EMBRYOLOGIE DESCRIPTIVE

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1 EMBRYOLOGIE DESCRIPTIVE Alexandre FAVEREAUX CNRS 5297 Tél:

2 I. II. III. IV. V. VI. Introduction La Gamétogénèse La Fécondation La Segmentation La Gastrulation L Organogénèse

3 I. INTRODUCTION Les origines de l embryologie: Aristote et l étude du développement embryonnaire du poulet. «L étonnement est le commencement de la philosophie, et l étonnement est à l origine de la connaissance.» A partir d une seule cellule former un être vivant autonome. Du zygote à la naissance : l Embryologie. Après la naissance le développement de l individu continue (gamétogenèse, renouvellement cellulaire, cellules sanguines, ) BIOLOGIE DU DÉVELOPPEMENT

4 LA REPRODUCTION (les reproductions) 1)Asexuée Fission: (ex: Protozoaires) Binaire Simple, ex: Amibes Binaire Transversale, ex: Paramécies dans les conditions favorables ou les Cnidaires corallimorphaires (anémone disque). Binaire Longitudinale, ex: Euglène ou Trypanosome Multiple ou Répétée, divisions successives du noyau dans un kyste sans arriver à la maturité (schizogonie ou mérogonie), ex: Plasmodium Bourgeonnement: (ex: Cnidaires et les éponges dans les conditions défavorables) Fungia

5 Fragmentation ou Régénération Obligatoire, ex: les éponges, les planaires, et les annélides pendant les conditions favorables Accidentelle, ex: Echinodermes en régénérant un bras perdu Bouturage, ex: les Cnidaires pour la sauvegarde des barrières de corail

6 2) Sexuée Formation de spores (sporogonie): ex: Entamibe et plusieurs autre parasites représentant le stade infectant de l individu, associé ou immédiatement précédé de la fusion des gamètes Conjugaison: ex: Paramécies dans les conditions défavorables Échange du matériel génétique entre les animaux hermaphrodites: ex: les vers plats Parthénogenèse: ex: quelques Nématodes et insectes (les abeilles produisent les mâles en pondant des ovules non fécondés) Ovule + Spermatozoïde = zygote: ex: la plupart du règne animal

7 Échange de matériel génétique par conjugaison chez les paramécies

8 Les étapes du Développement Embryonnaire Fécondation: L union de l œuf primordial (ovule) avec le spermatozoïde forme l embryon. Segmentation: Il y a augmentation du nb des cellules de l embryon par division cellulaire pour former une masse de cellules non organisées : la morula. Dans un second temps, les cellules s arrangent autour d une cavité (le blastocœle) : la blastula. Gastrulation: Les mouvements cellulaires forment les 3 feuillets germinatifs: - l ectoderme (épiderme, système nerveux) - le mésoderme (organes:cœur, reins; tissus conjonctifs: os, muscles; cellules sanguines) - l endoderme (tube digestif, pancréas, foie ) Organogenèse: ou Morphogenèse, arrangement des cellules dans le but de former des tissus et des organes.

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10 II. LA GAMETOGÉNÈSE Différenciation des cellules germinales ou reproductrices : les gamètes. (TD en salle de TP avec Christel Baudet)

11 3 grandes étapes, conservées au cours de l évolution, communes à la spermatogenèse et à l'ovogenèse de toute espèce. 1- Phase de multiplication: la gamétogenèse commence par une phase de multiplication pendant laquelle les cellules germinales diploïdes, spermatogonies et ovogonies, se divisent par mitoses et augmentent leur nombre. 2- Phase d'accroissement: arret des mitoses, les gonies deviennent des auxocytes primaires: spermatocyte Iaire et ovocyte Iaire; leur volume augmente par accroissement du cytoplasme. Prophase de la première division méiotique et réplication ADN. 3- Phase de maturation: marquée par la méiose. Les auxocytes Iaires deviennent haploïdes. 1ère division de méiose auxocytes secondaires: spermatocytes IIaires et ovocytes IIaires 2ème division de méiose spermatides et ovotides. Il y a cytodifférenciation conduisant à l'anisogamie : gamètes fonctionnels, mâle: spermatozoïde, et femelle: oeuf.

12 Gamète ou Spermatozoïde La fonction des spermatozoïdes n a été élucidée qu au cours des 100 dernières années. Anton van Leuwenhoek, co-découvreur des spermatozoïdes en 1678: «Il s agit d animaux parasites du sémen» Les animalcules Concept actuel «Embryon humain préformé» dans le spermatozoïde. Hartsoeker (1694)

13 Gamète ou Ovule Pôle animal Ovule et globule polaire d une souris Pôle végétatif Classification des différents types d ovule en fonction de la quantité et disposition du vitellus. L ovule contient des réserves pour les stades précoces de développement de l embryon: - Protéines, ribosomes, ARNt et ARNm.

14 1) Alécithe: Pas de vitellus ex: Homme mammifères euthériens (placentaires) alimentation par le placenta 2) Isolécithe: Vitellus peu abondant et uniforme dans les deux pôles ex: Echinoderme, Amphioxus, etc Pôle animal Pôle végétatif

15 3) Mésolécithe: Vitellus concentré au pôle végétatif ex: Ascidies, amphibiens et quelques mammifères Pôle animal Pôle végétatif

16 4) Télolécithe: Vitellus très abondant laissant la partie protoplasmique à la surface nommée Blastoderme ou Blastodisque. ex: Mollusques céphalopodes, Poissons, Reptiles et Oiseaux Vitellus jaune Vitellus Blanc Blastoderme Membrane vitelline

17 5) Centrolécithe: Vitellus concentré au centre autour du noyau ex: la plupart des Arthropodes (y compris les insectes) Noyau entouré de cytoplasme Vitellus Cytoplasme périphérique Périplasme

18 6) Ectolécithe: Vitellus accumulé à l extérieur de l ovule ex: Plathelminthes (vers plats) Noyau Vitellus externe Enveloppe vitelline

19 III. LA FÉCONDATION Produit un zygote diploïde (2n chromosomes) à partir de 2 gamètes haploïdes (n chromosomes) Active l ovule Union avec un spermatozoïde de la même espèce Éviter la Polyspermie

20 Deux types de fécondation sont connus: 1) Externe: l union des gamètes a lieu à l extérieur du corps des animaux ainsi que le développement de l embryon. 2) Interne: la fusion a lieu à l intérieur de l appareil génital de la femelle mais le développement de l embryon peut être: - externe : animaux ovipares - interne : animaux ovovivipare - interne : animaux vivipares

21 Stades de l ovogenèse au moment de la pénétration du spermatozoïde selon les espèces: Éponges Plathelminthes Némathelminthes Bivalves Chiens et renards Mollusques Insectes Étoile de mer Amphibiens Mammifères Poissons Cnidaires Oursins

22 Vue microscopique d un ovule entouré de spermatozoïdes (fausses couleurs) Un seul spermatozoïde sera l élu : compétition intra-individuelle + compétition spermatique : inter-individuelle

23 Zone Pellucide Cytoplasme de l ovule Enveloppe Vitelline Membrane Plasmique Noyau Acrosome Protéines de Reconnaissance Le Spermatozoïde vient en contact avec la zone pellucide

24 Zone Pellucide Cytoplasme de l ovule Enveloppe Vitelline Membrane Plasmique La Réaction Acrosomiale

25 Zone Pellucide Cytoplasme de l ovule Enveloppe Vitelline Membrane Plasmique Formation d un prolongement acrosomial (actine) contenant une protéine (la bindine) qui adhère aux protéines de reconnaissance

26 Zone Pellucide Cytoplasme de l ovule Enveloppe Vitelline Granules Corticaux Membrane Plasmique Les membranes plasmiques des deux gamètes fusionnent

27 Zone Pellucide Région Péri vitelline ou Cortex (évitant la polyspermie) Noyau du Spermatozoïde Membrane de Fécondation (enveloppe vitelline endurcie) Aucun Spermatozoïde suivant ne peut pénétrer l ovule

28 Entrée du spermatozoïde dans l ovule Le spermatozoïde entre en contact avec l œuf via le processus acrosomial Formation du cône de fécondation Internalisation du spermatozoïde dans l œuf

29 Amphimixie : Fusion du matériel génétique et rétablissement de la diploïdie. Spermatozoïde: Dans l'œuf, la chromatine du noyau du spz se décondense très rapidement. la membrane nucléaire se disperse et le volume du noyau augmente Pronoyau mâle Œuf: Devenu haploïde, le noyau de l'œuf présente une chromatine décondensée. Pronoyau femelle Pronoyau et centriole mâles subissent rotation 180, Pronoyau femelle complète 2ème division méiotique: émission 2ème globule polaire. Migration des pronoyaux, les membranes nucléaires fusionnent: Membrane nucléaire unique, noyau diploïde.

30 Activation du métabolisme de l œuf Fécondation (fertilisation) Développement de l embryon Nécessité d activations métaboliques: déclenchées par l entrée du spz Réponses précoces: - Accroissement ph intracellulaire: résultat du blocage de la polyspermie ( Na+ H+) - Modifications de l'activité respiratoire: Blocage de la polyspermie Ca2+ intracellulaire activités métabo (conso O2) Synthèse de lipides pour la synthèse de membranes lors de la segmentation. Réponses tardives: - Activation de la synthèse d'adn - Activation de la synthèse de protéines à partir de l ARNm maternel. Réorganisation du cytoplasme de l'œuf: Xénope: le cytoplasme cortical de l'œuf fécondé : rotation de 30 / cytoplasme profond. La position du premier plan de segmentation pas établie au hasard: spécifiée par point d'entrée du spz dans l'œuf (dépendant de l orga. du vitellus)

31 La Couronne de Fécondation

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33 Rotation corticale post-fécondation Fécondation La disposition aléatoire des ovocytes les montre sous leurs différents aspects. Une ½ heure post-fécondation, la rotation d'équilibration (corticale) a eu lieu et les ovocytes fécondés se présentent tous, pôle animal vers l'observateur.