Implantation du blastocyste et physiologie placentaire

Transcription

1 ECOLE NATIONALE VETERINAIRE T O U L O U S E Implantation du blastocyste et physiologie placentaire V. Gayrard Physiologie Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse 23, chemin des Capelles Toulouse

2 Implantation du blastocyste et physiologie placentaire Période embryonnaire: divisions cellulaires, premières différenciations Stade blastocyste: implantation Implantation=stratégie pour nutrition et protection des embryons Synchronisation nécessaire entre le stade développement du conceptus et l état de réceptivité de l endomètre

3 Implantation du blastocyste et physiologie placentaire Placenta: propre aux mammifères euthériens Composé de tissus d origine maternelle et foetale Organe d échange mère-fœtus, organe endocrinien transitoire Gestation: interaction des systèmes endocriniens maternels, fœtaux et placentaires pour permettre la nutrition et la croissance du fœtus, la parturition et le développement des glandes mammaires

4 Implantation du blastocyste et physiologie placentaire I. Aspects anatomiques et cellulaires de l implantation Développement pré-implantatoire Phases et mécanismes cellulaires de l implantation II. Contrôle hormonal de l implantation Contrôle stéroïdien Réceptivité utérine et synchronisation du blastocyste III. Physiologie placentaire Les différents types de placenta Fonctions d échange du placenta Fonction endocrine placentaire

5 Développement pré-implantatoire

6 Développement embryonnaire épiblaste épiblaste Trophectoderme polaire Ectoderme primitif Endoderme primitif Trophectoderme mural Ectoderme primitif Endoderme pariétal ICM: masse cellulaire interne Endoderme viscéral

7 Stades précoces de développement de l embryon des ruminants Bazer F et al. Reproduction 2009;138: Society for Reproduction and Fertility

8 Longueur du blastocyste (mm) Développement pré-implantatoire du conceptus des animaux domestiques Déplacement du conceptus sphérique Jours post-oestrus Reconnaissance maternelle de la gestation

9 Développement pré-implantatoire du conceptus des animaux domestiques 18 h pc 55 h pc Disque embryonnaire J 13 : 157 cm de long 13 j pc

10 Formation des membranes extraembryonnaires Les membranes extra-embryonnaires dérivent des trois feuillets primordiaux, l'ectoderme, l'endoderme primitif et le mésoderme, auxquels se joignent les dérivés du trophectoderme du blastocyste. Le chorion Le sac vitellin L amnios L allantoïde Formation avant l implantation (ruminants, porcins) Ces structures sont abandonnées ou résorbées à la naissance.

11 Formation des membranes extra-embronnaires

12 Quatre compartiments extra-embyonnaires Le chorion, constitué du trophectoderme et d'un feuillet mésodermique forme la membrane foetale la plus externe Participe à la formation du placenta. Le sac vitellin, constitué d'un feuillet dérivé de l'endoderme primitif doublé du feuillet mésodermique. Entoure les réserves vitellines ("le jaune") de l'œuf Se développe peu ou pas chez les mammifères placentaires,

13 Quatre compartiments extra-embyonnaires L amnios, formé d une couche de l ectoderme et du mésoderme, il forme la membrane foetale la plus interne Protection du foetus/chocs, déshydratation, rôle lubrifiant lors de la parturition L allantoïde, cavité qui se développe à partir de la portion postérieure de l'intestin primitif et prolonge la future vessie. L'allantoïde est limitée par l'endoderme primitif et le mésoderme extraembryonnaire. Réservoir d eau et de déchets, mise en place du système vasculaire extraembryonnaire qui comprend deux artères et deux veines ombilicales qui fusionnent par la suite

14 Phases de l implantation Les différences interspécifiques portent sur: Le stade de développement du blastocyste au moment de l implantation La durée des phases de l implantation Le degré d invasion de l endomètre par le trophoblaste qui définit le type de placentation

15 Chronologie de la gestation Espèce Entrée dans utérus Perte ZP Implantation Gestation Vache 4 j 9-10 j 22-40j 280 j Brebis 4 j 8-9 j j 145 j Jument 5-6 j 22 j 24/40-95/100j 330 j Truie 2 j 6 j j 115j

16 Phases de l implantation Épithélium utérin Endomètre 1. Perte ZP 2. Accolement orientation du blastocyste 3. Apposition contacts cellulaires 4. Adhésion 5. Invasion endomètre Placenta EPITHELIO-CHORIAL Placenta ENDOTHELIO ou HEMOCHORIAL

17 Phases et mécanismes de l implantation Perte de la zone pellucide par rupture et éclosion Accolement et orientation du blastocyste L orientation du blastocyste représente une constante de l espèce Position du blastocyste dans la cavité utérine centrale dans les espèces qui présentent une grande expansion du blastocyste (lapine, jument, truie, vache, brebis) ou excentrée avec (rate, souris) ou sans (femme) formation d une chambre d implantation La localisation du contact initial du trophectoderme avec l endomètre par rapport au plan mésométrial définit un type d implantation

18 Position du blastocyste Chambre d implantation antimésométrial diffus cotylédonnaire antimésométrial latéral DE DE DE DE DE Plan mésométrial lapine jument truie vache brebis ratte souris femme Position centrale Position excentrée

19 Phases et mécanismes de l implantation Apposition et adhésion Immobilisation et établissement de contacts étroits entre les tissus embryonnaires et utérins. Apposition facilitée par l expansion du blastocyste Réduction des microvillosités de la membrane des cellules trophoblastiques contribuant à un rapprochement étroit des 2 tissus.

20 Phases et mécanismes de l implantation Apposition et adhésion Interpénétration des microvillosités utérines et de la membrane plasmique du trophoblaste : ancrage définitif du blastocyste à l endomètre. Augmentation de l expression de protéines d adhésion (intégrines) et diminution de l expression des protéines antiadhésives (mucine) par les cellules épithéliales utérines

21 Phases et mécanismes de l implantation Invasion de l endomètre Le trophoblaste érode totalement l épithélium utérin, traverse la membrane basale, s insinue dans le stroma jusqu à la paroi des vaisseaux sanguins (placenta endothélio-chorial des carnivores) ou les pénètre (placenta hémochorial des rongeurs et des primates).

22 Contrôle endocrinien de l implantation Spencer T E et al. Reproduction 2004;128: Society for Reproduction and Fertility

23 Contrôle endocrinien de l implantation L implantation est synchronisée avec le cycle ovarien et dépend d une séquence hormonale L oestradiol stimule le croissance de l endomètre utérin, stimule la sécrétion de LH et induit la décharge ovulante de LH qui à son tour induit l ovulation et la reprise de la méiose. La progestérone produite par le corps jaune stimule les sécrétions des glandes utérines, fournit des nutriments à l embryon et inhibe les contractions utérines.

24 Réceptivité utérine et synchronisation avec le blastocyste La progestérone induit «une fenêtre de réceptivité» de l endomètre utérin. Phase réceptive associée à une adhésivité accrue de l épithélium de l endomètre utérin, la formation de pinopodes, l augmentation de l expression des protéines d adhésion et une diminution de l expression des protéines antiadhésives (mucine) à la surface apicale de l épithélium utérin

25 J23 Alors que l implantation peut se produire dans n importe quel tissu du corps humain, l embryon ne peut pas s implanter dans l endomètre, excepté au cours d une brève période appelée «fenêtre d implantation» Nécessité de synchronisation entre le stade de développement du blastocyste et de l état ed réceptivité ed l endomètre (écart max de 48h)

26 Implantation différée Blastocyte quiescent (diapause) Implantation différée occasionnelle: rongeurs augmentation durée gestation initiée postpartum Implantation différée obligatoire: adaptation chronobiologique

27 Le placenta Organe transitoire Apposition des tissus maternels et foetaux Organe d échanges mère-fœtus Respiration, nutrition, protection Variations morphologiques et structurales Organe endocrine Equilibre hormonal gestation Développement foetus Diagnostic, surveillance grossesse

28 Structure du placenta Développement complexe (cf embryologie) Variations morphologiques de la répartition des villosités à la surface du chorion Variations structurales portant sur le nombre de couches tissulaires qui séparent les circulations sanguines maternelle et foetale

29 Placenta diffus A AC AM E M YS Allantoïde Allantochorion Cavité amniotique Endomètre Myomètre Sac vitellin

30 Placenta cotylédonnaire

31 Placenta Placenta diffus de la truie Placenta cotylédonnaire de la brebis

32 Placenta cotylédonnaire de la vache A C E FC MC M Amnios Chorion Endomètre Cotylédon foetal Caroncule maternel Myomètre

33

34 Placenta

35 Placenta cotylédonnaire de la brebis A CS MC P UC V Artère ombilicale Tige chorionique Cotylédon foetal Caroncule maternel Plancentome Cordon ombilical Veine ombilicale

36 Placenta zonaire Placenta discoïde A AC AM E M PZ TZ YS Allantoïde Allantochorion Cavité amniotique Endomètre Myomètre Zone pigmentée Zone de transfert Sac vitellin

37 Endothélium Mésoderme Epithélium trophodermique Epithélium Mésenchyme utérin Endothélium Structure du placenta fœtus PLACENTA épithélio-chorial Truie, jument, ruminants* mère endothélio-chorial Carnivores * Syndesmochorial (érosion épithélium maternel) hémo-chorial Primates, rongeurs

38 Structure du placenta Jusqu à six couches de cellules séparent les circulations foetales et maternelles dans le placenta Endothelium foetal Mésoderme foetal Epithélium trophodermique Epithelium maternel Mésenchyme utérin Endothelium maternel

39 Structure du placenta cotylédonnaire

40 Réaction déciduale Chez les espèces dont le trophoblaste n effracte pas l épithélium utérin, le stroma de l endomètre ne subit peu ou pas de modifications nidatoires. Modérée chez la plupart des carnivores, la réaction déciduale est surtout l apanage des rongeurs, de certains primates et de la femme. Cytologiquement, la réaction déciduale consiste essentiellement en une transformation de type épithélial des fibroblastes du stroma endométrial.

41 Réaction déciduale Le tissu décidual est appelé la caduque ou décidue. La décidue inhibe la migration de l embryon au cours de l implantation Chez la jument, la réaction déciduale donne lieu à la formation des cupules endométriales qui produisent ecg

42 Fonction d échange placentaire Surface considérable d échange des villosités choriales : de l ordre de 14 m² pour le placenta humain à terme; la longueur du réseau capillaire des villosités choriales est évaluée à 50 km Mécanismes Simple diffusion : gaz, eau et électrolytes Transport actif : acides aminés Diffusion facilitée : processus lié au flux d un ion (glucose, substrat majeur pour le métabolisme énergétique du foetus)

43 Placenta = filtre sélectif MW>1000 Protéines Lipides Hormones TSH, ACTH, GH Insuline Glucagon) MW<600 IgG (placentation endo ou hémochoriale aa Glucose Vitamines Stéroïdes, A, T4 Alcool, plomb, mercure Médicaments: barbituriques antibiotiques

44 Anabolisme gravidique Le fœtus prioritaire/ mère pour de nombreux nutriments (énergie, protéines, minéraux) Métabolismes maternels plus efficaces: anabolisme de gestation stocks énergétiques (tissu adipeux), protéiques (muscles), minéraux (squelette)

45 Progestérone au cours de la gestation

46 Stéroïdes placentaires Mère Placenta Foetus Cholestérol PRG Prégnénolone Surrénales Prégnénolone-S DHA DHA DHA-S Androstenedione E2 E3 DHA-S 16 -OH DHA-S Foie Rôle protecteur de la conjugaison des androgènes par le fœtus Synthèse oestriol (E3) indicateur de la vitalité du fœtus et du placenta

47 Fonction endocrine placentaire Rôle des oestrogènes Augmentation du débit sanguin utéroplacentaire Développement de la glande mammaire Stimulation de la production de prolactine

48 Endocrinologie de la gestation PRG (ng/ml) CJ primaire CJ accessoires Cupules endométriales PMSG (iu/ml) Oestrogènes conjugués (ng/ml) Gonades foetales Parturition J gestation

49 PMSG : Pregnant Mare Serum Gonadotrophin ecg : equine Chorionic Gonadotrophin Origine Envahissement de l endomètre par les cellules du chorion (J35) Formation des cupules endométriales Synthèse Entre J35 et J130 Fonction Endocrine Immunologique

50 Endocrinologie de la gestation Origine progestérone CJ primaire CJ accessoires CJ à J120 Origine: ovulation, lutéinisation follicules via action ecg Régression CJ à J120 Placenta: à partir de J70 Origine oestrogènes Gonades foetales

51 Fonction endocrine placentaire Hormone lactogène placentaire Femme (hpl), ruminants, rongeurs Non produites par les placentas de jument, truie, lapine, carnivores Activités lutétrophique, somatotrope et lactogène Croissance glande mammaire, croissance fœtale et métabolisme maternel

52 Hormone lactogène placentaire opl (mg/placenta) 20 Poids cotylédons (g) Jours gestation

53 Hormone lactogène placentaire (ng/ml) Hormone lactogène placentaire 100 Concentration foetale Concentration maternelle Jour de gestation

54 PAG (ng/ml) Protéines associées à la gestation PAG (ng/ml) Jour de gestation Jour précédant et suivant la parturition 0.1

55 Conclusion Implantation de l embryon en développement Variations interspécifiques Physiologie placentaire Echanges Fonction endocrine unité foeto-placentaire