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Les dents, un outil unique pour comprendre les maladies de l’os

21/03/2013

Pour la première fois, une équipe de chercheurs en médecine dentaire (Université Paris Descartes et AP-HP) a reproduit les anomalies dentaires causées par le rachitisme hypophosphatémique grâce à un modèle de culture original reproduisant la minéralisation de la dent. Cette maladie rare est caractérisée par des troubles de la croissance et par de sévères infections dentaires, tous deux liés à une mauvaise minéralisation de l’os et de la dentine (tissu interne de la dent). Les scientifiques ont étudié les mécanismes complexes à l’origine des malformations dentaires, en utilisant des cellules souches mésenchymateuses[1]  contenues dans la pulpe dentaire et normalement impliquées dans la minéralisation des dents.

Les chercheurs de l’Université Paris Descartes et de l’hôpital Bicêtre (AP-HP, Centre de référence des maladies rares du métabolisme du phosphore et du calcium) en collaboration avec les Universités Paris Diderot, Paris-Sud, Paris Est, l’Inserm, le CNRS, et des chercheurs nord américains ont tout d’abord identifié le peptide ASARM, responsable de l’hypominéralisation des os et de la dentine, dans des dents de patients hypophosphatémiques. Ce peptide entraine une anomalie de structure des dents qui s’infectent alors très facilement, sans signe clinique de « type carie » préalable. « Afin d’étudier les mécanismes impliquant ce peptide dans la maladie, nous avons mis au point un modèle dentaire tridimensionnel, explique Catherine Chaussain, Professeure à l’Université Paris Descartes et Praticien Hospitalier à l’Hôpital Bretonneau (AP-HP). Nous avons ainsi pu évaluer l’effet pathologique des peptides ASARM. » L’étude montre que les cellules souches de la pulpe dentaire humaine traitées par ASARM ne se différencient pas normalement en odontoblastes (cellules sécrétrices de la dentine), entravant la minéralisation normale des dents. L’hypominéralisation des os et des dents semble donc avoir la même origine dans le rachitisme hypophosphatémique. Une étude préclinique chez l’animal alliant des techniques d’imagerie par micro-CT[2]  et des approches histologiques[3]  a confirmé ces résultats.

 Minéralisation témoin/patient

dentine saine témoin

Le rachitisme hypophosphatémique est principalement lié à une mutation du gène PHEX. Ce dernier code une enzyme capable de dégrader le peptide ASARM, puissant inhibiteur de la biominéralisation et hypophosphatémiant, dérivé du clivage de la protéine dentinaire et osseuse MEPE. La mutation de PHEX entraine une libération accrue de ces peptides ASARM. En leur présence, la différenciation des odontoblastes est altérée, ce qui diminue localement la minéralisation des dents. De plus, les scientifiques émettent l’hypothèse d’un rétrocontrôle positif d’ASARM sur la synthèse de MEPE, provoquant ainsi un cercle vicieux par amplification du mécanisme pathologique. ASARM apparaît donc comme un acteur clé de la pathologie et explique les infections dentaires observées chez les malades.

« C’est la première fois qu’un modèle dentaire est utilisé pour étudier une maladie des os, indique Benjamin Salmon, Maitre de conférence à l’Université Paris Descartes et Praticien Hospitalier à l’Hôpital Louis Mourier (AP-HP). L’atout majeur de cette technique est de disposer d’un matériel accessible, les cellules dentaires des malades pouvant facilement être recueillies (perte des dents de lait, extraction des dents de sagesse pour malposition…). A l’avenir, cette approche pourra être utilisée pour étudier d’autres maladies rares de l’os ».

Publication

MEPE-Derived ASARM Peptide Inhibits Odontogenic Differentiation of Dental Pulp Stem Cells and Impairs Mineralization in Tooth Models of X-Linked Hypophosphatemia
Benjamin Salmon1,2,3, Claire Bardet1, Mayssam Khaddam1, Jiar Naji1, Benjamin R. Coyac1,2,10, Brigitte Baroukh1, Franck Letourneur4, Julie Lesieur1, Franck Decup1,6, Dominique Le Denmat1, Antonino Nicoletti11,12, Anne Poliard1, Peter S. Rowe5, Eric Huet7, Sibylle Opsahl Vital1,2,3, Agnès Linglart3,8,9, Marc D. McKee10, Catherine Chaussain1,2,3
1 EA 2496, Pathologies, Imaging and Biotherapies of the Tooth, UFR Odontologie, University Paris Descartes PRES Sorbonne Paris Cité, Montrouge, France,2 AP-HP, Odontology Department Bretonneau – Louis Mourier, Hôpitaux Universitaires Paris Nord Val de Seine
3 Centre de Référence des Maladies Rares du Métabolisme du Phosphore et du Calcium, AP-HP, Kremlin Bicêtre,
4 Institut Cochin, University Paris Descartes PRES Sorbonne Paris Cité, Paris
5 The Kidney Institute, University of Kansas Medical Center, Kansas City, Kansas, United States of America,
6 AP-HP Odontology Department Charles Foix, Ivry Sur Seine
7 Université Paris-Est, Laboratoire CRRET, CNRS, Créteil
8 APHP Endocrinology and Diabetology for Children, Bicêtre Paris-Sud Hospital, Kremlin Bicêtre, France,
9 Université Paris-Sud, Kremlin Bicêtre
10 Faculty of Dentistry, and Department of Anatomy and Cell Biology, McGill University, Montreal, Quebec, Canada,
11 Inserm UMRS698, Paris, France, 12 Denis Diderot University, UMRS698, Paris
PLoS ONE 8(2): e56749. doi:10.1371/journal.pone.0056749

[1]  Les cellules souches mésenchymateuses sont des cellules qui ont la capacité de pouvoir se différencier vers différentes lignées cellulaires (os, dent, tissu nerveux, tissu musculaire…)

[2]  Le Micro CT est une imagerie radiographique tridimensionnelle qui représente la microstructure interne des tissus minéralisés.

[3]  Approches s’appuyant sur l’étude des tissus biologiques