Chapitre 7 : 3ième semaine de développement embryonnaire : gastrulation, embryon tridermique

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1 Chapitre 7 : 3ième semaine de développement embryonnaire : gastrulation, embryon tridermique Introduction : Grace au phénomène de gastrulation, cet embryon va devenir un embryon tridermique (3 feuillets lʼectoderme, le cordon mésoderme et lʼendoderme). Vont débuter au niveau de lʼextrémité céphalique, les phénomènes post gastrulaires : mise en place de la notocorde, la segmentation du mésoblaste, évolution des annexes. I- Mise en place de la ligne primitive et du noeud de Hensen Vers le 14/15 j de développement, va apparaitre a la surface de lʼépiblaste un épaississement de cellules qui est présent uniquement sur lʼaxe longitudinal médian du disque embryonnaire. Il apparait au niveau de lʼextrémité caudale. Cet épaississement va sʼallonger en direction craniale. Ce bourrelet est du au recrutement de cellules épiblastiques plus latérales qui vont converger vers cet axe médian. On a deux épaississement séparés par un sillon central. Vers le 16j se forme cʼest le sillon primitif qui par rajout de cellules va sʼallonger pour arreter sa croissance a la moitié de la longueur du disque embryonnaire. Vers le 16j, au niveau de lʼextrémité craniale de ce sillon, va se mettre en place une dépression plus profonde que le sillon primitif qui va etre entouré dʼun épaississement de cellules épiblastique et cette structure sʼappelle noeud de Hensen. Le sillon primitif et le noeud de Hensen forment la ligne primitive. Au niveau de lʼextrémité caudale, les cellules constituent un bourrelet plus épais : le noeud de Hansen. Cela va établir le plan de symétrie bilatéral de lʼembryon. On distingue lʼextrémité craniale, lʼextrémité caudale, la surface de lʼépiblaste de part et dʼautre de la ligne primitive qui correspond à la phase dorsale de lʼembryon. Les axes sont déterminés dés le début de la 3ième semaine de développement.

2 II- Formation de lʼendoderme définitif et du mésoblaste embryonnaire Cʼest par ce phénomène de gastrulation que va se mettre en place cet endoderme définitif et le mésoderme intra embryonnaire. Vers le 15/16j les cellules qui constituent la ligne primitive subissent un phénomène dʼingression cad quʼelles vont perdre leur caractéristiques de cellules épithéliales (elles vont cesser dʼexprimer à leur membrane des molécules dʼadhésions qui permettent les adhésions cellules cellules : ce sont la cadhérines). Ces cellules vont pouvoir se détacher les unes des autres et vont migrer vers la ligne primitive et vont prendre un phénotype conjonctif, elles vont débuter lʼexpression dʼintégrines qui se lieront aux molécules des cellules de la lame basale. La migration se fait au travers du sillon en profondeur, une partie des cellules vont venir sʼintercaler et remplacer les cellules de lʼendoderme primitif qui vont etre refoulées vers la périphérie du disque embryonnaire et ne rentreront pas dans la constitution de lʼembryon. Elles vont constituées un nouveau disque : lʼendoderme définitif ou entoblaste ou entoderme. (15j) Vers le 16j, les cellules de cette ligne primitive vont venir former un nouveau feuillet de cellules qui va sʼintercaler entre lʼendoderme définitif et lʼépiblaste : cʼest le mésoderme intra embryonnaire. Ce mésoderme va se disposer sur lʼensemble de la surface du disque sauf au niveau de deux régions (une située a lʼextrémité céphalique qui correspond a la membrane pharyngée, et au niveau de lʼextrémité caudale la membrane cloacale) Ce méderme intra embryonnaire va migrer en avant de la membrane pharyngée, dans la région située en avant : il formera la future aire ou se formera le coeur. La destinée des cellules de la ligne primitive, peut etre prédite par sa localisation au niveau de cette ligne primitive. Les cellules épiblastiques qui se situent dans la partie la plus postérieure seront a lʼorigine du mésoderme extra embryonnaire. On a donc 3 feuillets : lʼendoderme définitif, le mésoderme, et lʼépiblaste. se mettent en place a partir de lʼépiblaste.

3 La partie moyenne de la ligne primitive donnera le mésoderme intra embryonnaire des parties latérales du disque embryonnaire et la partie craniale de la ligne primitive donnera lʼendoderme primitif et le mésoblaste intra embryonnaire situé juste a coté de lʼaxe médian. Le mésoderme produit est dʼautant plus latéral que les cellules qui le forment ont une localisation caudale. La ligne primitive est une structure dynamique qui sʼallonge dans le sens caudo craniale et régresse vers lʼextrémité caudale de lʼembryon. Ce mésoderme sʼintercale entre lʼépiblaste qui devient lʼectoderme, il se développe sur toute la surface du disque sauf a la plaque procordiale et au niveau de la membrane coacale.

4 III- Formation de la notochorde 1- Canal chordal Vers le 16j, les cellules situées dans la région du noeud de hensen vont sʼinvaginer et migrer sur la ligne médiane en direction craniale jusquʼà la membrane pharyngée (procordale). La partie la plus antérieure de ce mésoblaste va donner un massif plein : la plaque préchordale. En arrière de cette plaque les cellules sont organisées en un canal, qui forme une invagination en doigts de gant et qui sʼappelle : canal chordal. Il va sʼallonger par addition de cellules a partir du noeud de hensen qui reculent au fur et a mesure que la ligne primitive régresse en direction caudale. On a un allongement de la notochorde dans le sens cranio caudal. Au 17j, le mésoderme intra embryonnaire et le canal chordal, on parle de cordon mésoderme qui sépare totalement lʼectoderme de lʼendoderme. La durée de vie de ce canal chordal est très courte, il passe au stade de plaque chordale 2- Plaque chordale Vers le 18j, le plancher ventral du canal chordal, va fusionner avec lʼendoderme et les zones fusionnées vont se résorber. La lumière du canal chordal disparait et les cellules restants du canal chordal (toit du canal) vont sʼintercaler avec les cellules de lʼendoderme définitif sur la ligne médiane. Ces cellules du toit du canal chordal vont former la plaque chordale. A ce stade très temporairement à lʼemplacement du noeud de hensen il va y avoir une communication de la cavité amniotique avec la vésicule vitelline secondaire par un petit canal qui porte le nom de canal neurentérique.

5 3- Chorde ou notochorde Vers le 20j, la plaque chordale va commencer à se détacher de lʼendoderme définitif et les cellules chordales vont se mettre a proliférer pour donner un cordon plein qui porte le nom de chorde ou notochorde. En meme temps sur lʼaxe longitudinal médian les cellules endoblastiques vont proliferer pour donner un disque totalement continue ce qui va entrainer la disparition du canal neurentérique. Cette notochorde sera achevée vers le 22j. Cette notochorde constitue lʼaxe médian autour duquel va se mettre en place la colonne vertébrale. La notochorde est importante car elle va induire la différenciation des corps vertébraux (induction de la neurulation cad la mise en place du tube neural). IV- Croissance du disque embryonnaire Durée cette troisième semaine le disque embryonnaire va augmenter et prendre un aspect en forme de poire lié a lʼexpansion de la région craniale de ce disque didermique. Elle se fait par la prolifération des cellules de la ligne primitive et leur migration par la ligne primitive en direction craniale et latérale. Il peut y avoir une persistance anormale de la ligne primitive au niveau de la région la plus caudale de lʼembryon : tumeurs sacro coxigiène qui se développent au niveau de la fin de la colonne vertébrale dans lesquelles on trouvera des cellules qui pourront etre issues des 3 lignées de la ligne cellulaire. La gastrulation nʼest pas terminée au niveau caudal (jusquʼà la fin de la 4 semaine) alors que les cellules craniales commencent leur développement spécifique, dés le milieu de la 3 semaine avec la formation des somitomères et des somites a partir du mésoblaste et formation du système nerveux (phénomène de neurulation) à partir de lʼectoderme. Se mettent en place les 3 feuillets définitifs a partir desquels tous les tissus et tous les organes de lʼembryon vont se développer.

6 V- Formation du diverticule allantoidien Vers le 16j, on observe dans la paroi postérieure de la vésicule vitelline secondaire lʼémission par cette vésicule dʼun petit diverticule de nature endoblastique qui va sʼallonger et se développer dans le pédicule embryonnaire. Cette petit diverticule sʼappelle : diverticule allantoidien. Seule une toute petite partie de cette structure participera a la formation de lʼembryon et au développement de la vessie. Vers le 18j apparaissent des cellules germinales primordiales, (ovogonies spermatogonies), qui vont apparaitre dans la paroi de la vésicule vitelline secondaire au niveau de la splanchnopleure extra embryonnaire au voisinage des diverticules allantoidiens. Ces cellules qui sont extra embryonnaires migreront secondairement pour coloniser les crètes génitales qui donneront les futures gonades. A la fin de cette 3ième semaine, on voit au niveau du mésoblaste extra embryonnaire, cad au niveau de la splanchnopleure extra embryonnaire, la différenciation des premiers vaisseaux sanguins dans lʼembryon qui se forment a partir de ce mésoblaste extra ou on voit des amas angio formateurs. Ils apparaissent dans la splanchnopleure extra embryonnaire puis dans le pédicule extra puis dans le chorion, et dans le mésoblaste intra embryonnaire. Aspects moléculaires de cette gastrulation : - Lors de la gastrulation la migration des cellules au niveau de la ligne primitive va etre controler par un facteur de croissance FGF 8 qui est sécrété au niveau de la ligne primitive et qui va avoir un effet sur lʼexpression des cadhérines. FGF8 participe au controle de la migration cellulaire au niveau de la ligne primitive. FGF8 participera aussi a la différenciation du mésoblaste.

7 - Lors de lʼétablissement des axes, il va y avoir avant la gastrulation au niveau dʼune région située dans la zone antérieure du disque embryonnaire au niveau de lʼentoblaste viséral antérieur (endoderme primitif antérieur) on aura lʼexpression de gènes qui seront indispensables à la formation de lʼextrémité céphalique. Cette région va déterminer lʼextrémité craniale du disque embryonnaire. Ces gènes induisent lʼexpression de facteurs de transcriptions qui vont réguler au niveau du noyau lʼexpression de gènes. Facteur sécrété Cerbérus. - Formation de la ligne primitive : sous la dépendance de lʼexpression de différents gènes dont un le gène Nodal qui est un facteur de croissance qui appartient a la famille transmorfing gross factor. Expression qui se fait au niveau de cellules qui sont situées au pole caudal de lʼembryon. Ces cellules migreront pour former le noeud de hensen, la notochorde. - De nombreux gènes vont venir réguler la formation du mésoblaste, différencier en 3 régions : le mésoblaste para axial (le mésoblaste dorsal), le mésoblaste intermédiaire et le mésoblaste latéral (mésoblaste inter et latéral = mésoblaste ventral). Sur toute la surface du disque, sécrétion de la protéine BMP4 qui en présence du fibroblaste post factor FGF va induire le dév du mésoblaste ventral. - Au niveau du noeud de hensen, on a lʼexpression de gènes qui vont donner des molécules qui vont neutraliser cet effet de BMP4. AU niveau de ce noeud on a expression des protéines de types chordin (facteur de transcription), noggin et follistatin qui inhibe BMP4, donc au niveau de lʼaxe médiane cela permet une dorsalisation du mésoblaste para axial ensolite. BMP4 est ventralisé pour le mésoderme, mais dorsalisant sur lʼectoderme. Pour le mésoblaste dorsal des régions moyennes et caudales de lʼembryon, cette différenciation va etre controlé par lʼexpression du gène Brachyury par le noeud de hensen => On a un raccourssissment de lʼaxe longitudinal. - HNF3 beta intervient pour la formation et le dév du noeud de hensen, et plus tard il interviendra et induira la différenciation du cerveau antérieur et moyen. - Latéralisation droite/gauche : Expression de FGF8 qui va maintenir lʼexpression du gène nodal sur la partie gauche de lʼembryon puis lors de lʼinduction de la plaque FGF8 maintiendra aussi lʼexpression du gène nodal au niveau de la lame latérale et permettra lʼexpression de Lefty2 (coté gauche). Ce qui permet lʼexpression de PITX2 qui est un facteur de transcription qui est déterminant pour identifier le coté gauche. Parallèlement expression de lefty1 qui est exprimée sur le coté gauche de la plaque murale qui est capable de sʼopposer aux signaux de latéralisation gauche. De meme SHH (Sonic Hedgehog) est exprimé a droite et sʼoppose aux signaux dʼidentité gauche. Identité droite : expression de Snail qui participe a la détermination du coté droit. AU niveau du noeud de hensen on a des cellules ciliées, cils qui vont avoir un battement actif, qui en battant crée un petit courant circulatoire qui ramène FGF8 et Nodal vers la gauche. Il existe une maladie le syndrome de cartagénère qui est une maladie ciliaire.

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