Phosphate et minéralisation dentaire : quel rôle pour les transporteurs de phosphate ?

par Laure Merametdjian

Thèse de doctorat en Physiologie biologie des organismes, populations, interactions

Sous la direction de Laurent Beck et de Céline Gaucher.

Soutenue le 16-12-2016

à Nantes , dans le cadre de École doctorale Biologie-Santé Nantes-Angers , en partenariat avec INSERM UMR 791 (Nantes) (laboratoire) et de Université Bretagne Loire (2016-2019) (COMUE) .

Le jury était composé de Maria Cristina Manzanares, Agnès Bloch-Zupan.

Les rapporteurs étaient Anne Poliard, Guillaume Penel.

mots clés

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• Protéines de transport du phosphate
• Odontogenèse
• Expression génique

Résumé

La place essentielle du phosphate dans la composante minérale dentaire laisse supposer un rôle physiologique déterminant pour les protéines membranaires permettant son entrée dans les cellules dentaires. Contrairement aux données disponibles pour le calcium, les molécules permettant la production et la régulation du flux de phosphate aux sites de formation du minéral par les cellules minéralisantes dentaires sont peu connues. Ces informations sont pourtant déterminantes pour la compréhension des mécanismes de minéralisation dentaire. La première étape dans la compréhension du rôle des six transporteurs de phosphate connus (SLC17A1, SLC34A1, SLC34A2, SLC34A3, SLC20A1 et SLC20A2) pendant l’odontogenèse et la minéralisation dentaire a été de déterminer leur expression spatio temporelle par différentes techniques. Nos résultats ont montré que SLC34A2, SLC20A1 et SLC20A2 sont les transporteurs de phosphate exprimés pendant le développement dentaire. Cependant le schéma spatiotemporel d’expression de ces transporteurs ne coincidant pas avec la cinétique de minéralisation la question de leur implication fonctionnelle dans les processus de minéralisation, en tant que transporteurs de phosphate dans la dent, ou en tant que protéines multifonctionnelles restait ouverte. Pour répondre à cette question, nous avons mis en place plusieurs modèles d’analyse in vitro, ex vivo et in vivo. Les résultats les plus importants, issus de l’analyse phénotypique des dents des souris Slc20a2- /- ont montré que l’absence de Slc20a2 entraîne des anomalies de la dentine avec des calcosphérites au front de minéralisation avec un retard de minéralisation dentinaire.

Titre traduit

Phosphate and dental mineralization : what role for phosphate transporters ?

Résumé

The importance of phosphate in dental mineralization suggests a key role for membrane proteins controlling Pi uptake into dental cells. In contrast to calcium, there is no study assessing the functional implication of the different sodium-phosphate transporters in tooth mineralization and odontogenesis. As a first step to determine the functional involvement of the six known phosphate transporters (Npt1/SLC17A1, Npt2a/SLC34A1, Npt2b/SLC34A2, Npt2c/SLC34A3, PiT1/SLC20A1 and PiT2/SLC20A2) during tooth development and mineralization, we have determined their spatiotemporal expression in mouse model during large timescale of odontogenesis by different techniques. Our results obtained by Real Time PCR as well as by in situ hybridization, immunohistochemistry and Xgal staining unravel that SLC34A2, SLC20A1 and SLC20A2 are the main phosphate transporters expressed during tooth development. These results coincide with our results on human dental samples. Considering the spatiotemporal pattern of expression, it remains so to be determined the functional implication of these transporters in mineralization processes, and whether these proteins act indeed as transporters of phosphate in the tooth, or as multifunctional proteins. To answer this question we adressed several models: in vitro (cell lines culture) ex vivo (dental germ culture) and in vivo ( trasngenic mouse models). Multimodal analysis (histology, microCT, SEM, EDX, immunohistochemistry) on Slc20a2-/- mice dental structures show that absence of Slc20a2 leads to abnormal dentin structures displaying calcospherites at the mineralization front, together with delayed dentin mineralization.