Introduction: L’ostéogenèse imparfaite (OI) est un désordre de collagène héréditaire caractérisé par du tissu conjonctif défectueux avec une incidence de 1 sur 20 000 naissances. Il y a une surreprésentation marquée des malocclusions de Classe III, une occlusion croisée antérieure et postérieure dans la population d’OI. L’objectif principal de cette recherche est d’évaluer si la sévérité des malocclusions présente chez les patients atteints d’OI est proportionnelle à la gravité du syndrome. L’objectif secondaire de cette recherche est d’évaluer si la sévérité de la malocclusion augmente avec l’âge. Matériels et méthodes: Étude rétrospective d’observation effectuée par calcul du Discrepancy Index (DI) de 56 modèles dentaires de patients atteints d’OI. Les résultats du DI ont été comparés à trois variables qui caractérisent la gravité du syndrome: type de OI, type génétique et le Z-score de la grandeur de chaque patient. En outre, l’analyse longitudinale d’un sous-ensemble de 20 modèles a été faite pour déterminer si la sévérité de la malocclusion augmente avec le temps. Résultats: La médiane du DI était de 33,5 [1, 109]. Le DI est plus augmenté chez les patients atteints d’un type de OI plus sévère (p = 0,001) ainsi chez les patients avec un Z-score de grandeur plus bas (p <0,0001). L'analyse longitudinale a démontré une augmentation statistiquement significative de DI au fil du temps. (p=0.05) Conclusion: La malocclusion des patients atteints d’OI semble liée à la gravité de ce syndrome. En outre, la sévérité de la malocclusion semble augmenter avec l'âge. / Introduction: Osteogenesis imperfecta (OI) is an inherited collagen disorder characterized by defective connective tissue with an incidence of 1 in 20,000 births. There is a marked over-representation of Class III malocclusion, negative overjet and lateral openbite in the OI population. Objectives: Primary objective is to evaluate whether the severity of the malocclusions present in OI patients is proportional to the severity of the syndrome. Secondary objective is to evaluate whether the malocclusion severity increases with age. Methods: Retrospective observational study performed by calculating the Discrepancy Index (DI) of 56 dental casts of patients with mild to severe OI. DI scores were compared to three variables that characterize the severity of the syndrome: OI type, genetic type and height z-score of each patient. In addition, longitudinal analysis of a subset of 20 OI casts was done to determine whether the malocclusion increases in severity with time. Results: The median DI score was 33.5 [1, 109]. The DI score increased with increasing severity of OI type (p=0.001) and decreasing height z-score (p<0.0001). In addition, longitudinal analysis of 20 OI patients demonstrated a statistically significant increase in DI over time (p=0.05). Conclusion: The malocclusion characteristic of OI patients seems linked to the severity of the syndrome. In addition, the malocclusion severity seems to increase with age.

L’ostéogénèse imparfaite(OI) est une maladie génétique rare qui se caractérise, entre autres, par une fragilité accrue des os. Des analyses du génome des patients atteints ont permis d’identifier les mutations qui déclenchaient ce principal symptôme. Pour le tissu osseux, la difficulté dans la compréhension de cette pathologie réside dans la structure multi-échelle du tissu osseux et dans son caractère de tissu vivant renouvelé par le remodelage osseux.Dans cette thèse, nous avons donc dans un premier temps étudié l’impact des différentes mutations sur la structure nanoscopique du tissu osseux de patients OI. Pour ce faire, une technique d’exploration des propriétés physico-chimiques a été développée. Plus particulièrement, nous avons pu mesurer l’apport de la spectroscopie Raman à l’étude du tissu osseux. Cela a permis d’identifier différentes conséquences sur le tissu osseux créées par des mutations touchant des protéines impliquées dans le métabolisme osseux. Ainsi, du point de vue de la spectroscopie Raman, trois groupes de mutations sont dissociables :• les mutations touchant directement le collagène et ses modifications (OI type génétique III, VII et VIII),• les mutations causant l’OI de type VI qui se caractérise par une hyper minéralisation due à une sous production de collagène,• les mutations causant l’OI de type XI qui se caractérise par un taux de substitution en carbonate plus important que la moyenne traduisant un taux de remodelage plus faible.Dans un second temps, l’aspect vivant du tissu osseux a été étudié avec l’étude de la phase de résorption du remodelage osseux. Il a ainsi été montré que les cellules osseuses qui résorbaient la matrice osseuse n’agissaient pas de manière aléatoire, mais qu’elles ciblaient les zones aux propriétés mécaniques et minérales les plus faibles. Ce comportement étudié d’abord sur du tissu osseux adulte sain a été aussi observé sur les os des patients souffrant d’OI. La pathologie n’a pas modifié qualitativement ce comportement. / Osteogenesis imperfecta (OI) is a rare genetic disease, whose main feature is more brittle bone. Genetic analysis identified mutations making the bone more prone to fracture. As the bone is a multistructrural material, while also being a living tissue, the symptoms and consequences of the disease are numerous. During this thesis, the focus was made on a first approach on the differences of nanostructures between the various mutations causing OI. More specifically, a new use of Raman spectroscopy was made in order to study the collagenic matrix as well as the mineral component. It was found that mutations could be gathered in three groups:• Mutations implied directly in the collagen synthesis and in its early modification (OI genetical type III, VII et VIII),• Mutations implied directly in the mineralization of the collagenic matrix, with an hypermineralization of this matrix (OI genetical type VII),• Mutations causing OI genetical type XI, characterized by a high rate of carbonate substitution, implying a low remodeling rate.On the other hand, the living aspect of bone tissue was studied, with a focus made on the resorption phase of the remodeling cycle. It was found on healthy adults bone that the cells were not behaving randomly, but target osteons with lower mechanical and mineral properties. Moreover, the behavior of those cells is not altered by OI: it was found that the cells had the same not-random behavior on bone of OI patients.

Thesis written in co-mentorship with director: Nelly Huynh; co-directors: Frank Rauch and Jean-Marc Retrouvey; collaborators: Clarice Nishio, Duy-Dat Vu and Nathalie Alos / Introduction - L'ostéogenèse imparfaite (OI) est une maladie osseuse héréditaire qui affecte la production du collagène de type I et le remodelage osseux. Les biphosphonates sont administrés aux enfants atteints d'OI dans le but d’augmenter la masse osseuse et de réduire les fractures osseuses. Les patients atteints d’OI ont des malocclusions sévères qui affectent leur qualité de vie. Plusieurs processus biologiques de remodelage osseux qui sont nécessaires pour un mouvement dentaire orthodontique sont affectés chez les gens atteints d’OI. L'objectif de cette étude est d'évaluer le mouvement dentaire orthodontique dans un modèle de souris avec OI et traitées aux biphosphonates. Matériels et méthodes - Vingt-quatre souris femelles âgées de 10 semaines ont été divisés en 4 groupes : 1 - OI traitées par zolédronate (n=6); 2 - OI non traitées (n=6); 3 - Type sauvage traitées par zolédronate (n=6); 4 – Type sauvage non traitées (n=6) Un ressort de nickel-titane activé à 10 g de force a été cimenté entre les incisives et la 1ère molaire maxillaire droite. Le côté contralatéral a été utilisé comme témoin. Une dose de 0,05 mg de zolédronate a été administrée par voie sous-cutanée un jour avant la chirurgie. Sept jours après l'intervention, les souris ont été euthanasiées et la distance entre la 1ère et la 2e molaire a été mesurée par analyse microtomographique. Résultats - Le mouvement dentaire orthodontique était significativement plus important chez les souris OI que celles de types sauvages dans les groupes non traités (p < 0,05). Le traitement par zolédronate n'a eu aucun effet significatif sur le mouvement dentaire orthodontique au sein des groupes OI et type sauvages. Conclusions - Ces résultats suggèrent une augmentation du mouvement dentaire orthodontique chez les souris avec l’ostéogenèse imparfaite. / INTRODUCTION - Osteogenesis imperfecta (OI) is a heritable bone disorder that affects collagen type I production and bone remodeling. Orthodontic tooth movement (OTM) involves the underlying process of alveolar bone remodeling. The objective of this study is to evaluate OTM in a mouse model of OI. METHODS - Twenty four, 10 week-old female mice were divided into 4 groups: 1- OI treated with zoledronate, 2- OI untreated, 3- Wild-type (WT) treated with zoledronate and 4- WT untreated. A nickel-titanium closed coil spring (10 g) was attached between the incisors and the right maxillary 1st molar. The contralateral side was used as control. Zoledronate (0.05mg/kg) was administered sub-cutaneously 1 day prior to surgery. Seven days after the procedure, the distance between 1st – 2nd molars was measured by micro-CT. RESULTS - OI mice presented significantly more OTM than WT mice when comparing within untreated groups (p<0.05). Zoledronate treatment had no significant effect on OTM within OI and WT groups. CONCLUSIONS - These results suggest increased OTM in mice with OI. The dose of zoledronate administrated 1 day prior to surgery had no significant effect on OTM.