Comment régénérer l’émail des dents ?

L’émail des dents est le matériau le plus dur du corps humain et protège les dents des contraintes mécaniques lors de la mastication ainsi que de la carie. Cependant, chez plus de 90 pour cent des adultes, le bouclier protecteur de leurs dents permanentes est endommagé, voire perdu dans certains cas. Les aliments acides et les bactéries productrices d’acide qui se nourrissent du sucre présent sur les dents peuvent endommager l’émail si l’hygiène dentaire est mauvaise.

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L’émail des dents est définitivement endommagé

Des trous (cavités) et des fractures peuvent survenir. Cependant, comme les dents permanentes ne possèdent plus de cellules formant l’émail (améloblastes), qui meurent lors de l’éruption des dents, l’émail ne peut plus être régénéré ultérieurement.

L’équipe de Hannele Ruohola-Baker de l’Université de Washington (UW) à Seattle veut changer cela. Pour ce faire, il a retracé le développement des améloblastes à partir de cellules souches, puis a développé des mini organoïdes dentaires capables de produire plusieurs éléments constitutifs de protéines (protéines) à partir de l’émail dentaire. Les scientifiques ont publié leurs résultats dans la revue « Developmental Cell ».

Il s’agit d’une première étape importante vers le développement de traitements à base de cellules souches “pour réparer les dents endommagées et régénérer les dents perdues”, a déclaré Hai Zhang, professeur de dentisterie restauratrice à l’école de médecine dentaire de l’UW et l’un des co-auteurs de l’étude. Actualités de la médecine UW.

La capacité à régénérer l’émail des dents ne serait pas seulement importante lorsqu’il est endommagé. Il existe également des anomalies génétiques congénitales, telles que « l’amélogenèse imparfaite », dans lesquelles la formation de l’émail est perturbée dès le départ et ne se déroule pas correctement. Les dents sont plus sensibles à la carie dentaire et sont également très sensibles à la température. De plus, ils sont de couleur jaunâtre ou gris-brun.

Certains animaux, comme les souris, sont capables de renouveler continuellement l’émail de leurs dents. Les rongeurs ne forment pas un deuxième type de dents comme le font les humains, mais ont plutôt des dents à croissance continue. Les cellules souches qui forment l’émail y sont retenues, de sorte qu’un nouvel émail puisse se former en permanence.

Feuille de route génétique pour la formation de l’émail décodée

Pour créer des améloblastes en laboratoire, les chercheurs ont d’abord dû comprendre le programme génétique qui pousse les cellules souches fœtales à se développer en cellules spécialisées productrices d’émail. Grâce à la technologie de séquençage de l’ARN, ils ont décodé les gènes actifs aux différentes étapes du développement des améloblastes.

Chaque ARNm est une copie de l’ADN et agit comme un modèle mobile pour une protéine. S’il détecte un ARNm, le gène associé est actif. Si les concentrations d’ARNm augmentent ou diminuent, l’activité du gène augmente ou diminue, c’est-à-dire que le gène est activé ou désactivé.

À l’aide d’un programme informatique appelé Monocle, les chercheurs ont ensuite reconstitué le cours probable des activités génétiques qui se produisent lorsque les cellules souches se développent en améloblastes différenciés. En un sens, le programme informatique a déterminé la bonne feuille de route génétique pour créer les cellules formant l’émail en laboratoire lors de la prochaine étape.

Donnez les bons signaux

Pour ce faire, l’équipe de Ruohola-Baker a d’abord dû déterminer l’ordre des signaux chimiques afin d’activer les gènes dans la séquence souhaitée. Dans certains cas, les chercheurs ont utilisé des substances chimiques connues ; dans d’autres, les employés de l’UW Medicine Institute for Protein Design devaient d’abord concevoir les protéines appropriées sur ordinateur, puis les faire produire.

Dans le cadre de ce projet, les scientifiques ont identifié pour la première fois un précurseur important des odontoblastes, le type cellulaire qui donne naissance à la dentine (os dentaire) située sous l’émail. Celui-ci a au moins une capacité limitée à se régénérer. Les améloblastes et les odontoblastes pourraient alors être induits pour former de petits mini-organes multicellulaires tridimensionnels (organoïdes).

Celles-ci se sont organisées en structures similaires à celles des dents humaines en développement. De plus, ils sécrètent également trois protéines importantes de l’émail : l’améloblastine, l’amélogénine et l’émail. Ces protéines formaient alors une matrice. S’ensuit un processus de minéralisation, essentiel à la formation d’un émail dentaire présentant la dureté requise.

Obturations vivantes

Dans la prochaine étape, l’équipe de recherche souhaite affiner davantage le processus et produire un émail dentaire amélioré en laboratoire qui est tout aussi durable que l’émail dentaire naturel. À cette fin, les scientifiques souhaitent également développer des moyens d’utiliser cet émail dentaire pour restaurer les dents endommagées : notamment pour combler les caries et autres défauts.

Comme Ruohola-Baker l’a déclaré à UW Medical News, une approche encore plus ambitieuse consiste à développer des « obturations vivantes » qui peuvent se développer et réparer des caries et autres défauts. L’objectif ultime serait de créer des dents dérivées de cellules souches qui pourraient remplacer complètement les dents perdues.

Selon Ruohola-Baker, les dents constituent un modèle idéal pour travailler au développement d’autres thérapies à base de cellules souches. “Beaucoup d’organes que nous aimerions remplacer, comme le pancréas, les reins et le cerveau humains, sont vastes et complexes. Il faudra du temps pour les régénérer en toute sécurité à partir de cellules souches”, a-t-elle poursuivi. “Les dents, en revanche, sont beaucoup plus petites et moins complexes, ce sont peut-être les fruits les plus faciles à trouver. Cela peut prendre un certain temps avant de pouvoir les régénérer, mais nous pouvons maintenant voir les étapes à suivre pour y parvenir.”

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