Msx2 et Sost/Sclérostine : deux modulateurs du développement et de la réparation de la dentine

Msx2 and Sost/Sclerostine : two modulators of the development and the reparation of dentine

• Auteur / Autrice : Nawel Amri-Ibn Elhadj
• Direction : Ariane Berdal, Catherine Chaussain-Miller
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie. Physiologie et physiopathologie
• Date : Soutenance le 23/11/2018
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Paris Diderot - Paris 7 (1970-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherche des Cordeliers (Paris ; 2007-....)
• Jury : Président / Présidente : Brigitte Alliot-Licht
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ariane Berdal, Catherine Chaussain-Miller, Brigitte Alliot-Licht, Jean-Christophe Farges, Maryline Minoux, Xavier Houard, Claire Bardet
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Jean-Christophe Farges, Maryline Minoux

Mots clés

Mots clés contrôlés

Voie de signalisation Wnt

Odontoblastes

Biomécanique

Pulpe de la dent

Dentine

Dentinogenèse

Mots clés libres

MSX-2

Protéine SOST, humain

MSX-2 compound

SOST protein, human

Résumé

Les signalisations Wnt (canonique Wnt/β-caténine et non-canoniques) sont partie prenante des communications cellulaires craniofaciales. Notre travail est dédié aux antagonistes de Wnt dans les étapes tardives du développement cranio-facial, la majorité des études ayant porté sur sa morphogenèse précoce. Un premier screening de ses antagonistes a permis de positionner Sost/Sclérostine comme l’intervenant principal pour la dentinogenèse. La thèse porte sur le rôle de Sost/Sclérostine dans le mésenchyme pulpaire. L’hypothèse était que les contraintes micro-environnementales (éruption dentaire, trauma et coiffage pulpaire) modulent son expression et que les modulations du signal Wnt/β-caténine ainsi induites coordonnent les étapes clés à l’intérieur du mésenchyme selon une approche l’intégrant au complexe formé par la dent et l’os péridentaire. De par nos données préliminaires lors de la croissance et de la cicatrisation, les processus visés ont été (1) la différenciation odontoblastique des progéniteurs pulpaires et leur activité de dentinogenèse, (2) leur synergie avec les dynamiques radiculaires et osseuses et (3) la réparation dentinaire.Les souris invalidées pour l’homéogène Msx2 (Msx2 KI) ont été le modèle d’inhibition du signal Wnt/β-caténine du fait de la surexpression de Sost/Sclérostine, et la souris invalidée pour Sost, Sost-/-, a constitué les modèles d’inactivation. Le complexe dentoalvéolaire a été étudié des premières semaines post-natales à l’âge adulte ainsi que dans une cinétique de réparation dentinaire induite par chirurgie. Sost/sclérostine a été étudié parallèlement aux processus cellulaires de la croissance, de la biominéralisation et de la réparation.Les échantillons ont été analysés par l’imagerie dynamique, l’histologie, l’histomorphométrie, et l’immunomarquage grâce à la collaboration des deux équipes pour l’analyse des tissus minéralisés oraux, hétérogènes et complexes. Les méthodes de biologie cellulaire, moléculaire et de biochimie ont été appliquées in vivo après microdissection du mésenchyme pulpaire de souris et ex vivo dans les cellules issues des souris mutées.En résumé, les résultats obtenus sont que les niveaux d’expression (excessive ou bloquée) de Sost/Sclérostine affectaient la différenciation des odontoblastes, la quantité et la qualité de la dentinogenèse. Ces modulations du signal Wnt/β-caténine avaient une répercussion sur le système dento-osseux, notamment l’élongation de la racine dentaire, ainsi harmonisée avec le métabolisme osseux péridentaire lors de la croissance. Le complexe dento-maxillaire abrite un nombre important de cellules en interaction, à la fois répondantes et stimulantes de Wnt/β-caténine. La sclérostine y opère de façon autonome dans le mésenchyme et intégrée dans l’ensemble dentoalvéolaire. Elle coordonne le processus de dentinogenèse et le modelage osseux péridentaire dans leur dépendance aux contraintes biomécaniques.

The Wnt (canonical Wnt / β-catenin and non-canonical) signaling pathway are involved in craniofacial cellular communications. Our work is dedicated to Wnt antagonists in the late stages of craniofacial development, when the majority of studies focusing on early morphogenesis. A first screening of its antagonists permit to consider Sost / Sclerostin as the main intervenor for dentinogenesis. The thesis focuses on the role of Sost / Sclerostin in the dental mesenchyme. The hypothesis was that the micro-environmental constraints (dental eruption, trauma and pulp capping) modulate its expression. The modulations of the Wnt /β-catenin signal thus induced, coordinate the key steps inside the mesenchyme. All this, according to an approach integrating those interactions into the complex formed by the tooth and alveolar bone. From our preliminary data concerning growth and pulp healing, the targeted processes were (1) odontoblastic differentiation of pulp progenitors and their dentinogenesis activity, (2) their synergy with root and bone dynamics and (3) dentinal repair.Non-conditional invalidated mice for the Msx2 homeogene (Msx2KI) constituted the Wnt / β-catenin signal inhibition model (Sost / Sclerostin overexpression) and the mice invalidated for Sost, Sost-/- constituted the mouse models of inactivation. The complex tooth-alveolar bone was studied from the first postnatal weeks to adulthood, as well as in surgery-induced dentin repair kinetics. Sost / sclerostin has been studied in parallel with the cellular processes of growth, biomineralization and repair. Samples were explored from dynamic imaging to histology, histomorphometry, and immunostaining by the collaboration of both teams for the analysis of oral, heterogeneous, and complex mineralized tissues. The methods of cellular, molecular and biochemical biology were applied in vivo after microdissection of the pulpal mesenchyme and ex vivo in the cells from the mutated mice.In summary, the data showed that the differentiation of odontoblasts, the quantity and quality of dentinogenesis depends on the levels of expression of Sost / Sclerostin (excessive or blocked). These modulations of the Wnt / β-catenin signal had an impact on the tooth-bone system, in particular the elongation of the dental root, thus harmonized with the periodontal bone metabolism during growth. The dento-maxillary complex is home to an important number of interacting cells, both replicating and stimulating Wnt / β-catenin. Sclerostin operates autonomously in the mesenchyme and is integrated in the tooth-alveolar bone complex. It coordinates the process of dentinogenesis with periodontal bone modeling and depending on biomechanical constraints.