Morphogenèse cranio-faciale et Odontogenèse UE Spécifique Odontologie Première Année Commune des Etudes de Santé Année 2013-2014 Edification radiculaire et Mise en place des tissus parodontaux Dr NB THEBAUD Maître de Conférences des Universités Praticien Hospitalier Odontologie Collège National des Enseignants en Sciences Biologiques Odontologiques 1
INTRODUCTION Radiculogenèse Formation des Racines - Rhizagenèse couronne Organe pulpo-dentinaire radiculaire + Cémentogenèse C P D C racine Cément : C Dentine: D Pulpe : P 2
INTRODUCTION Développement des racines Dimensions définitives de la couronne Gaine Epithéliale de Hertwig (GEH) FD couronne FD Interactions cellules / Matrice EC / Membrane basale PEM Elaboration en parallèle du ligament dento-alvéolaire et de l os alvéolaire PEM: Papille ectomésenchymateuse FD: Follicule dentaire ou sac folliculaire 3
Edification radiculaire et mise en place des tissus parodontaux PLAN Origine et structure de la Gaine épithéliale de Hertwig (GEH) Rôle de la GEH dans la dentinogenèse radiculaire Rôle de la GEH dans la cémentogenèse Apexogenèse Le devenir des cellules de la GEH Mise en place du Ligament dento-alvéolaire Mise en place de l os alvéolaire 4
ORIGINE DE LA GEH Organe en cloche Lame dentaire secondaire Epithélium adamantin externe : EAE Epithélium adamantin interne : EAI Papille Ectomés Réticulum étoilé : RE Zone de réflexion ou boucle cervicale Os en formation 5
SI RE EAE ORIGINE DE LA GEH 2 EAI 7 8 6 5 4 3 1 Zone de réflexion ou boucle cervicale 9 1: Follicule dentaire 2: Membrane basale externe (MBE) 3: Epithélium adamantin externe (EAE) 4: Réticulum étoilé (RE) 5: Stratum intermedium (SI) 6: Epithélium adamantin interne (EAI) 7: Membrane basale interne (MBI) 8: Préodontoblastes 9: Papille ectomésenchymateuse 6
Fin de l amélogenèse 3 ORIGINE DE LA GEH Gaine épithéliale de Hertwig Manchon épithélial bi-stratifié 2 3 1 5 2: Prédentine 1: Follicule dentaire 4 4 1 2 3: Dentine 4: Papille ectomésenchymateuse 5: Os alvéolaire 7
3 STRUCTURE DE LA GEH 2 3 4 1 1 5 Partie cervicale 4 Foramen primaire GEH proprement dite 2 2: Prédentine 3: Dentine GEH proprement dite: 1 1: Follicule dentaire 5: Os alvéolaire 1 Diaphragme épithélial 4: Papille ectomésenchymateuse Diaphragme épithélial: 8
LA GEH englobe partiellement la PEM Prédentine Odontoblastes Incisives maxillaires temporaires en formation Foramen primaire Papille Ectomésenchymateuse (PEM) Préodontoblastes Dent Foramen primaire Diaphragme épithélial (anneau diaphragmatique) Diaphragme épithélial Foramen primaire Couronne dentaire 9
Formation des racines de dents pluriradiculées Dent monoradiculée 1 Dent biradiculée Dent Triradiculée GEH Foramen Languette Foramen GEH 2 Prémolaire supérieure L anneau diaphragmatique émet des languettes épithéliales Fusion des languettes épithéliales 1: couche externe de la gaine de Hertwig 2: couche interne de la gaine de Hertwig F F Petites flèches : sens de progression de la formation de dentine F : Furcation 10
Canaux accessoires Interruptions de la GEH par vx sanguins Os Futur canal latéral Dentine radiculaire Canal latéral ou Canal accessoire Canal latéral ou Canal accessoire 11
Progression de la GEH La GEH maintient son intégrité et se renouvelle grâce aux multiplications cellulaires Diaphragme épithélial Les épithélia de la GEH ont une capacité de croissance limitée Prolifération des cellules de la GEH coordonnée avec celles des cellules ectomésenchymateuses environnantes Activité mitotique de la GEH corrélation Différenciation des odontoblastes radiculaires 12
Progression de la GEH Jour 5 Localisation des cellules en prolifération à l origine de la formation de la GEH (Yamamoto et coll, 2006) BrdU: bromodeoxyuridine (marquage en rouge) Marque les cellules en mitose Indice mitotique Cellules positives BrdU Jour 3 Couche interne Couche externe Papille dentaire Jour 3 Jour 5 13 Culture de germe de molaire in vitro
Rôle de la gaine épitheliale de Hertwig dans la dentinogenèse radiculaire Transmettre les informations nécessaires à la différenciation des odontoblastes radiculaires (Owens, 1980; Selvig, 1963; Thomas, 1995) Processus analogue à celui qui s opère au niveau coronaire cependant Pas d induction en retour sur l épithélium interne de la GEH comme sur les cellules de l épithélium adamantin interne Pas d émail 14
Processus de différenciation cellulaire : Préodontoblastes - Odontoblastes Différenciation cellulaire selon un gradient temporo-spatial Prédentine a b c PEM OF a OF OP OPM c PO b a : cellules indifférenciées de la papille ectomésenchymateuse (PEM) b : premiers signes de différenciation odontoblastique c : odontoblastes polarisés PO : préodontoblaste OPM : odontoblaste post-mitotique OP : odontoblaste polarisé OF : odontoblaste fonctionnel MBI : 15
Processus de différenciation cellulaire : Préodontoblastes - Odontoblastes Différentes étapes de différenciation (Ruch): Membrane basale interne Couche interne de la GEH PO OPM OP OF PO : préodontoblaste OPM: odontoblaste post-mitotique OP : odontoblaste polarisé OF: odontoblaste fonctionnel Cellule polarisée : Augmentation de la taille cellulaire Noyau au pôle basal Golgi supra-nucléaire + RER : activité de synthèse Accumulation apicale des filaments d actine (vinculine, taline, a-actinine) Intégrité du cytosquelette nécessaire à la différenciation des odontoblastes 16
Odontoblaste fonctionnel Odontoblastes Prédentine Front de minéralisation Dentine GEH en phase de dissociation Papille ectomésenchymateuse Follicule dentaire 17
DENTINE RADICULAIRE vs DENTINE CORONAIRE Email Dentine coronaire Jonction amélo-cémentaire Cément Dentine radiculaire Pas de discontinuité visible entre les deux tissus 18
DENTINE RADICULAIRE vs DENTINE CORONAIRE Composition biochimique différente: Moins de chaînes a1 et a2 de collagène de type I Dentine périphérique coronaire contient des tubules plus ramifiée que la dentine radiculaire Différences morphologiques entre odontoblastes radiculaires (plus petits et courts) et odontoblastes coronaires (disposés en colonne) 19
3 2 Rôle de la gaine épitheliale de Hertwig dans la cémentogenèse 1 4 Au fur et à mesure de sa synthèse, la dentine est débarrassée de la GEH dans sa partie la plus cervicale ( ) 1 : Follicule dentaire 2 : Prédentine 3 : Dentine 4 : Papille ectomésenchymateuse Elle entre en contact avec un tissu particulier : le follicule dentaire (1) 20
Follicule dentaire Tissu conjonctif lâche 3 couches: (1) Follicule dentaire proprement dit ou Vasc Os en formation Couche interne ou «Investing layer» : couches de cellules fibroblastiques, fin feutrage de fibrilles collagéniques 2 Ocytes (2) Couche intermédiaire : plus épaisse, Tissu conjonctif lâche, moins cellulaire, vascularisé 1 3 OB (3) Couche externe : mince, essentiellement cellulaire, vascularisée en contact direct avec la crypte osseuse racine en formation 2 et 3 : Couches périfolliculaires Follicule dentaire OB: Ostéoblastes Ocytes: Ostéocytes Vasc: Vascularisation 21
PROCESSUS DE DIFFERENCIATION CELLULAIRE : Précémentoblastes - Cémentoblastes La différenciation des cémentoblastes à partir de cellules cémento-progénitrices évolue selon un gradient temporo-spatial 1 er stade : les cellules conjonctives du follicule dentaire sont allongées // à la MBE de la GEH 2 ème stade : Dès qu apparaît une fine couche de dentine, la couche externe de la GEH se dissocie après disparition de la MBE Des précémentoblastes se forment avec leurs prolongements cellulaires perpendiculairement à la surface dentinaire ( ) Papille 4 ème stade Fib D PD FD C 3 ème stade 2 ème stade 3 ème stade : Discontinuité de la MBI Les précémentoblastes entrent en contact avec la dentine et se différencient en cémentoblastes ( ) 4 ème stade : Synthèse de la matrice cémentaire par les cémentoblastes et insertion des 1 ères fibres extrinsèques FD 1 ère stade FD Fib : Fibres extrinsèques; PD: Prédentine; D: Dentine; FD: Follicule dentaire; GEH: Gaine épithéliale de Hertwig; C : Cément 22
Formation du cément acellulaire GEH Papille dentaire 1 Prédentine Dentine Cément Précément Cémentoblastes Front de minéralisation 2 Etapes précoces de cémentogenèse Processus excessivement lent Les cémentoblastes reculent Cément primaire acellulaire avec fort pourcentage de fibres extrinsèques d origine ligamentaire LDA LDA Fib de Sharpey Cément acellulaire fibrillaire extrinsèque Fib Ext LDA : Ligament dento-alvéolaire Fib Ext : Fibres extrinsèques Ancrage de la dent dans son alvéole +++ 23
Cément fibrillaire intrinsèque cellulaire post éruptif Cémentocytes Cémentoblaste - Cémentoide Au moment de l éruption de la dent Dans la cavité buccale Cémentoblastes Fibres intrinsèques Processus rapide Dentine Couche granuleuse de Tomes Fibres extrinsèques Les cémentoblastes sont emmurés dans des lacunes (cémentoplastes) et deviennent des cémentocytes Cément secondaire cellulaire avec fort pourcentage de fibres intrinsèques produites par les cémentoblastes Cémentocytes Cément cellulaire fibrillaire intrinsèque 24
Les différentes théories sur la cémentogenèse impliquant la GEH Actuellement, deux hypothèses sur origines cémentoblastiques : Cémentoblastes dérivés des cellules des crêtes neurales (origine ectomésenchymateuse) (Diekwisch, 2001; Luan, 2006; Chai et coll, 2000) Cémentoblastes dérivés des cellules de la GEH (Bosshardt et coll, 2005; MacNeil et Somerman, 1999; Zeichner-David, 2006) 25
Origines des cémentoblastes et cément Cellules précurseurs Différenciation Activités potentielles Ectomésenchymateuse Papille Follicule Pulpe/Odontoblaste Cémentoblaste Cellules du LAD Induction de la cémentogenèse (Takano et coll, 2003) Cémentoblastes dérivés du Follicule sécrètent le cément acellulaire et cellulaire (Cho et coll, 2000; Diekwisch, 2001; Luan et coll, 2006) Cémentoblastes dérivés du Follicule sécrètent seulement le cément cellulaire (Chai et coll, 2000; Zeichner-David et coll, 2006) Epithéliale EI Ostéoblastes GEH Cellules de la GEH se transforme en cellules mésenchymateuses et sécrètent le cément cellulaire (Boshardt et coll, 2005; Lezot et coll, 2000; Thomas, 1995) Cellules de la GEH sécrètent le cément acellulaire (Boshardt et coll, 2005; Zeichner-David et coll, 2003) EE Cellules de la GEH sécrètent des protéines qui induisent la cémentogenèse (Fong et Hammarstrom, 2000; Gestrellius et coll, 2000) Débris épithéliaux de Malassez La GEH se disloque à la surface radiculaire et forment les DEM (Cho et coll, 2000; Diekwisch, 2001; Luan et coll, 2006) 26
APEXOGENESE L édification de l apex parachève le développement de la racine Chez l homme, la fermeture de l apex se réalise lentement (3 ans pour une molaire) 27
APEXOGENESE Dentine radiculaire Dentine radiculaire Fermeture de l apex : apposition de cément Pulpe L anneau épithélial se rétrécit Vasc Il enrobe les éléments vasculaires et nerveux destinés à la pulpe Innerv Os 28
APEXOGENESE Dentine radiculaire Dentine radiculaire Fermeture de l apex : apposition de cément Cément Pulpe Vasc Le foramen se constitue par des apports successifs et irréguliers de cément cellulaire alternant avec de fines couches de cément acellulaire Cément Innerv Vasc : vascularisation 29 Os
Chronologie du développement dentaire et ordre d éruption Chronologie de la dentition déciduale Chronologie de la dentition permanente Dents 1 ère évidence de calcification (in utéro) Couronne complète (mois) Eruption (mois) Racine complète (année) Dents 1 ère évidence de calcification Couronne complète (années) Eruption (années) Racine complète (année) Maxillaire Mandibule A 3-4 4 7 1 1/2-2 B 4 1/2 5 8 1 1/2-2 C 5 9 16-20 2 1/2-3 D 5 6 12-16 2-2 1/2 E 6-7 10-12 21-30 3 A 4 1/2 4 6 1/2 1 1/2-2 B 4 1/2 4 1/2 7 1 1/2-2 C 5 9 16-20 2 1/2-3 D 5 6 12-16 2-2 1/2 E 6-7 10-12 21-30 3 Maxillaire 1 3-4 mois 4-5 7-8 10 2 10-12 mois 4-5 8-9 11 3 4-5 mois 6-7 11-12 13-15 4 1 1/2-1 3/4 années 5-6 10-11 12-13 5 2-2 1/2 années 6-7 10-12 12-14 6 Naissance 2 1/2-3 6-7 9-10 7 2 1/2-3 années 7-8 12-13 14-16 8 7-9 années 12-16 17-21 18-25 Mandibule 1 3-4 mois 4-5 6-7 9 2 3-4 mois 4-5 7-8 10 3 4-5 mois 6-7 9-10 12-15 4 1 3/4-2 années 5-6 10-11 12-13 5 2 1/4-2 1/2 années 6-7 11-12 13-14 6 Naissance 2 1/2-3 6-7 9-10 7 2 1/2-3 années 7-8 12-13 14-15 8 8-10 années 12-16 17-21 18-25 30
5 Le devenir des cellules de la GEH 1 4 Débris épithéliaux de Malassez ( 1 ) 3 Migration au sein du ligament dentairealvéolaire 2 Mort par apoptose Transformation épithélio-mésenchymateuse Différenciation en cémentoblastes ( 2 ) GEH Incorporation dans le front de minéralisation du cément et dans le cément ( 3,4,5 ) prédentine dentine cément Localisation des débris ou restes épithéliaux de Malassez 31
Mise en place des tissus parodontaux S effectue parallèlement à l édification radiculaire quand les dimensions définitives de la couronne sont acquises 4 tissus parodontaux: Cément couronne Os alvéolaire G G Ligament dento-alvéolaire O S O S racine Gencive libre 32 G: gencive
Mise en place du ligament dento- alvéolaire Ligament dento-alvéolaire = desmodonte = ligament parodontal proprement dit Tissu conjonctif vascularisé, innervé et non minéralisé G G Participe au système d attache de la dent au procès alvéolaire qui correspond au support osseux des dents temporaires puis celui des dents permanentes O S O S G: gencive 33
Mise en place du ligament dento- alvéolaire Origine embryologique : le follicule dentaire Processus de formation parallèle à celui de la cémentogenèse Commence avant l éruption dentaire O S G G O S Cellule clef : Fibroblastes qui assurent la synthèse et le remodelage des structures fibrillaires collagéniques du ligament G: gencive 34
Mise en place du ligament dento- alvéolaire Développement et organisation des faisceaux fibrillaires Développement fibrillaire associé à la cémentogenèse et à l ostéogenèse de la paroi alvéolaire (surface osseuse alvéolaire en rapport avec la racine dentaire) G G Collagène de type I essentiellement Maturation = donne les fibres de Sharpey O S O S Développement débute au niveau de la région cervicale de la racine et progresse en direction cervico-apicale au cours de l éruption dentaire, parallèlement à l édification radiculaire 35 G: gencive
Représentation schématique et histologique des fibres ligamentaires en voie de développement Espace Ligamentaire Cément Espace Ligamentaire Cément Espace Ligamentaire Cément Os alvéolaire Dentine Os alvéolaire Dentine Os alvéolaire Dentine Fibres d origine ligamentaire Paquets de fibres d origine ligamentaire Fibres de Sharpey Cément Os alvéolaire Cément Os alvéolaire Cément Os alvéolaire Espace Ligamentaire En formation Espace Ligamentaire Espace Ligamentaire Fines fibrilles du côté cémentaire, plus épaisses du côté osseux Elles s arborisent et s unissent les unes aux autres 36
Mise en place du ligament dento- alvéolaire Orientation des fibres collagéniques Fibres desmodontales Fibres dento-gingivales Avant l éruption dentaire Au cours de l éruption dentaire 37
Mise en place du ligament dento- alvéolaire Orientation des fibres collagéniques Jonction amélo-cémentaire Crête alvéolaire 1 à 1,5 mm Fibres crestales Fibres horizontales Fibres obliques Fibres apicales Mise en fonction dentaire 38
Mise en place de l os alvéolaire Maxillaire et mandibule divisés en 2 compartiments: Procès alvéolaire + Corps basal Procès alvéolaire = support des dents temporaires puis celui des dents permanentes Les dents se développent dans leur propre alvéole 39
Mise en place de l os alvéolaire Paroi alvéolaire Os cortical = Os compact Os spongieux = Os trabéculaire Mandibule Mandibule 40
Ostéogenèse basale = 7 ème semaine de la vie intra-utérine Mise en place de l os alvéolaire TO Le développement de l os alvéolaire s effectue en continuité avec l os basal et débute avec la formation radiculaire TO Follicule dentaire Septa osseux se forment dès le stade d organe en cloche Germe dentaire au stade d organe en cloche Crypte osseuse constituée de travées de tissu osseux spongieux embryonnaire (TO) Le follicule dentaire sépare le germe dentaire des travées de tissu osseux 41
Mise en place de l os alvéolaire Processus d ossification intramembranaire Au sein d'un mésenchyme lâche, la densité cellulaire et fibrillaire augmente ainsi que le nombre de vaisseaux OB 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 OB : Ostéoblastes Ocy: Ostéocytes 42
Mise en place de l os alvéolaire Tissu osseux non lamellaire ou primaire Follicule dentaire Ocy Os OC OC OB OB Espaces interfibrillaires larges, occupés par de nombreux vaisseaux et cellules mésenchymateuses indifférenciées => futures cellules ostéoprogénitrices OB : Ostéoblastes OC: Ostéoclastes Ocy: Ostéocytes 43
Mise en place de l os alvéolaire Tissu osseux lamellaire Apparait au cours de l Ossification secondaire contraintes fonctionnelles (édification de la racine, croissance du germe, mouvements éruptifs de celui-ci) Remodelage osseux: couplage résorption/formation osseuse Associée à la formation de ligne cémentante (délimite os ancien et nouvellement formé) Coexistence d ossification secondaire avec ossification primaire: os de transition ou tissu osseux immature Remaniements continus tout au long de la vie: adaptation de l os aux conditions mécaniques auxquelles il est soumis => maintien, maturation de la structure osseuse, métabolisme calcique 44
Mise en place de l os alvéolaire Ligne cémentante Follicule dentaire OC Os Ligne cémentante Ocy OB Os Début de remaniement du tissu osseux embryonnaire: Ostéoclastes multinucléés isolés (OC) associés à des régions de résorption; des ostéoblastes (OB) sont alignés sur les surfaces osseuses d os en formation Les ostéocytes (Ocy) se laissent emmurés progressivement dans la matrice osseuse Une ligne cémentante au niveau du tissu minéralisé marque la limite entre l os nouvellement formé et l os plus ancien 45
Mise en place de l os alvéolaire Tissu osseux lamellaire Structure complexe, haute différenciation fonctionnelle Couches matricielles successives de fibrilles collagéniques = lamelles Fibrilles collagéniques parallèles entre elles dans une même lamelle Os lamellaire : Corticale externe ou os compact Os spongieux ou trabéculaire Paroi alvéolaire : Os bordant l alvéole 46
Mise en place de l os alvéolaire Absence de Paroi Alvéolaire OC Au début du développement de l'os alvéolaire proprement dit, les travées osseuses ne sont pas clairement délimitées sur leur face folliculaire Ocy Os Racine en formation OB : Ostéoblastes OC: Ostéoclastes Ocy: Ostéocytes Vasc : vascularisation OB Il n existe pas de paroi osseuse alvéolaire Os Racine en formation 47
Mise en place de l os alvéolaire Absence de Paroi Alvéolaire GEH OC Os OB OB Os Ocy GEH : gaine épithéliale de Hertwig OB : Ostéoblastes OC: Ostéoclastes Ocy: Ostéocytes Vasc : vascularisation L alvéole est recouverte de tissu immature qui ouvre ses espaces médullaires face au germe dentaire 48 et directement, dans le follicule dentaire, futur espace ligamentaire
Mise en place de l os alvéolaire Paroi Alvéolaire La formation de la paroi alvéolaire est dépendante du follicule dentaire de structure fibro-cellulaire qui investit le germe dentaire pendant sa formation 49
Mise en place de l os alvéolaire La paroi alvéolaire Crête alvéolaire Paroi alvéolaire ou Os cribliforme Maxillaire Canaux de Volkmann Paroi alvéolaire: lame cribliforme Espace Ligamentaire Mandibule Alvéoles : Emplacement des racines dentaires 50
Mise en place de l os alvéolaire 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 La face mésiale d une dent correspondant à la face cachée entre deux dents et regardant vers l'avant Aussi, le mouvement mésial 51 d une dent correspond à un déplacement de celle-ci vers l avant
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, ligament dento-alvéolaire et 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 52
CONCLUSION Lésions d origine bactérienne Troubles de la formation Racine dentaire Résorptions radiculaires iatrogéniques 53