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Jun 05, 2023

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Scientific Reports volume 13, Numéro d'article : 12301 (2023) Citer cet article 1267 Accès 1 Détails Altmetric Metrics L'émail dentaire est un tissu biologique particulier dépourvu de toute capacité d'auto-renouvellement

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 12301 (2023) Citer cet article

1267 Accès

1 Altmétrique

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L’émail dentaire est un tissu biologique particulier dépourvu de toute capacité d’auto-renouvellement contrairement à l’os. Ainsi, une compréhension approfondie de la composition de l’émail est essentielle pour développer de nouvelles stratégies de réparation de l’émail dentaire. Alors que le minéral présent dans les os et l'émail dentaire est généralement considéré comme l'équivalent biologique de l'hydroxy(l)apatite, la formation de ces bioapatites est contrôlée par différentes structures matricielles organiques, principalement le collagène de type I dans les os et l'amélogénine dans l'émail. Chez les vertébrés inférieurs, comme les rongeurs, deux types distincts d'émail sont produits. L'émail pigmenté contenant du fer protège les incisives en croissance continue tandis que l'émail non pigmenté riche en magnésium recouvre les molaires. À l'aide de la spectroscopie Raman à haute résolution, de la microscopie électronique à balayage et de la spectroscopie à rayons X à dispersion d'énergie, ce travail explore les différences de teneur en phosphate acide (HPO42−), en carbonate (CO32−), en hydroxyle (OH−), en fer et en magnésium de émail incisif pigmenté et émail molaire non pigmenté de rats Sprague Dawley. Des faisceaux de nanofils d'hydroxy(l)apatite constituent les prismes de l'émail, où les prismes de l'émail pigmenté sont plus larges et plus longs que ceux des molaires non pigmentées. Contrairement à l’émail non pigmenté riche en magnésium, une cristallinité minérale plus élevée et des niveaux plus élevés de HPO42− et OH− sont des caractéristiques distinctives de l’émail pigmenté riche en fer. De plus, l'absence apparente d'oxydes de fer ou d'oxy(hydroxydes) indique que le fer est introduit dans le réseau d'apatite aux dépens du calcium, bien qu'en quantités qui ne modifient pas les signatures Raman des modes internes PO43−. Les particularités de la composition de l'émail non pigmenté riche en fer et nominalement exempt de fer offrent de nouvelles informations sur la biominéralisation de l'émail, confortant l'idée selon laquelle, chez les rongeurs, la fonction des améloblastes diffère de manière significative entre les incisives et les molaires.

L’émail dentaire est sans doute le tissu biologique le plus résistant et le plus résistant1. Malgré ses propriétés mécaniques extraordinaires qui permettent de résister à la fatigue et à l’usure, l’émail dentaire a une capacité d’auto-réparation ou de renouvellement limitée, contrairement à l’os2. Bien que considérées comme des analogues produits biologiquement de l’hydroxy(l)apatite [Ca5(PO4)3OH], les apatites des os et de l’émail dentaire sont remarquablement différentes3. Dans l’émail, grâce à l’auto-assemblage supramoléculaire dépendant du pH, une protéine appelée amélogénine joue un rôle clé dans le guidage de la croissance allongée et hautement orientée de l’apatite dans l’émail4,5. En conséquence directe des gradients chimiques, la structure distincte noyau-coquille et les contraintes résiduelles qui en résultent ont un impact significatif sur le comportement de dissolution des cristallites de l’émail humain6. Chez les rongeurs, les incisives7 à croissance continue sont protégées par un émail pigmenté contenant du Fe, tandis que les molaires sont recouvertes d’un émail non pigmenté riche en magnésium8.

La spectroscopie Raman peut distinguer différents tissus biologiques minéralisés, notamment l'émail, la dentine, le cément et l'os, et révéler des informations vitales sur les processus biologiques qui sous-tendent leur formation et leur assemblage9. Certains aspects de la composition minérale, par exemple l'incorporation d'ions carbonate (CO32−), donnent un aperçu des voies de formation de la bioapatite10. Le degré de carbonatation (c'est-à-dire la teneur en CO32−) affecte en fin de compte l'ordre à longue distance ou la cristallinité minérale11. De plus, des facteurs tels que le pH local influencent la disponibilité et l'incorporation de phosphate acide (HPO42−) dans le réseau d'apatite, c'est-à-dire qu'une plus grande HPO42− est introduite dans des conditions acides12. Des phases contenant HPO42− telles que le phosphate octacalcique sont fréquemment rencontrées dans le biofilm dentaire minéralisé13. Et bien que l’on pense que l’émail humain et bovin contient environ 5 % en poids de HPO42−14, les études Raman sur les prémolaires humaines n’ont pas permis de détecter des environnements non apatitiques15,16.