sont des homéogènes divergents et donc de type non hox. Chacune des dents est donc définie par un bloc de gènes. Les gènes mis dans les encadrés pour définir les secteurs molaire, incisif et canin, sont FAUX cette représentation vient d une publication de Paul SHARPE de 1995 qui à l époque était provocatrice puisqu il décrivait un secteur canin chez la souris..mais le concept était juste. 18

19 Selon ce concept, l épithélium odontogène exprime des gradients de molécules de signalisation (FGF, BMP, SHH, Wnt) qui instruisent les cellules des crêtes neurales sousjacentes qui ont migré dans le 1er Arc. Ces cellules vont alors, selon cette instruction moléculaire site spécifique, exprimer selon leur position des gènes divergents. Les combinatoires d homéogènes divergents exprimés localement par ces cellules des crêtes neurales vont déterminer l identité dentaire qui sera formée localement. Chacune des dents est donc définie par un bloc de gènes. 19

20 Cette diapositive vous résume l évolution de la recherche qui s est faite ces dernières années jusqu à la mise en place de combinatoires d homogènes qui définissent des secteurs de type dentaire incisif, molaire En conclusion, on peut dire que l'identité dentaire est liée à la migration de cellules des crêtes neurales au niveau de l ecto-mésenchyme oral, où sous l action de molécules de signalisation de l épithélium oral, ces cellules vont exprimer d une façon temporo-spatiale un engagement spécifique dentaire. La signalisation épithéliale s exprime selon des champs morphogéniques constitués par des gradients de molécules de signalisation diffusibles qui activent des facteurs de transcription qui détermineront localement cet homéocode dentaire responsable de l identité dentaire. 3 - Résumé En résumé, durant cette phase d initiation, l épithélium oral détermine l ectomésenchyme sous-jacent à exprimer des homéogènes divergents non Hox qui sont à l origine : De la régionalisation du 1 er arc pharyngé, De la détermination du site du développement de la lame dentaire et des placodes dentaires Et enfin de leurs identités. Cependant cette induction instructive est limitée dans le temps puisque l ecto-mésenchyme acquiert son indépendance. B - Morphogénèse dentaire : determination de la morphologie dentaire 20

21 Quels sont les mécanismes par lesquels une activité cellulaire se traduit par la formation d une structure morphologique? Plusieurs mécanismes peuvent être combinés pour établir une morphologie. Vous avez sur cette diapositive plusieurs mécanismes qui vous sont présentés dont notamment la croissance différentielle. Nous avions vu précédemment que l'identité dentaire était déterminée très précocement dès le stade d'initiation par l établissement d une combinatoire d homéogènes, et pourtant sa traduction morphologique n apparaitra que beaucoup plus tardivement au stade de cloche. Il existe donc un décalage dans le temps entre l'expression moléculaire de cette combinatoire d homéogènes responsable de l identité dentaire et sa traduction morphologique. 1 - Centre de signalisation Au niveau de la genèse dentaire, on note la formation de 3 centres de signalisation : Un centre de signalisation précoce (E11/E11,5) Un second centre de signalisation appelé "Nœud de l émail primaire" (E13/E14) Un troisième centre de signalisation correspondant aux "Nœuds de l émail secondaires" (E15/E16) Encadré rouge : Le centre de signalisation précoce est mis en place au niveau de la lame dentaire et permet le phénomène de bourgeonnement épithélial responsable de la formation de la placode dentaire. Il est intiment lié aux quatre classes de molécules de signalisation que nous avons déjà vu et à des facteurs de transcription. 21

22 Encadré vert : Le second centre de signalisation appelé "Nœud de l émail primaire" (NE 1) est mis en place au stade terminal du bourgeon dans sa partie apicale et reste actif 24 à 36 heures jusqu au stade de début de cupule. Ce nœud va disparaître physiquement au stade de cupule. Il n y a qu un seul nœud de l émail primaire par germe dentaire quel que soit le type de dent et donc le nombre de cuspides. Encadré bleu : Enfin, le troisième centre de signalisation correspondant aux «Nœuds de l émail secondaires» (NE 2). Ces nœuds secondaires sont mis en place au stade de cloche. Leur nombre dépend du nombre de cuspide. Chaque nœud secondaire sera à l origine d une cuspide. C'est leur chronologie de formation et d'activités qui déterminera la hauteur et la localisation des cuspides. Ce sont ces nœuds de l émail secondaires qui vont déterminer la morphologie dentaire. C est à partir de ces nœuds de l émail secondaires que vont s effectuer les phénomènes de différenciation cellulaire qui vont figer la structure dentaire et donc lui donner sa morphologie. Les nœuds de l émail secondaires peuvent donc être apparentés à des centres de différenciation cellulaire. 2 - Eléments de signalisation au sein d un nœud de l émail L activation de BMP ecto-mésenchymateux va permettre la formation du NE 1. Au sein de ce nœud, des molécules de signalisation vont agir par diffusion sur les tissus environnants : Soit en stimulant la prolifération des cellules de l ectomésenchyme et de l épithélium Soit en stimulant des phénomènes d apoptose spécifiquement au niveau du nœud de l émail primaire provoquant ainsi la disparition de ce nœud. LE NŒUD DE L PRIMAIRE EST UNE STRUCTURE EPHEMERE Au niveau du nœud de l émail primaire il y a absence de récepteurs aux facteurs de croissance alors qu ils sont présents partout ailleurs dans l épithélium de l ecto mésenchyme. C est donc l absence de récepteur aux facteur de croissance qui explique l absence de prolifération au niveau du nœud de l émail. De plus une phénomène d apoptose est présent au niveau du nœud. C EST AINSI GRACE A CE DOUBLE PHENOMENE QUE LA DUREE DE VIE DE CE NŒUD EST LIMITEE A 24 A 36 HEURES. 22

23 3 - Morphologie et cinétique de formation des pointes cuspidiennes Comment une croissance différentielle au niveau d un Ep. peut permettre la formation d une morphologie? Revenons au stade de cloche car c est à ce stade que l'acquisition d'une morphologie se fait. Au stade de cloche, l organe de l émail fait face à la papille ecto-mésenchymateuse. L organe de l émail est composé de différentes strates cellulaires de l extérieur vers l intérieur : Epithélium Dentaire Externe (EDE) Réticulum Etoilé (RE) Epithélium Dentaire Interne (EDI) Sur le schéma, l EDI est représenté en noir et toutes ses cellules sont en prolifération. Si à un moment et à un endroit donné de cet EDI, appelé nœud de l'émail secondaire, des cellules ne prolifèrent plus, et sortent donc du cycle mitotique, (représenté en blanc sur le schéma), et que toutes les autres cellules continuent à proliférer SAUF à cet endroit, alors, du fait de cette croissance différentielle, il se forme un pli. Comme les autres cellules continuent toujours à proliférer, la plicature devient de plus en plus prononcée et cette zone va former ce qu on appelle la future pointe cuspidienne. Si un processus analogue, apparaît au niveau d une autre zone de cet EDI provoquant un blocage localisé des mitoses alors que partout ailleurs des phénomènes de prolifération sont maintenus, il se formera alors un second pli qui sera à l origine d une seconde cuspide. Comme les deux zones d arrêt de prolifération cellulaire ne sont pas synchrones dans leur formation, la première pointe cuspidienne sera plus haute que la deuxième. Nous voyons donc comment, un mécanisme de prolifération différentielle au niveau d'une zone épithéliale peut mener à la formation d'une structure morphologique. 23