The Nghia Nguyen

Abnormal enamel mineralization has been reported in genetic conditions associated with hypocalcemia but never with hypercalcemia. In the present study, we report 10 patients from 2 unrelated families in whom hypomineralized enamel co-segregated with hypercalcemia due to a complete deletion or frameshifting premature truncation (p.(Ser18Argfs*2)) of the guanine nucleotide–binding protein (G-protein) subunit α ₁₁ ( GNA11 ) gene. Both GNA11 variants were heterozygous and predicted to cause a loss of function of Gα ₁₁ . Multiproxy imaging analyses of naturally exfoliated primary teeth and clinically extracted permanent teeth from 2 affected patients revealed abnormal enamel mineralization, with constitutive patches of hypomineralization following no set pattern. In parallel, the study of wild-type mouse tooth germs using combined molecular and protein analyses showed Gna11 and Gα ₁₁ protein expression in ameloblasts at the secretion and maturation stages, as well as in odontoblasts, suggesting a role for Gα ₁₁ in tooth formation. Furthermore, the analysis of a mouse model of Familial Hypocalciuric Hypercalcemia 2 (FHH2) revealed delayed onset of enamel mineralization in the continuously growing incisors and hypomineralized enamel in both incisor and molars of heterozygous ( Gna11 Tm1b ^+/− ) mice, with defects that are very similar to those affecting human FHH2 teeth. In conclusion, our study reveals that abnormal enamel mineralization may occur in association with hypercalcemia due to loss-of-function GNA11 mutations, opening a new field of investigation and highlighting the need to include a dentist in the multidisciplinary team in charge of patients with monogenic calcium disorders.

Le rôle de claudine-10 dans l'amélogenèse: Les claudines sont une famille de 27 protéines qui sont des composants importants d'un complexe membranaire appelé jonction serrée (JS). Une JS se situe principalement entre deux cellules épithéliales et régule la perméabilité paracellulaire en créant une barrière sélective pour le passage des ions. L'émail est synthétisé par les améloblastes (cellules épithéliales polarisées d'origine ectodermique), qui possèdent 2 voies de transport des ions : transcellulaire et paracellulaire. L'association entre claudine et amélogenèse a été mise en évidence à travers le syndrome d'Hypomagnésémie Familiale, Hypercalciurie et Néphrocalcinose (FHHNC) où les patients avec une mutation CLDN16 ou CLDN19 présentent des anomalies de structure de l'émail (amélogenèse imparfait). Il a été récemment rapporté que les patients avec le syndrome de HELIX (Hypohidrosis, Electrolyte imbalance, hypoLacrymia, Ichthyosis, Xerostomia) dû à des mutations de CLDN10, présentent tous une usure précoce et sévère de l'émail. Chez les patients HELIX, la perte d'émail peut avoir une origine multifactorielle : xérostomie, déséquilibre de l'homéostasie minérale qui pourrait impacter la structure minérale de l'émail, et perturbation de l'amélogenèse due à une déficience de claudine-10 dans l'organe de l'émail. L'objectif principal de nos travaux a été de clarifier le rôle de claudine-10 dans l'amélogenèse, mais aussi de déterminer l'origine de l'usure de l'émail associée au syndrome de HELIX. Nous avons étudié quatre modèles murins : souris Cldn10 knock-out (KO), souris Cldn10 KO conditionnelles avec le promoteur Keratin14, germe dentaire Cldn10 KO implanté sous la capsule rénale de souris sauvages, dent de patients HELIX. Tout d'abord, nous avons étudié l'expression de claudine-10 dans l'organe de l'émail de souris sauvage et montré que le marquage se trouve majoritairement dans le stratum intermedium (SI), à la membrane mais pas aux JS. Chez les souris mâles adultes KO conditionnelles induites au tamoxifène, nous avons mis en évident un retard de minéralisation de l'émail et un pH plus basique au début du stade de maturation sur l'incisive à croissance continue mais globalement une structure correcte de l'émail. Ceci a été confirmé par l'examen des germes de molaires implantées sous la capsule rénale et par l'étude d'une dent HELIX prélevée avant éruption dans la cavité buccale. Ces données suggèrent donc que l'usure sévère chez les patients HELIX est principalement due à la perturbation salivaire. Cependant nous avons identifié par analyse Tof-sims une concentration abondante d'aluminium dans l'émail des germes Cldn10 KO transplantés et dans l'émail HELIX. Cette observation indique une perte d'intégrité de l'organe de l'émail en l'absence de claudin-10. Nous avons également étudié l'impact de la perturbation de l'homéostasie minérale sur l'amélogenèse à travers une anomalie génétique du taux de calcium sanguin, l'hypercalcémie hypocalciurie familiale (FHH).

Rare disorders related to tight junction (TJ) proteins have been associated with amelogenesis imperfecta. Pathogenic variants of CLDN10 , encoding claudin-10b, a cation transport pore, cause the autosomal recessive HELIX syndrome (Hypohidrosis, Electrolyte imbalance, hypoLacrymia, Ichthyosis, Xerostomia). Patients exhibit salivary dysfunction and rapid enamel wear after tooth eruption. Since C ldn10 is expressed in the dental epithelium, this study explores the role of claudin-10b in amelogenesis. We analyzed amelogenesis in constitutive and conditional Cldn10 knockout (KO) murine models, comparing the findings to human HELIX enamel. First, analysis of constitutive Cldn10 knockout (KO) mice, which die within a few hours after birth, showed that claudin-10 is present at the plasma membrane of the stratum intermedium but not at the TJs during the secretory stage. Its absence altered gene expression related to ion transport and pH control, although without major disturbance in cell polarization or enamel matrix synthesis. Examination of later stages of amelogenesis in epithelium-targeted conditional Cldn10 KO mice showed that claudin-10 is present in the papillary layer at the maturation stage. In its absence, the pH of the enamel matrix was more basic during early maturation, suggesting that claudin-10 determines enamel matrix pH. However, at later stage of the maturation process, the pH was corrected and the resulting enamel did not show major structural or elemental alterations. These later findings were confirmed by exploring the enamel of Cldn10 KO transplanted tooth germs, which have developed in a controlled mineral environment. Nevertheless, higher contents of aluminum were detected in the enamel of transplanted germs and in human HELIX enamel, suggesting that claudin-10 deficiency may lead to a loss of enamel organ integrity. These data suggest that while salivary dysfunction is the main cause of enamel wear in HELIX, claudin-10 plays a direct role in amelogenesis by determining pH and enamel organ integrity.