MC Chp4 Formation du squelette cranio facial .pdf


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Morphogenèse  Cranio-­‐Faciale  et  Odontogenèse  
UE  Spécifique  Odontologie  -­‐  Première  Année  Commune  aux  Etudes  de  Santé  
Année  2013-­‐2014  

Chapitre  4  :    
FormaGon  du  squeleHe  crânio-­‐facial  

FormaGon  du  squeleHe  cranio-­‐facial  

ObjecGfs  :    
acquérir  les  connaissances  suffisantes  pour  comprendre  :  
 

-­‐  les  mécanismes  biologiques  impliqués  dans    
 la  mise  en  place  du  squele7e  cranio-­‐facial  
 la  migra9on  des  cellules  des  crêtes  neurales  
 la  différencia9on  en  cellules  spécialisées  
 

-­‐  les  aspects  cellulaires  et  moléculaires  de    
 l’ostéogenèse  et  de  la  croissance  osseuse    
 

-­‐  les  mécanismes  de  régula9on  par  des    
 facteurs  de  transcrip9on    
 facteurs  de  croissance  spécifiques  
 

Appréhender  des  pathologies  responsables  de  malforma9ons  

FormaGon  du  squeleHe  cranio-­‐facial  

Plan  du  cours  
 

I.  Origine  des  cellules  du  squele7e  cranio-­‐facial  :  rappels  
 

II.  Contrôles  géné9ques  de  la  squele7ogenèse  cranio-­‐faciale  
 

III.  Différents  mécanismes  d’ossifica9on  
 

IV.  Voûte  crânienne  :  le  neurocrâne  membraneux  
 

V.  Base  du  crâne  :  le  chondrocrâne  
 

VI  .  La  mandibule  
VII.  Car9lages  secondaires  de  la  mandibule  

FormaGon  du  squeleHe  cranio-­‐facial  

I.  Origine  des  cellules  du  squeleHe  cranio-­‐facial  
rappels  embryologiques


I.  Origine  des  cellules  du  squeleHe  cranio-­‐facial  

Evénements  importants    
entre  18-­‐21j  

Différencia9on  du  neuroectoderme  
forma9on  des  crêtes  neurales  
fermeture  du  tube  neural    

I.  Origine  des  cellules  du  squeleHe  cranio-­‐facial  

Principales  structures  dérivées  des  cellules  des  crêtes  neurales  
Crâniales  
Neurones    
cellules  gliales  
crâniens  

Troncales  

Mélanocytes  

Ostéoblastes,   Os  /car9lage  
Neurones  sensi9fs  
Chondroblastes  
et  glie  
Odontoblastes  
Tissus  conjonc9fs  
Glande  surrénale  
Cémentoblastes  

Dents  et  Tissus  parodontaux  (sauf  émail)    

I.  Origine  des  cellules  du  squeleHe  cranio-­‐facial


Différencia9on  du  mésoderme  en  quatre  masses
 

Ectoderme  

Tube  neural  

Mésoderme  
     latéral  
Mésoderme  intermédiaire   §     
Mésoderme  paraxial    

Mésoderme  chordal  

I.  Origine  des  cellules  du  squeleHe  cranio-­‐facial


 le  tube  neural  céphalique  à  3  vésicules

 

Rhombomères  
1  
Mésencéphale  

Proencéphale  
BNF  

2   3   4   5   6   7   8  
Rhombencéphale  

1  

2  

3  

Arcs  pharyngés  

I.  Origine  des  cellules  du  squeleHe  cranio-­‐facial


Rhomb

Mésencéphale  

Proencéphale  

encép
h

ale  
R1  R2  
R3  R4  
R5  R6  R7  

AP2   AP3  
AP1  

BNF  

ectomésenchyme  

Ostéoblastes  
Chondroblaste  
Odontoblastes  

I.  Origine  des  cellules  du  squeleHe  cranio-­‐facial  

Frontal  

Pariétal  

Crêtes  
neurales  
Mésoderme  
latéral  
Mésoderme  
paraxial  

Massif  
facial  
Temporal  
squamosal  

Temporal   Occipital  
pétreux  

I.  Origine  des  cellules  du  squeleHe  cranio-­‐facial  

Squele7e  axial  

Squele7e    
appendiculaire  

Squele7e    
cranio-­‐facial  

Os  pariétaux  
base  du  crâne  

SqueleHe  facial,    
os  frontal  
 

CCNc  

Mésoderme  
paraxial  

Mésoderme  
latéral  

I.  Origine  des  cellules  du  squeleHe  cranio-­‐facial  

II.  Contrôle  généGque  de  la  squeleHogenèse    
cranio-­‐faciale

Mésencéphale  

CCNs

Hox -


R1  
R2  
R3  
R4  

BNF


CCNs

Hox +




AP1

AP2


Proencéphale  

II.  Contrôle  généGque  de  la  squeleHogenèse  cranio-­‐facial


Développement  du  squele7e  des  2  premiers  arcs    pharyngés  
 
er  arc  pharyngé  
1
 
R2
R3

CarGlage  
de    
Meckel  

Malleus  
Incus  

Os  membraneux  
Os  endochondraux  

Msx,  Dlx,…  

 
 

HoxA-­‐2  
R4
R5

CarGlage    
de    
Reichert  

Hox-­‐  
Hox+  

Stapes  
Apophyse  
styloïde  

2ème  arc  pharyngé  

Os    
endochondraux  

II.  Contrôle  généGque  de  la  squeleHogenèse  cranio-­‐facial


III.  Différents  mécanismes  d’ossificaGon  
Neurocrâne    

 

 

 -­‐  Membraneux  =  desmocrâne    
 
 ó  voûte  crânienne  =  calvarium  
 
 Origine  CCNc  +  mésodermique    
 -­‐  Car9lagineux  =  chondrocrâne  
 
 ó  base  du  crâne  
 
 Origine  mésodermique  

Viscérocrâne  

 Os  de  la  face  
 ó  maxillaires,  fosses  nasales,  oreille  moyenne  
 Origine  :  CCNc    

III.  Différents  mécanismes  d’ossificaGon


 L’ossificaGon  primaire,    
 à  par9r  d'un  9ssu  mésenchymateux  (ossifica9on    
 
 
 
 
 
 
 
 membraneuse)    
 à  par9r  d'une  ébauche  car9lagineuse  (ossifica9on  
 
 
 
 
 
 
 
 endochondrale)  
 

L’ossificaGon  secondaire,    
 à  par9r  d'un  9ssu  osseux  déjà  cons9tué  (os  primaire)  
 

L’ossificaGon  terGaire,    
 correspondant  chez  l'adulte  au  remodelage  osseux  
permanent.    

1 5  

III.  Différents  mécanismes  d’ossificaGon


 
Les  mécanismes  d'ossificaGon  
primaire  
 

 Débute  durant  la  vie  embryonnaire    -­‐  foetale  
 Moments  variables  suivant  les  pièces  osseuses  
 Contraintes  mécaniques  faibles.  
 Ostéoblastes    
 à  9ssu  osseux  primaire,  +/-­‐  fibreux  et  peu  orienté  
 Existence  temporaire  

OssificaGon  membraneuse  

OssificaGon  endochondrale  

III.  Différents  mécanismes  d’ossificaGon


ReprésentaGon  schémaGque  des  différentes  étapes    
de  la  mise  en  place  du  squeleHe  cranio-­‐facial  
1)  Morphogenèse  
Migra9on  

Cellules  
 mésenchymateuses  

Condensa9on  

Proliféra9o
n  

III.  Différents  mécanismes  d’ossificaGon

1)  Morphogenèse  

2)  Histo-­‐différenciaGon  
Cellules  mésenchymateuses  
Condensa9on  
 mésenchymateuse  
Sox5  
Sox6  
Sox9  
Chondrocyte  

Runx2  
Osterix  
Ostéoblaste  

III.  Différents  mécanismes  d’ossificaGon


Modes  d’ossificaGon  du  squeleHe  crânio-­‐facial  
Frontal  
Ethmoïde  
Sphénoïde  
Zygoma9que  
Maxillaire  
Mandibule  
OssificaGon  membraneuse  
OssificaGon  endochondrale  

Pariétal  

Occipital  
Temporal  
Maleus,  Incus,  Stapes  
Apophyse  styloïde  

III.  Différents  mécanismes  d’ossificaGon  

IV.  Développement  et  ossificaGon  de  la  
voûte  crânienne  

IV.  Développement  et  ossificaGon  de  la  voûte  crânienne


4.1.  L’ossificaGon  membraneuse  de  la  
voûte  crânienne  
Au  sein  du  mésenchyme  
 à  Forma9on  d’un  modèle  conjonc9f  
 riche  en  fibres  de  collagène  irrégulières.    
ó  voûte  membraneuse  du  crâne  
 
Appari9on  de  centres  d'ossifica9on  
ó  aux  futurs  os    
Pénétra9on  de  vaisseaux    
Croissance  des  centres  d’ossifica9on  
   
Le  9ssu  conjonc9f  fibreux  à  périoste  

Pariétal  
Frontal  

IV.  Développement  et  ossificaGon  de  la  voûte  crânienne  
 4.1.  L’ossificaGon  membraneuse  de  la  voûte  crânienne  

Ossifica9on  directe  :    
 Cellules  mésenchymateuses  à  ostéoblastes  
1ère  étape:  
dépôt  de  la  
Matrice  ostéoïde  

Ostéoblastes  
Ca++  
PO4-­‐-­‐-­‐  

2ème  étape  :  
MinéralisaGon  

Os  calcifié  

IV.  Développement  et  ossificaGon  de  la  voûte  crânienne  
 4.1.  L’ossificaGon  membraneuse  de  la  voûte  crânienne  

Ostéoblastes  
Ostéoïde  
Os  minéralisé  

Ostéocytes  

IV.  Développement  et  ossificaGon  de  la  voûte  crânienne  
 4.1.  L’ossificaGon  membraneuse  de  la  voûte  crânienne  

vaisseau  sanguin  

mésenchyme  

ostéoblastes  

Microscopie    
opGque  
Colora9on  
Hématoxiline  
éosine    
ostéocyte  

os  minéralisé  

ostéoïde  

IV.  Développement  et  ossificaGon  de  la  voûte  crânienne  

4.2.  RégulaGon  de  la  différenciaGon  ostéoblasGque  
Dlx-­‐2  Dlx-­‐5    
Wnt  ß-­‐caténine  

Msx2    Stat1  

-

Runx2                

               Runx2

Cellule  
Ostéo  
mésenchymateuse   progéniteur  
BMP  
FGF  
PROLIFERATION                          

+


                 Runx2

                 Runx2  

Pré  
Ostéoblaste  
ostéoblaste  
Osterix  

BMP  
FGF  

BMP  
FGF  

 DIFFERENCIATION  

     FONCTION    

IV.  Développement  et  ossificaGon  de  la  voûte  crânienne  
 4.2.  RégulaGon  de  la  différenciaGon  ostéoblasGque  

Runx2  :  le  gène  maître  de  la  différenciaGon  ostéoblasGque  
Se  fixe  sur  l’ADN  via  une  séquence  consensus  située  sur  le  
promoteur  de  ses  gènes  cibles  
 

Régule  des  gènes  impliqués  dans  l’engagement  cellulaire  vers  la  voie  
ostéoblas9que    :    
 TGF-­‐β-­‐R1  
 Collagène  de  type  I        Phosphatase  alcaline  
 

Régule  aussi  des  gènes  exprimés  plus  tardivement,  lors  de  la  
minéralisa9on  osseuse  :    
 Ostéopon9ne        BSP  (sialoprotéine  osseuse)                Ostéocalcine  
 

Faiblement  exprimé  par  les  ostéoblastes  matures  

IV.  Développement  et  ossificaGon  de  la  voûte  crânienne  
 4.2.  RégulaGon  de  la  différenciaGon  ostéoblasGque  

Dysplasie  Cleïdo-­‐cranienne  
Muta9on  hétérozygote  de  Runx2

 

Nanisme  
dysplasie  
 des  clavicules  

Hypoplasie  des  maxillaires,  
dents  surnuméraires  

IV.  Développement  et  ossificaGon  de  la  voûte  crânienne  
4.3.  Principaux  marqueurs  exprimés  lors  de  la  différenciaGon  ostéoblasGque  

Rôle  des  facteurs  systémiques  
Les  hormones  les  plus  importantes  contrôlant  
l’ostéoforma9on    :  
 
 
 -­‐  hormone  parathyroïdienne  (PTH)  
 
   
 -­‐  hormones  sexuelles  (oestrogènes)  
 
 
 -­‐  glucocor9coïdes  
 
 
 -­‐  hormone  de  croissance  
 
 
 -­‐  vitamine  D  

IV.  Développement  et  ossificaGon  de  la  voûte  crânienne  

4.4.  Rôle  des  sutures  membraneuses  dans  la  croissance  
de  la  voûte  crânienne  
Suture  

Centre    
d’ossificaGon  
 de  l’os  frontal  

Centre    
d’ossificaGon  
 de  l’os  pariétal  

IV.  Développement  et  ossificaGon  de  la  voûte  crânienne  
4.4.  Rôle  des  sutures  membraneuses  dans  la  croissance  de  la  voûte  crânienne  

Fontanelles  et  sutures  crâniennes  
Os  frontal  

AVANT   Suture  métopique  

Fontanelle    
antérieure  
(bregma)  

Fontanelle    
postérieure  
(lambda)  
Os  occipital  

Suture  coronale  

Os    
pariétal  

Suture  sagi7ale  

Suture  lambdoïde  

ARRIÈRE  

IV.  Développement  et  ossificaGon  de  la  voûte  crânienne  
4.4.  Rôle  des  sutures  membraneuses  dans  la  croissance  de  la  voûte  crânienne  

Morphogenèse  suturale  
Morphogenèse  
Établissement    
de  la  suture  
Croissance  

 Contact  

IV.  Développement  et  ossificaGon  de  la  voûte  crânienne  
4.4.  Rôle  des  sutures  membraneuses  dans  la  croissance  de  la  voûte  crânienne  

OrganisaGon  d’une  suture  de  la  voûte  cranienne    
!  suture  membraneuse  ou  synfibrose

Front  d’ossifica9on  

*  
*  
*  
*  
Os  
*  
*  
*  *  
*   *  
*  *  *   *  *  
Mésenchyme  sutural  

Os  
Dure  mère  

IV.  Développement  et  ossificaGon  de  la  voûte  crânienne  
4.4.  Rôle  des  sutures  membraneuses  dans  la  croissance  de  la  voûte  crânienne  

RégulaGon  de  la  morphogenèse  des  sutures  craniennes  :    
!  croissance  suturale  
suture  
Signaux  ostéogéniques    
perme7ant  la  croissance    
(TGF-­‐β,  BMP,  FGF,  FGFR)  

 

Dure  Mère  

Signaux  perme7ant    
le  main9en  du  mésenchyme  sutural    
(Msx-­‐2,  Twist)  
Dure  Mère  
 
Forces  mécaniques  :  croissance  du  cerveau  à  croissance  osseuse  

IV.  Développement  et  ossificaGon  de  la  voûte  crânienne  
4.4.  Rôle  des  sutures  membraneuses  dans  la  croissance  de  la  voûte  crânienne  

Quelques  exemples  de  craniosténoses  
 
A  :  Crâne  normal  d’un  nSuture  
ouveau-­‐né  
Os  frontal  
Fontanelle  
antérieure  

métopique  

Suture  
coronale  

Suture  
sagi7ale  

Os  pariétal  

Fontanelle  
postérieure  
Os  occipital  

B  :  Scaphocéphalie  

Suture  
lambdoïde  

Fusion  de  la  
suture  sagi7ale  

C  :  Trigonocéphalie  

D  :  Plagiocéphalie  

Fusion  de  la  
suture  
métopique  

Fusion  unilatérale  de  
 la  suture  coronale  

 

IV.  Développement  et  ossificaGon  de  la  voûte  crânienne  

4.5.  Croissance  apposiGonnelle  :  rôle  du  périoste  
 à  Les  ostéoblastes  situés  sous  le  périoste  sécrètent  une  matrice  
osseuse  sur  la  surface  externe  de  l’os  
 

à  Les  ostéoclastes  situés  dans  la  par9e  endocrânienne  
résorbent  l’os  
 
 
 
 
 
 

+   +   +   +  
+  
+  
+   +  

-­‐  
-­‐  
-­‐   -­‐  
-­‐  
-­‐  
-­‐   -­‐  

à  Explica9on  de  la  décourbure  progressive  

Apposi9on  osseuse  

Résorp9on  osseuse  

IV.  Développement  et  ossificaGon  de  la  voûte  crânienne  

V.  Développement  du  chondrocrâne  

V.  Développement  du  chrondrocrâne  

4ème   semaine   :   le   mésenchyme   issu   du   mésoderme   paraxial   se  
condense  entre  le  cerveau  en  développement  et  l’ectoderme  
 

Le  neurocrâne  car9lagineux  (chondrocrâne)    
ó une  série  de  points  de  car9lage    
 

 à  fusion  à  ossifica9on  endochondrale  

   

Forme  la  base  du  crâne  
Chondrocrâne  postérieur  
 
 
 Chondrocrâne  antérieur    

Vue  supérieure  

V.  Développement  du  chrondrocrâne  

Chondrocrâne  en  vue  latérale  

Mésethmoïde  
Présphénoïde  
Septum    
nasal  

Neurocrâne  
Chondrocrâne  
Viscérocrâne  

Vomer  
Maxillaire  

Postsphénoïde  
Basi  
occipital  

V.  Développement  du  chrondrocrâne  

 5.1.  RégulaGon  de  la  différenciaGon  chondrocytaire  
Chondroprogéniteur  
Sox9  

BMPs  
FGFs  
IGF-­‐1-­‐2  

Condensa9on  cellulaire  

N-­‐CAM    
N-­‐cadhérines  

Chondrocyte  différencié  

Collagènes  IIB,  IX,    
XI,  Agrécane

Sox9  
Sox9  
Sox  5,  sox  6  

Collagène  I  
Collagène  IIA  

 

Chondrocyte  proliféra9f  

Runx2  

Chondrocyte  hypertrophique  
Runx2  

Car9lage  calcifié  

Collagène  X,  
MMP-­‐13  
VEGF  

V.  Développement  du  chrondrocrâne  
 5.1.  RégulaGon  de  la  différenciaGon  chondrocytaire  

Sox9  :  le  gène  maître  chondrocytaire

Sox9    ó  facteur  de  transcrip9on    
 exprimé  dans    
 
 

 les  condensa9ons  mésenchymateuses  préchondrogéniques    
 les  chondrocytes  proliféra9fs.    

 Non  exprimé  par  les  chondrocytes  hypertrophiques  
 
 Dysplasie  Campomélique  est  une  maladie  géné9que  humaine    
 
 

 muta9on  hétérozygote  de  Sox9  
 Caractérisée  par  un  nanisme  +  diverses  malforma9ons  
 osseuses  et  car9lagineuses  

V.  Développement  du  chrondrocrâne  

5.2.  Mécanisme  d’ossificaGon  endochondrale  
de  la  base  du  crâne  
Périchondre  
Chondrocytes  
 hypertrophiques  
Vaisseaux    
sanguins  

Car9lage  
*  
*  *  *  
*  
*  
*  *  *  *   calcifié  
*   *  
*   *   *  

Invasion  vasculaire  du  carGlage  
calcifié  
Chondroclaste…  

Périoste  

RésorpGon  du  carGlage  calcifié  
Remplacement  du  carGlage  par  
 de  l’os    

V.  Développement  du  chrondrocrâne  
5.3.  Mécanisme  d’ossificaGon  endochondrale  de  la  base  du  crâne  

Résumé  des  différentes  étapes  de  l’ossificaGon  
endochondrale  
Chondrogenèse  à  ébauche  car9lagineuse  
Différencia9on  terminale  des  chondrocytes  à  hypertrophique  
Calcifica9on  de  la  matrice  car9lagineuse  
Invasion  vasculaire  du  car9lage  calcifié  
Résorp9on  de  la  matrice  car9lagineuse  
Remplacement  du  car9lage  par  de  l’os  

V.  Développement  du  chrondrocrâne  

5.4.  Les  sutures  carGlagineuses  de  la  base  du  
crâne  ou  synchondroses  
Structure  macroscopique  
Synchondrose    
ó  Suture  car9lagineuse  
 
Périchondre  
 
Périoste  
 
 
Différentes  des  sutures  fibreuses  de  la  
voûte  du  crâne  
43  

V.  Développement  du  chrondrocrâne  
5.4.  Les  sutures  carGlagineuses  de  la  base  du  crâne  ou  synchondroses  

OrganisaGon  histologique  d’une  synchondrose  
Os  
Os  
Chondrocytes  
Chondrocytes  
endochondral  
endochondral  
proliféra9fs  
proliféra9fs  
Chondrocytes  
Chondrocytes  
Synchondrose  
hypertrophiques  
hypertrophiques  

V.  Développement  du  chrondrocrâne  

5.5.  Le  chondrocrâne  antérieur

masque  de  «  loup  de  carnaval  »


Capsule  nasale  
Par9e  latérale  de  la  
capsule  nasale  
Septum  nasal  

Trou  op9que  
Car9lages  de  
Reichert  

Car9lages  de  Meckel  

V.  Développement  du  chrondrocrâne  
5.5.  Le  chondrocrâne  antérieur


Capsule  nasale

Coupe  coronale  
Par9e  latérale    
de  la  capsule  
Car9lage  du  septum  nasal  
Car9lage  Voméro-­‐nasal  
Processus  pala9n  

Cavité  nasale  
Cavité  orale  

V.  Développement  du  chrondrocrâne  
5.5.  Le  chondrocrâne  antérieur


septum  nasal  (coupe  sagiHale)  
 

Frontal  
Os  nasal  

Ethmoïde  

Car9lage  du  septum  nasal  
Maxillaire  

Vomer  

Os  nasal  
Car9lage  nasal  
Quadrangulaire  
non  ossifié  

Pala9n  

Stade  embryonnaire  
organisateur  et  inducteur  de  la  croissance  
des  maxillaires  

Frontal  
lame  ver9cale  de    
l’ethmoïde    
Corps  du  
sphénoïde  

Vomer  
Maxillaire  

Pala9n  

Fin  de  croissance  

V.  Développement  du  chrondrocrâne  
5.5.  Le  chondrocrâne  antérieur


L e   c a r G l a g e   d e   M e c k e l  

1er  arc  pharyngé  

V.  Développement  du  chrondrocrâne  
5.5.  Le  chondrocrâne  antérieur  :  Le  carGlage  de  Meckel


T u t e u r   d e     l ’ o s s i fi c a G o n   d e   l a   m a n d i b u l e  
 
CarGlage  de  Meckel  
Nerf  mandibulaire  
Branche  linguale  
Branche  alvéolaire    
Centre  
d’ossifica9on  

Branche  
incisive  

Branche  
mentonnière  

V.  Développement  du  chrondrocrâne  

VI.  OssificaGon  du  corps  de  la  mandibule  
 
 
mise  en  place  des  cryptes  dentaires    
et  de  l’os  alvéolaire  


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