L’Amélogénine, protéine majeure de l'émail dentaire. - Sorbonne Université Access content directly
Theses Year : 2002

Amelogenin, major protein of dental enamel

L’Amélogénine, protéine majeure de l'émail dentaire.

Abstract

This thesis is part of a vast program aimed at studying the evolutionary origin of dental tissues and related tissues. Since amelogenin represents 90% of the organic matrix of the dental enamel in formation in mammals, it appeared to be an interesting target. Its role is poorly understood, but it is assumed that this protein controls the organization of hydroxyapatite crystals during enamel mineralization. The aim of this work was to better understand the gene that codes for this protein and to provide information on its evolution in two lineages of vertebrates, mammals and reptiles. The study was completed by an analysis of the phylogenetic signal contained in the amelogenin gene in these two lines and by the study of its expression during amelogenesis in a lizard.
Cette thèse s’inscrit dans le cadre d’un vaste programme visant à étudier l’origine évolutive des tissus dentaires et les tissus apparentés. L'amélogénine représentant 90% de la matrice organique de l’émail dentaire en formation chez les mammifères, elle est apparue être une cible intéressante. Son rôle est mal connu, mais on suppose que cette protéine contrôle l’organisation des cristaux d’hydroxyapatite lors de la minéralisation de l’émail. Le but de ce travail a été de mieux connaître le gène qui code pour cette protéine et d’apporter des informations sur son évolution dans deux lignées de vertébrés, les mammifères et les reptiles. L’étude a été complétée par une analyse du signal phylogénétique que contient le gène de l’amélogénine dans ces deux lignées et par l’étude de son expression lors de l’amélogenèse chez un lézard. Grâce à l’utilisation d’outils mathématiques, il est tout d’abord montré que le gène de l’amélogénine est âgé de plus de 630 millions d'années. Cette datation a été rendue possible parce que l’exon 2 de l’amélogénine a son origine dans une duplication de l’exon 2 de l’ostéonectine (SPARC). Ce résultat suggère que l’amélogénine était présente à une époque bien antérieure aux gisements fossiles qui renseignent sur les premiers tissus minéralisés recouverts d’émail chez les ancêtres des vertébrés. L'amélogénine devrait donc être présente dans toutes les lignées de vertébrés qui possèdent des dents, mais l’existence du gène n’est connue à ce jour que chez les tétrapodes. Il semble ainsi peu probable de trouver de l'amélogénine chez des espèces qui ne possèdent pas de dents ou d’émail (myxine, lamproies). Il est aussi montré qu'une séquence supposée d'amélogénine de myxine, et publiée dans la littérature, est le résultat d'une erreur. L'évolution du gène de l'amélogénine chez les mammifères et les reptiles (crocodiliens et squamates) a été étudiée à partir de séquences extraites des bases de données et complétées par le séquençage chez 14 mammifères et 16 reptiles pour obtenir des données bien représentatives. Des séquences ancestrales ont été déduites des comparaisons de séquences. Certaines régions de l'amélogénine ont été bien conservées au cours de l’évolution. Elles contiennent des sites importants pour la fonction de la protéine : peptide signal, régions de protéolyse ou d’épissage alternatif, acides aminés connus, lorsqu’ils sont substitués, pour conduire à une maladie génétique, l’amélogenèse imparfaite. Une grande partie de l'exon 6 est beaucoup plus variable mais caractérisée par de nombreuses prolines et glutamines dont le pourcentage est très conservé chez les mammifères. Cette région possède également des répétitions de trois acides aminés. Certaines de ces répétitions sont très anciennes et se trouvent dans les deux lignées; d’autres, plus récentes, ont été générées indépendamment dans plusieurs groupes de mammifères. Alors que les séquences d’amélogénine de crocodiliens sont très semblables, celles des squamates le sont beaucoup moins en raison, probablement, de l’évolution plus rapide de leur genôme. L’utilisation de l’exon 6 du gène de l’amélogénine comme outil dans l'étude de la phylogénie des mammifères et des squamates apporte des résultats, pour la plupart, en accord avec les récentes phylogénies moléculaires. Les deux groupes de mammifères, Laurasiathériens et Afrothériens, sont confirmés. L’emplacement des rongeurs est résolu. En revanche, la position des xénarthres est nouvelle. La phylogénie des squamates est aussi largement confirmée, mais elle est moins fiable en raison de l’évolution plus rapide du gène et d’un manque d'échantillonnage dans certains groupes. Le dernier chapitre de résultat est une étude du développement dentaire chez un lézard, Chalcides viridanus. Il est tout d’abord démontré, par l’étude de la mise en place de la dentition et celle du remplacement dentaire, qu’il est possible de prévoir le stade de développement d'un bourgeon dentaire à partir de l'observation du stade de développement de la dent qui le précède. Ce travail est suivi d’une description, en microscopie photonique et électronique, à balayage et à transmission, des différents stades de développement d'une dent, depuis son initiation jusqu'à son remplacement. Enfin, une sonde d'ADNc d’amélogénine a été préparée pour détecter les ARNm présents dans les améloblastes à différents stades de l’amélogenèse par hybridation in situ. Les résultats montrent que le gène de l'amélogénine est exprimé au cours de la production de la matrice organique de l’émail et ne l’est plus lorsque la minéralisation de l'émail commence.
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Cite

Sidney Delgado. L’Amélogénine, protéine majeure de l'émail dentaire.. Sciences du Vivant [q-bio]. Université paris 7 - paris diderot, 2002. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-04157479⟩
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