Amélogenèse

• Il est conseillé d'étudier la dentinogenèse avant l'amélogenèse

  
• Amélogenèse


  Processus de formation de l'émail : une structure acellulaire, non vascularisée, non innervée, mais très minéralisée (96%), d'origine épithéliale, qui recouvre la couronne dentaire

  
• Amélogenèse


  1. Synthèse et sécrétion par les améloblastes des molécules de la matrice de l'émail

  2. Minéralisation de l'émail

  3. Maturation de l'émail
• Améloblastes


  Cellules issues de la différenciation des cellules de l'épithélium dentaire interne (EDI) de l'organe de l'émail, d'origine ectodermique

  
• Amélogenèse


  Synchronisée avec la dentinogenèse, avec un léger retard

  
• Phases de vie d'un améloblaste

  • Améloblaste pré-sécréteur
  • Améloblaste sécréteur sans prolongement de Tomes
  • Améloblaste sécréteur avec prolongement de Tomes
  • Améloblaste de maturation
  • Améloblaste de protection

  
• Améloblaste pré-sécréteur


  • Cellule polarisée avec un pôle proximal et un pôle distal
  • Noyau migre vers le pôle proximal
  • Cytosquelette et organites membranaires s'accumulent au pôle distal
  • Forme de nouvelles jonctions inter-cellulaires au pôle distal
  • Filaments intermédiaires participent à la formation d'une toile terminale au pôle proximal
• Améloblaste sécréteur sans prolongement de Tomes

  • S'allongent pour atteindre 60 µm de hauteur et 4 µm de largeur
  • Multiplient leurs organites de synthèse
  • Se polarisent en plus en plus
  • Présentent des vésicules d'exocytose au pôle distal, permettant la sécrétion des premières protéines de l'émail, formant l'émail aprismatique interne
• Améloblaste sécréteur avec prolongement de Tomes

  • Cellules très étroites et jointives, laissant apparaitre 4 compartiments
  • Compartiment nucléaire, compartiment infranucléaire, compartiment supranucléaire, compartiment apical avec prolongement de Tomes
  • Vésicules de sécrétion contenant les protéines de l'émail dirigées vers deux sites de sécrétion distincts : site de sécrétion distal et site de sécrétion proximal
• Protéines de la matrice de l'émail

  • Énaméline
  • Tuftéline
  • Améloblastine
  • Amélogénines
  • Protéases
• Énaméline


  Plus grande protéine de l'émail (186 kDa), représente 1 à 5 % des protéines de la matrice de l'émail, joue un rôle dans la nucléation des cristaux et leur croissance selon l'axe C
• Tuftéline

  Protéine très hydrophile, très acide, présente dans la région proche de la jonction émail/dentine et dans l'émail interprismatique, possède 7 sites de phosphorylation
• Améloblastine


  Protéine relativement acide, représente 5 % des protéines de la matrice de l'émail, présente à proximité de la membrane du prolongement de Tomes
• Amélogénines

  Protéines les plus abondantes de la matrice de l'émail, représentent 90 % des protéines de l'émail
• Protéases


  Dégradent l'énaméline après sa sécrétion
• La jonction entre l'émail et la dentine apparait nettement en microscopie car la matrice de l'émail est formée de cristaux plus larges que les cristaux du manteau dentinaire

  
• Au stade de la couronne, le germe dentaire présente, de la périphérie vers le centre : l'épithélium dentaire externe (EDE), le reticulum étoilé, le stratum intermedium, la pulpe dentaire. Puis, les premiers odontoblastes apparaissent et sécrètent la première couche de dentine, puis les premiers améloblastes sécréteurs apparaissent et sécrètent la première couche d'émail, aprismatique

  
• L'accolement (ou collapsus) de l'EDE au stratum intermedium forme la couche papillaire. Ce phénomène est indispensable car il permet un rapprochement des vaisseaux sanguins du follicule dentaire vers les améloblastes sécréteurs, isolés des capillaires sanguins pulpaires depuis le dépôt de dentine

  
• Lorsque les protéines de l'émail sont sécrétées, les cristaux d'hydroxyapatite sont formés directement, à proximité de la membrane, en pointillé. L'émail en cours de formation prend un aspect moucheté, on parle de Stipple material "matériau en pointillé"
• Tuftéline


  Une protéine très hydrophile, la plus acide des protéines de la matrice de l'émail
• Tuftéline


  • Très présente dans la région proche de la jonction émail/dentine et dans l'émail interprismatique, mais plus faiblement présente dans les gaines prismatiques
  • Possède 7 sites de phosphorylation, potentiellement capables de fixer les ions calcium dans le processus de nucléation des cristaux
  • Localisée dans de nombreux tissus non-minéralisés comme le foie, le poumon ou le rein
• Le gène de la tuftéline est localisé sur le chromosome 1
• Une mutation de ce gène pourrait être responsable d'une forme hypoplasique d'amélogenèse imparfaite dominante autosomique
• Améloblastine


  Relativement acide et représente 5 % des protéines de la matrice de l'émail
• Améloblastine


  • Présente à proximité de la membrane du prolongement de Tomes à laquelle elle se lie grâce à 2 sites de liaison, son rôle serait alors d'assurer l'adhérence des améloblastes sécréteurs à la matrice de l'émail
  • Rapidement clivée après sa sécrétion et certains de ses produits de dégradation, présents dans la gaine prismatique, pourraient empêcher la fusion entre les prismes et la substance interprismatique
• Le gène de l'améloblastine est localisé en position q13 du chromosome 4
• Une mutation de ce gène provoque un type hypoplasique local de l'amélogenèse imparfaite
• Chez les souris mutantes dépourvues d'améloblastine, les améloblastes n'adhèrent pas à la matrice de l'émail, elles perdent leur polarité, redeviennent prolifératives, ce qui se traduit par une formation incomplète d'émail
• Amélogénines


  Quantitativement les plus importantes de la matrice de l'émail (90%)
• Amélogénines


  • Riches en proline (20-30%), en glutamine, en leucine et en histidine
  • Phosphorylées mais pas glycosylées
  • Très hydrophobes et relativement basiques
  • Subissent peu de modifications post-traductionnelles
• Sécrétion des amélogénines


  1. 100 à 200 molécules d'amélogénines s'auto-assemblent en nanosphères de 15 à 20 nm

  2. Ces nanosphères d'amélogénine se lient à l'hydroxyapatite avec une forte affinité

  3. L'espace entre deux cristaux en formation (20 nm) correspond au diamètre d'une nanosphère d'amélogénine

  4. Les nanosphères maintiennent une distance uniforme entre les cristaux et contrôlent leur orientation
• Chez l'Homme, les amélogénines sont codées par 2 gènes, qui partagent 91% d'homologie de séquence
• Chez l'homme, les 2 gènes sont exprimés, mais pas de façon équivalente : seul 10 % des amélogénines proviennent de l'expression du gène AMELY
• Chez les souris déficientes en gène d'amélogénine, comme dans certaines formes d'amélogenèse imparfaite humaine liée au chromosome X, l'émail est hypoplasique et n'est pas structuré normalement (pas de prismes, pas de substance interprismatique)
• MMP20 (ou énamélysine)


  Métalloprotéinase matricielle sécrétée par les améloblastes au stade de sécrétion de l'émail
• Rôle de la MMP20

  1. Clive les amélogénines de hauts poids moléculaires en de nombreux sites au niveau de leur extrémité C-terminale, ce qui modifie leur structure

  2. Dégrade les nanosphères permettant ainsi la croissance en épaisseur et en largeur des cristaux de l'émail
• Maturation de l'émail


  1. Elimination des nanosphères d'amélogénine qui limitent la croissance des cristaux

  2. Arrivée massive d'ions calcium et phosphate dans l'émail pour réaliser la croissance des cristaux
• Améloblastes de maturation


  • Réduisent leur taille (le prolongement de Tomes disparait), réduisent le nombre d'organites de synthèse, et s'élargissent
  • Alternent, de façon cyclique, entre deux aspects distincts : soit ils présentent au pôle proximal des jonctions perméables et au pôle distal une bordure plissée, soit ils présentent au pôle proximal des jonctions étanches et au pôle distal une bordure lisse
• Rôle de la modulation des améloblastes de maturation

  En relation avec une balance entre l'acidification et la neutralisation du pH de l'émail immature, l'élimination des fragments protéiques et le transport du calcium vers l'émail pour permettre la croissance des cristaux

  
• Elimination des nanosphères par MMP20

  1. Sécrétion de MMP20 par les améloblastes à bordure plissée, accompagnée de la sécrétion de la sérine-protéase-17 et de l'anhydrase carbonique de type II qui libère des protons, provoquant l'acidification du milieu extracellulaire

  2. Puis, les améloblastes à bordure plissée sécrètent des ions bicarbonate et les améloblastes à bordure lisse sécrètent des fluides interstitiels vers l'émail, permettant la neutralisation du pH extracellulaire