Les étapes du développement embryonnaire chez les vertébrés : le modèle amphibien

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1 Les étapes du développement embryonnaire chez les vertébrés : le modèle amphibien Cycle de développement du xénope (Xenopus laevis), un animal modèle en biologie du développement (Biologie du développement Les grands principes, Wolpert L et al., Dunod, 1999) Groupe zoologique Devenir du blastopore Segmentation Origine du coelome Protostomiens Annélides Arthropodes Mollusques Bouche Le plus souvent totale et spirale Schizocoelie (annélides, arthropodes) Deutérostomiens Echinodermes Vertébrés Anus Totale ou partielle selon la charge en vitellus et le plus souvent radiaire Entérocoelie (échinodermes) Schizocoelie (amphibiens) Diversité des modalités du développement chez quelques groupes zoologiques Blastopore : ouverture du tube digestif primitif (archentéron) Segmentation spirale : division des blastomères en diagonale par rapport à l axe de l œuf Segmentation radiaire : division des blastomères qui s organisent en files méridiennes Schizocoelie : formation des cavités coelomiques par «creusement» dans le mésoderme Entérocoelie : formation des cavités coelomiques par évagination de la paroi de l archentéron (d après Biologie du développement, Hourdry J et al., Ellipses, 1998)

2 Organisation de l œuf amphibien : hétérogénéité du cytoplasme et double gradient (Biologie du développement, Le Moigne A et Foucrier J, Dunod, 2001) Œuf avant (gauche) et après fécondation (droite) (De l œuf à la grenouille, Site Biologie et Multimédia, Delarue M, consultation juin 2008) Rotations d orientation et de symétrisation dans l œuf d amphibien au cours de la fécondation (Biologie du développement, Le Moigne A et Foucrier J, Dunod, 2001)

3 Les axes déterminés dans l œuf d amphibien après la fécondation (Introduction à la biologie du développement, Darribère T, Belin, 2002) Différents stades de segmentation (Xénope) (De l œuf à la grenouille, Site Biologie et Multimédia, Delarue M, consultation juin 2008) Premiers stades de segmentation chez les amphibiens A. La face dorsale de l œuf est matérialisé par le croissant gris dû à la nouvelle distribution du pigment noir cortical. B. Stade 2 blastomères : le premier plan de division (ou clivage) est méridien; il correspond souvent au plan de symétrie bilatérale de l embryon. C. Stade 4 blastomères : le deuxième plan de clivage est également méridien mais perpendiculaire au premier; il génère 4 cellules de tailles égales. D. Stade 8 blastomères : le troisième plan de clivage est sous-équatorial et entraîne une segmentation inégale : 4 petites cellules (micromères) au pôle animal et 4 cellules plus grosses, plus riches en vitellus (macromères) au pôle végétatif. (Biologie du développement, Hourdry J et al., Ellipses, 1998)

4 Cycles cellulaires au cours de la segmentation (Introduction à la biologie du développement, Darribère T, Belin, 2002) Organisation de la blastula d amphibien (Biologie du développement, Le Moigne A et Foucrier J, Dunod, 2001; De l œuf à la grenouille, Site Biologie et Multimédia, Delarue M, consultation juin 2008)

5 Cohésion cellulaire de la blastula : une structure pluricellulaire (Introduction à la biologie du développement, Darribère T, Belin, 2002) L expérience de Nieuwkoop : état de détermination des cellules des différentes régions de l embryon (Introduction à la biologie du développement, Darribère T, Belin, 2002)

6 Carte des territoires présomptifs d une blastula (modèle Urodèle) (Biologie du développement, Le Moigne A et Foucrier J, Dunod, 2001) Différents stades de gastrulation en vue externe (Xénope) : évolution de la fente du blastopore (De l œuf à la grenouille, Site Biologie et Multimédia, Delarue M, consultation juin 2008)

7 Gastrulation d embryon d amphibien (modèle Urodèle) (Biologie du développement, Le Moigne A et Foucrier J, Dunod, 2001)

8 Gastrulation d embryon d amphibien (Introduction à la biologie du développement, Darribère T, Belin, 2002) La formation de l encoche blastoporale (Atlas d embryologie descriptive, Franquinet et Foucrier J, Dunod, 1998)

9 Mouvements morphogénétiques au cours de la gastrulation (modèle Urodèle) (Biologie du développement, Le Moigne A et Foucrier J, Dunod, 2001) Un schéma d'interprétation d'une coupe sagittale dans la région dorsale rend compte des mouvements d'extension. Au cours de la gastrulation, les mouvements de convergence provoquent l'extension (flèches rouges) du mésoderme invaginé (rose) ainsi que du neurectoderme externe (bleu clair). En conséquence, le bord d'enroulement progresse vers le pôle végétatif et recouvre l'endoderme subblastoporal (flèches vertes). (d'après Keller et Jansa, 1992). Coupe sagittale de gastrula dans la zone dorsale (De l œuf à la grenouille, Site Biologie et Multimédia, Delarue M, consultation juin 2008)

10 Les cellules en bouteille (Introduction à la biologie du développement, Darribère T, Belin, 2002) Les migrations des cellules mésodermiques (Introduction à la biologie du développement, Darribère T, Belin, 2002)

11 Divisions et intercalations cellulaires permettent les mouvements d épibolie (Biologie du développement, Gilbert SF, DeBoeck Université) Intercalations cellulaires (Introduction à la biologie du développement, Darribère T, Belin, 2002)

12 BN : bourrelet neural PN : plaque neurale RA : région antérieure RT : région troncale NA : neuropore antérieur ME : moelle épinière Ce : cerveau Ch : chorde So : somites Ep : épiderme Différents stades de neurulation en vue externe (Xénope) (De l œuf à la grenouille, Site Biologie et Multimédia, Delarue M, consultation juin 2008) Neurulation d un embryon d amphibien A gauche : jeune neurula, au centre : neurula moyenne, à droite : neurula avancée A. Coupe transversale B. Coupe sagittale C. Vue dorsale de la surface (Biologie du développement, Gilbert SF, DeBoeck Université, 4 e édition)

13 Changements de forme des cellules de la plaque neurale et invagination neurale (Biologie du développement Les grands principes, Wolpert L et al., Dunod, 1999) Les différents plans de coupe dans l embryon en cours d organogenèse (Atlas d embryologie descriptive, Franquinet et Foucrier J, Dunod, 1998) Bourgeon caudal en coupes sagittale et transversale (modèle Urodèle) (Biologie du développement, Le Moigne A et Foucrier J, Dunod, 2001)

14 Développement des amphibiens Agrégation interne Paris VI Bourgeon caudal moyen Ad: glande adhésive, AM: ébauche de l'arc mandibulaire, Ant: région antérieure, BC: bourgeon caudal, Br: bourgeon branchial, Ca ou C : ébauche cardiaque, CAnt: cerveau antérieur, CM: courbure mésencéphalique puis cerveau moyen CPost: cerveau postérieur, DS: dépression stomodéale, En: endoderme, Bourgeon caudal âgé Coupe transversale antérieure Bourgeon caudal âgé M: ébauche maxillaire, ME: moëlle épinière, O: ébauche oculaire, OA: organe adhésif Ot: ébauche otique, P: emplacement du pronéphros, Post: région postérieure, Pr: proctodeum. St: dépression stomodéale, VN: voile natatoire, VO: vésicule optique. Bourgeon caudal âgé Coupe transversale postérieure Organisation morphologique et anatomique au stade bourgeon caudal (De l œuf à la grenouille, Site Biologie et Multimédia, Delarue M, consultation juin 2008)

15 Embryon de grenouille (stade bourgeon caudal): Dissection de la région troncale d'une neurula âgée dont l'ectoderme a été enlevé. Les somites (S) sont bien visibles ainsi que l'ébauche du canal de Wolf. Formation et organisation des somites (De l œuf à la grenouille, Site Biologie et Multimédia, Delarue M, consultation juin 2008; Clichés Université libre de Louvain) Mise en place des somites (Introduction à la biologie du développement, Darribère T, Belin, 2002)

16 Développement du système nerveux des vertébrés (Neurophysiologie tome 2, Richard D et Orsal D, Dunod, 2001)

17 Dérivés des crêtes neurales (Introduction à la biologie du développement, Darribère T, Belin, 2002) Devenir des trois feuillets embryonnaires (Biologie du développement, Hourdry J et al., Ellipses, 1998)

18 Développement des amphibiens Agrégation interne Paris VI La larve de xénope : le têtard Têtard ayant passé le stade de la prise de nourriture. La larve ou têtard montre deux grande régions. La région troncoantérieure comprend la tête et les viscères ventraux réunis en une masse globuleuse. La région caudale forme une queue natatoire très développée. (De l œuf à la grenouille, Site Biologie et Multimédia, Delarue M, consultation juin 2008) Stade têtard Coupe région antérieure (niveau yeux) Anatomie de la larve d amphibien (Atlas de biologie animale tome 1, Heusser S et Dupuy HG, Dunod, 2002) Anatomie de la larve d amphibien (De l œuf à la grenouille, Site Biologie et Multimédia, Delarue M, consultation juin 2008; Atlas de biologie animale tome 1, Heusser S et Dupuy HG, Dunod, 2002)

19 (a) (b) Chronologie du développement du xénope comparaison avec un développement direct Développement indirect avec métamorphose Développement direct. (Biologie Tout-en-un 1 ère année BCPST, Peycru P et al., Dunod, 2006) Anatomie de la larve d amphibien (Atlas de biologie animale tome 1, Heusser S et Dupuy HG, Dunod, 2002) Les étapes du développement post-embryonnaire chez les amphibiens (Biologie BCPST1, Breuil M, Tec et Doc, 2007)

20 Les étapes de la métamorphose chez les amphibiens (Biologie BCPST1, Breuil M, Tec et Doc, 2007) Les étapes de la métamorphose en images chez le xénope (De l œuf à la grenouille, Site Biologie et Multimédia, Delarue M, consultation juin 2008)