Organoïdes dentaires 3D innovants et bio-impression pour la médecine personnalisée dans les maladies rares à manifestations bucco-dentaires – 3DBioDENT

Dans les maladies rares affectant la région de la tête et du cou, les anomalies du développement dentaire sont souvent des éléments clés orientant le diagnostic clinique. Ces anomalies (nombre de dents : hypo/oligodontie (HO) et dents surnuméraires, forme et taille des dents, structure des tissus durs (dentine, émail, cément, os alvéolaire), éruption et résorption) sont des manifestations de processus biologiques perturbés et fixés dans le temps par la minéralisation. Le développement dentaire est régulé par des interactions entre les cellules épithéliales issues de l'ectoderme oral et les cellules ecto-mésenchymateuses provenant de la crête neurale céphalique. Il implique des voies de signalisation majeures et aboutit à l'établissement de tissus minéralisés spécialisés (émail, dentine). Très peu de gènes sont exclusivement spécifiques à l'odontogenèse et sont souvent impliqués dans des processus de développement plus larges. Une étude ciblée sur les maladies rares orales et dentaires, par séquençage ciblé et exome, explore actuellement 567 gènes et a permis l'identification de nombreux variants génétiques pathogènes, mais aussi de variants de signification incertaine (VSI, 20% des cas). Ces VSI représentent une énigme majeure et compliquent l'établissement d'un diagnostic génétique conforté.
Nous cherchons à étudier la physiopathologie de ces VSI impliqués dans des anomalies dentaires rares. Plusieurs modèles de recherche ont été décrits, depuis les cultures cellulaires 2D et 3D jusqu'aux modèles de souris génétiquement modifiées. Les techniques de culture cellulaire en 2D ne reproduisent pas tous les conditions mécaniques et biochimiques présents in vivo dans le microenvironnement cellulaire et il n'existe pas aujourd’hui de modèle cellulaire fonctionnel permettant d'étudier les mécanismes moléculaires et cellulaires au cours de la morphogenèse dentaire in vitro. Nous proposons de développer, premièrement, des modèles 3D de cellules humaines et de souris conçus par bioimpression sur des microscaffolds, afin d’étudier les anomalies associées aux stades tardifs du développement dentaire (amélogenèse imparfaite et dentinogenèse imparfaite). Les cellules des organoïdes utilisées seront transformées par CRISPR/Cas9 pour les gènes cibles et VSI identifiés et seront étudiées dans un environnement 3D. Deuxièmement, nous établirons des cultures d'explants de dents embryonnaires murines, qui nous permettront d'étudier les anomalies liées aux premiers stades du développement dentaire (hypo/oligodontie et anomalies de forme).
Ces deux approches, les modèles cellulaires 3D in vitro bioimprimés et le modèle d'explants murins nous permettront d'analyser les effets des VSI identifiés par le panel GenoDENT sur les gènes participant à la formation de l'émail et de la dentine et impliqués dans l'amélogenèse imparfaite et la dentinogenèse imparfaite, ainsi que dans l'hypo/oligodontie, trois maladies rares qui affectent la qualité de vie des patients, notamment à cause des contraintes financières dans la prise en charge et qui constituent également un enjeu majeur de santé publique.