L'émail dentaire est la couche de tissu externe calcifié recouvrant la couronne de la dent; c’est la structure la plus minéralisée du corps humain. L'émail est synthétisé par l’améloblaste au cours du développement de la dent, mais cette population cellulaire dégénère et régresse totalement lorsque la dent devient fonctionnelle. L'émail mature est donc complètement dépourvu de cellules et de contenu protéique. L’amélogénine, la principale protéine de l’émail a la capacité de s’assembler en structures très organisées de type nanochaînes qui vont guider et réguler les cristaux d’hydroxyapatite de l’émail en formation. Le Leucine Rich Amelogenin Peptide (LRAP) est un produit de l'épissage alternatif du gène de l'amélogénine ; c’est un peptide court (56kDa), composée des séquences actives et N- et C-terminales de la protéine d’amélogénine complète. Dans ce travail, nous avons cherché à comprendre le rôle de LRAP dans l’amélogenèse. Nous avons montré 1) que LRAP présentait les mêmes propriétés d’auto-assemblage que la forme complète d’amélogénine et ses produits de clivage ; 2) que LRAP possédait les même propriétés de régulation des phosphates de calcium que la protéine complète ; et 3) que la conformation de la forme phosphorylée de LRAP était modifiée par une augmentation de la concentration de calcium dans le milieu environnant contrairement à la forme déphosphorylée de LRAP. Dans un second temps, nous avons étudié les propriétés de signalisation du peptide et confirmé nos résultats de minéralisation sur des modèles de culture de cellules de type améloblastique LS8 et ALC in vitro et sur un modèle de culture de germe de première molaire de souris ex vivo. Nous avons montré que la présence des deux formes de LRAP, active la cinétique de différenciation des cellules LS8 et ALC in vitro et favorise la formation de cristaux d’HAP organisés et allongés. Dans les germes en culture, la présence de LRAP(+P) dans un milieu minéralisant permet une augmentation de la densité et du volume de minéral formé alors que dans un milieu standard, il favorise la différenciation des germes. LRAP(-P) entraine en revanche, la synthèse par les améloblastes sécréteurs de longs et fins cristaux d’HAP bien organisés. Ce travail pourrait ouvrir de nouvelles stratégies de régénération des tissus de l'émail afin de traiter des altérations de la couche d'émail résultant de lésions carieuses à l’aide du LRAP(-P) ou de troubles génétiques comme l’amélogenèse imparfaite en utilisant plutôt le LRAP(+P). / Tooth enamel is the outer calcified layer covering the crown of the tooth; it is the most mineralized tissue of the human body. Enamel is synthesized by ameloblast during tooth development, but this cell population degenerates and regresses when the tooth becomes fully functional. The mature enamel is completely devoid of cells and protein content. The amelogenin, the main protein of the enamel has the ability to assemble into highly organized nanochains, which will guide and regulate the deposition of hydroxyapatite crystals during enamel formation. The Leucine Rich Amelogenin Peptide (LRAP) is a product of alternative splicing of the amelogenin gene; it is a short peptide (56kDa), composed of the active N- and C-terminal sequences of the complete amelogenin protein. The aim of this work is to understand is to understand the role of LRAP in enamel formation. We have shown 1) that LRAP presents the same self-assembling properties as the full-length form of amelogenin and its cleavage products; 2) that LRAP exhibits the same calcium phosphate regulating properties as the full-length protein; and 3) that the conformation of the phosphorylated form of LRAP was modified by increasing concentration of calcium in the surrounding medium unlike the dephosphorylated form of LRAP. In the second part of this work, we have studied the peptide signaling properties and confirmed our mineralization results on ameloblast lineage cell culture models (LS8 and ALC) in vitro and on mice first molar germ culture model ex vivo. We have shown that the presence of both forms of LRAP activate the kinetic of differentiation of LS8 and ALC cells in vitro, and results in the formation of organized elongated HAP crystals. In the germ culture experiments, addition of LRAP(+P) in a mineralizing medium induces an increase in the density and volume of the mineral formed whereas in the standard medium, it promotes differentiation of the germs. LRAP(-P) leads to the synthesis by secretory ameloblasts of well organized long and fine HAP crystals. This work may lead the way toward new strategies for enamel tissue regeneration in order to treat alterations in the enamel layer resulting from carious lesions with the LRAP(-P) or genetic disorders such as amelogenesis imperfecta using LRAP(+P).

Le squelette oral est particulier dans l'organisme par la diversité des tissus minéralisés dentaires et osseux qui le compose. La première partie de ce travail porte sur les patrons d'expression d'effecteurs de la biominéralisation (calbindine-D28k, phosphatase alcaline et amélogénine) au cours de l'amélogénèse sur notre modèle de l'incisive à croissance continue de rongeur et avec une série de techniques adaptées à l'étude des tissus minéralisés. Les résultats montrent que les patrons d'expression de ces effecteurs sont contrôlés de façon singulière dans les cellules dentaires à des phases critiques pour la formation du tissu. Ces données sont accompagnées par des résultats sur les protéines de la matrice extracellulaires spécifiques de chacun des tissus, émail, dentine et os. La deuxième partie de ce mémoire est basée sur la découverte de niveaux d'expression importants des protéines amélaires dans l'os, par RT qPCR, alors que des études classiques considéraient que l'amélogénine, l'améloblastine et l'énaméline sont spécifiques des tissus dentaires. Nous avons revisité l'expression des protéines de l'émail comparativement dans les tissus minéralisés des maxillaires et du squelette axial. Nos résultats montrent que le tissu osseux des mâchoires se singularise par une expression des protéines de l'émail.

Afin de pallier le manque de précision dans l’estimation du sexe via les méthodes morphologiques, surtout dans le cas des juvéniles, diverses méthodes basées sur la génétique ont été appliquées en bioarchéologie. Outre l’analyse de l’ADN ancien, la présence dans l’émail de certaines protéines associées au sexe, telle que l’amélogénine, permet d’apporter des informations hautement précises. Le présent mémoire a donc pour objectif d’appliquer cette méthode sur un échantillon archéologique issu de trois cimetières euro-québécois en vue de comparer les résultats avec les données ostéologiques antérieures. Afin d’extraire l’amélogénine, l’émail de molaires de 47 individus a subi une abrasion minimale à l’acide et les échantillons extraits ont ensuite été analysés au spectromètre de masse. Les résultats indiquant la présence ou l’absence de différentes chaînes de peptides (N = 40) associées au chromosome X (AMELX) ou au chromosome Y (AMELY), nous ont permis d’estimer le sexe de chaque individu (masculin = présence d’au moins une des 18 chaînes de peptides d’AMELY; féminin = absence de chaînes de peptides d’AMELY). Les résultats issus de la protéomique sont presque tous en accord (85 %) avec les données ostéologiques. Pour les individus adultes (N = 24), l’accord inter-méthodologique est presque parfait et hautement significatif. Pour les individus juvéniles, les résultats ont été soit confirmés (N = 10), modifiés (N = 6) ou attribués (N = 7) par la protéomique. Dans notre échantillon, on remarque qu’il y a plus de femmes et de filles que d’hommes et de garçons. L’apport de données protéomiques pour l’estimation du sexe des juvéniles est non négligeable et propose des avenues de recherches intéressantes pour les futures analyses qui concernent la mortalité reliée au sexe dont celle des enfants. / In order to compensate for the lack of accuracy for sex estimation especially for juveniles, various methods based on genetics were applied in bioarchaeology. Apart from ancient DNA, the presence of some sex-related proteins such as the amelogenin in tooth enamel can yield precise information in this regard. The objective of this thesis was therefore to apply this method on an archaeological sample originating from three euro-Canadian cemeteries, in order to compare the results with those obtained from the previous osteological data. To extract amelogenin the enamel of molars sampled from 47 individuals went through a minimal abrasion using acid and the sample was then analyzed by mass spectrometry. The results indicated the presence or absence of different peptide chains (N = 40) associated with the X (AMELX) or Y (AMELY) chromosome, allowing us to estimate the sex of each individual (male = presence of at least one of the 18 Y-coding peptide chains; female = absence of Y-coding peptide chains). The results from proteomics were almost completely in agreement (85 %) with the osteological data. For the adults (N= 24), the inter-methodological agreement was nearly perfect and highly significant. For the juveniles, the results were either confirmed (N = 10), modified (N = 6) or even assigned for the first time (N = 7) by proteomics. In our sample, there are more women and girls than men and boys. The proteomic analysis brings substantial data for both adults and children sex determination and provide interesting research avenues for the future analysis of mortality linked to sex, especially for juvenile samples.