ANNEXES EMBRYONNAIRES

Première année de Médecine et de Médecine Dentaire ANNEXES EMBRYONNAIRES A. BOUAZIZ

I. Unité foeto-placentaire 1 Caractéristiques du placenta 2 Mise en places des villosités placentaires 2 1 Pendant les trois premières semaines du Dvpt Σaire 2 1 1 Villosité primaire 2 1 2 Villosité secondaire 2 1 3 Villosité tertiaire 2 2 À la fin du premier mois 2 3 Du deuxième au 9 ème mois de la grossesse 3 Organisation du tissu placentaire 4 Circulation placentaire 5 Fonctions du placenta 5 1 Lieu et mécanismes des échanges 5 1 1 Barrière placentaire 5 1 2 Mécanismes des transferts 5 2 Échanges 5 2 1 Fonction respiratoire 5 2 2 Fonctions nutritives et excrétrices 5 3 Barrière 5 3 1 Transfert des protéines 5 3 2 Éléments toxiques et pathogènes 5 4 - Diabète et obésité chez la mère 5 5 Fonctions endocrines 5 5 1 Hormones stéroïdes 5 5 2 Hormones peptidiques II. Amnios III. Cordon ombilical 1

L œuf humain est alécithe (sans réserves), de ce fait la mise en place des structures placentaires est primordiale à sa survie. Le placenta, constitué de tissus maternels et fœtaux, est une annexes embryonnaire ou siègent des échanges sélectifs entre mère et fœtus, assurant la respiration et la nutrition du fœtus, sa protection ainsi qu une activité endocrine responsable de l équilibre hormonal de la grossesse. A terme, le placenta humain est un disque avec un diamètre de 20 cm environ, une épaisseur de 3 cm en moyenne et pesant 500 grammes environ (1/6 ème du poids du nouveau né). Le placenta est expulsé à la délivrance, environ 15 minutes après la naissance. 1 Caractéristiques du placenta Le placenta humain se caractérise comme suit : hémochorial : il érode l endothélium des vaisseaux sanguins, et entre en contact avec le sang maternel, et ce, à partir du 11 ème jour de la grossesse ; discoïdal : il est implanté sous forme de disque ; décidual : l expulsion du placenta entraîne la chute de caduques ou décidues d une part et une hémorragie d autre part (figure 1) ; et Pseudo-cotylédoné : les villosités placentaires sont regroupées en amas, sous forme de cotylédons. La structure du placenta fait que les circulations sanguines maternelle et fœtale restent distinctes et non communicantes jusqu à la délivrance. 2 Mise en places des villosités placentaires 2 1 Pendant les trois premières semaines du Dvpt Σaire 2 1 1 Villosité primaire Entre le 11 ème et 13 ème jour, le cytotrophoblaste s enfonce dans le syncytiotrophoblaste constituant ainsi la villosité primaire (figure 2). Les lacunes syncytiales confluent en une cavité unique limitée par le syncytiotrophoblaste : la chambre inter-villeuse. R! Jusqu'à la 10 ème semaine, la chambre inter-villeuse contiendrait un liquide clair constitué d un mélange de plasma filtré et des sécrétions utérines. 2

2 1 2 Villosité secondaire Entre le 16 et 18 ème jour, un axe mésenchymateux s enfonce dans la travée de la villosité primaire pour former la villosité secondaire (figure 3). 2 1 3 Villosité tertiaire Entre le 18 ème et le 21 ème jour, les îlots de Wolff et Pander se différencient dans l axe mésenchymateux de la lame choriale, localisé dans la villosité secondaire, en un système circulatoire extra-embryonnaire. Ceci est à l origine de la mise en place de la villosité tertiaire (figure 4). 2 2 A la fin du premier mois Les villosités tertiaires s arborisent. Elles sont diffuses autour de l embryon (figure 5) Le sang maternel, dans la chambre inter-villeuse, demeure séparé du sang embryonnaire par la barrière placentaire, représentée par : le syncytiotrophoblaste ; le cytotrophoblaste ; et l endothélium des capillaires sanguins des branches des villosités tertiaires. 2 3 Du deuxième au 9 ème mois de la grossesse Pendant le deuxième mois, les villosités sont très nombreuses du côté de la caduque basilaire. Le chorion est dit touffu. Au cours du troisième mois, les villosités placentaires disparaissent du côté de la caduque ovulaire et demeurent touffus en regard de la caduque basilaire. Juste après le quatrième mois, le cytotrophoblaste disparaît peu à peu de la paroi de la barrière placentaire, réduisant ainsi la distance entre les vaisseaux maternels et fœtaux (figure 6). 3

3 Organisation du tissu placentaire Les tissus maternels et fœtaux sont étroitement intriqués au niveau du placenta. Ce dernier comporte deux parties à savoir : R 1! la plaque choriale : du côté fœtal, d origine purement embryonnaire formée de l amnios, du mésenchyme, du cytotrophoblaste et du syncytiotrophoblaste ; et la plaque basale : partie externe du placenta au contact de la paroi utérine, d origine mixte, formée par des tissus embryonnaires (cytotrophoblaste et syncytiotrophoblaste) et des tissus maternels (caduque basilaire). Les caduques (décidues) portent des noms différents selon leur position par rapport à l embryon : caduque basilaire : elle se trouve en regard de la zone d implantation ; caduque ovulaire (réfléchie) : elle entoure l œuf ; et caduque pariétale : constitue le reste de la couche fonctionnelle de l endomètre (figure 1). Au cours du troisième mois de la grossesse, la croissance du fœtus amène la caduque ovulaire au contact de la caduque pariétale. La fusion des deux caduques oblitère la cavité utérine (figure 7). Il existe au niveau de la caduque basilaire une zone compacte (déciduale) et une zone spongieuse où se fait le décollement du placenta au moment de l accouchement. R 2! Le chorion, l amnios, la vésicule ombilicale et l allantoïde constituent les membranes placentaires. 4

4 Circulation placentaire Le sang oxygéné arrive dans la chambre inter-villeuse par les artères spiralées et les branches utéro-placentaires à un débit de 600 cm 3 /mn et une pression de 70 à 80 mm de Hg. La chambre inter villeuse se remplit 2 à 3 fois par minute. Avant qu il soit repris dans les branches veineuses maternelles où la pression n est que de 8 mm de Hg, le sang se décharge de ses substances nutritives, les vitamines, l eau, les sels minéraux et l oxygène qui traverseront la barrière placentaire afin de regagner les branches de la veine ombilicale. Du côté fœtal, le sang veineux arrive par les branches des deux artères ombilicales avec une pression de 48 mm de Hg. Avant qu il regagne les branches de la veine ombilicale où la pression est réduite de moitié (24 mm de Hg), le sang fœtal se décharge de ses déchets (y compris le CO 2 ) qui passeront à travers la barrière placentaire pour aboutir dans les branches veineuses maternelles. 5 Fonctions du placenta Durant toute la grossesse, le placenta joue le rôle de différents organes : poumons, intestin, foie, reins, glandes endocrines etc. 5 1 Lieu et mécanismes des échanges 5 1 1 Barrière placentaire L épaisseur de la barrière placentaire est de 3.5 µm environ, suite à la disparition du cytotrophoblaste, la barrière placentaire diminue d épaisseur alors que sa surface d échange augmente pour atteindre 14 m 2 à terme. Certaines anomalies du placenta provoquent : le passage d éléments sanguins maternels dans la circulation fœtale chez 4 % des nouveau-nés ; et le passage d éléments sanguins fœtaux dans la circulation maternelle. Le nombre de ses éléments augmente près du terme. En effet, ils sont retrouvés dans 10 % des grossesses à 6 mois, 37 % près du terme et 50 % après l accouchement. 5

5 1 2 Mécanismes des transferts Simple diffusion : c est le passage sans consommation d énergie, exemple : les gaz et l H 2 O. Transfert facilité : une molécule porteuse intervient pour faciliter le transport, c est le cas du glucose. Transport actif : il se fait contre un gradient de concentration avec consommation, c est le cas du complexe Na + /K + ou Ca ++. Endocytose : les macromolécules, comme les immunoglobulines G, sont captées par les villosités placentaires. 5 2 Échanges 5 2 1 Fonction respiratoire L oxygène : il traverse la barrière placentaire par simple diffusion. Dans certains cas, il pourrait exister un transfert facilité par une molécule transporteuse (cytochrome P 450 ). Le gaz carbonique : il passe dans la circulation maternelle par simple diffusion à travers la barrière placentaire. 5 2 2 Fonctions nutritives et excrétrices L H 2 O : les échanges d eau augmentent au cours de la grossesse. Ils atteignent 3.5 litres par jour vers la 35 ème semaine, ensuite cette quantité baisse jusqu à terme pour atteindre 1.5 litre par jour. Une hyperosmolarité maternelle provoque un transfert liquidien du fœtus vers la mère, provoquant ainsi un risque de déshydratation. Les électrolytes : ils suivent les mouvements de l eau. Le fer et le calcium ne passent que dans le sens mère fœtus. Le glucose : les glucides traversent le placenta par diffusion facilité. La glycémie fœtale est liée à la glycémie maternelle. Les acides aminés : ils proviennent de la dégradation de protéines maternelles. Leur transfert à travers le placenta est sous le contrôle d hormone de croissance et d hormone thyroïdienne contre un gradient de concentration. Les lipides : ils ne traversent pas le placenta, qui les dégrade en acides gras et synthèse de nouvelles molécules lipidiques selon les besoins de l embryon puis du fœtus. 6

Les vitamines : les vitamines hydrosolubles traversent le placenta, cependant les vitamines liposolubles présentent une très faible concentration dans la circulation fœtale. La vitamine K ne traverse pas la barrière placentaire. Cette vitamine est indispensable dans la coagulation sanguine, de ce fait il est primordial de supplémenter le nouveau-né en vitamine K afin de prévenir la survenue d hémorragie. Les déchets : ils sont rejetés, à travers la barrière placentaire, dans le sang maternel. 5 3 Barrière Le placenta se comporte comme un véritable filtre. 5 3 1 Transfert des protéines Les protéines maternelles ne traversent pas le placenta, à l exception des Ig G qui passent par pinocytose. Ce passage a lieu surtout en fin de grossesse et assure au nouveau-né une immunité passive pendant les six mois qui suivent la naissance. 5 3 2 Éléments toxiques et pathogènes Le placenta permet le passage de certains agents pathogènes viraux et bactériens. Bien que le placenta soit relativement imperméable aux micro-organismes, un certain nombre de virus et de bactéries peuvent traverser la barrière placentaire et infecter l embryon ou le fœtus. Vu que le fœtus est dépourvu d un système immunitaire fonctionnel, a fait que une maladie bénigne chez la mer peut léser ou tuer fœtus. Exemple : toxoplasmose (un virus transmissible à l homme par de la litière et des excréments de chat), le virus de la rubéole (rougeole germanique). Une bactérie qui a récemment pris une fâcheuse importance dans l étiologie des malformations congénitales chez les enfants américains est Treponema pallidum, l agent de la syphilis. La syphilis congénitale peut provoquer des anomalies fœtales ou la mort du fœtus. 7

Le VIH peut se transmettre au travers du placenta au cours de la grossesse ou lors de l allaitement maternel. Le virus de l immuno-déficience humaine (VIH) est l agent du syndrome d immuno-déficience acquise (SIDA). Le virus traverse parfois le placenta d une mère infectée et infecte le fœtus avant la naissance. Chez les mères séropositives ne suivant pas une thérapie anti-vih, 25 à 40 % des bébés sont VIHpositifs ; avec un traitement approprié, ce pourcentage peut se réduire jusqu à 1 %. Le VIH est habituellement transmis pendant l accouchement ou par le lait maternel lors de l allaitement au sein. Les bébés infectés pendant la période périnatale peuvent paraître bien portants à la naissance, mais ils développent habituellement le SIDA à l âge de 3 ans. Des agents tératogènes traversent le placenta Les tératogènes sont des substances environnementales pouvant être à l origine de malformations congénitales lorsque des embryons ou des fœtus y sont exposés à des périodes critiques de leur développement à des doses suffisamment élevées. De nombreux médicaments ont la réputation d être tératogènes ; c est le cas des rétinoïdes (vitamine A et ses analogues) ; de la warfarine (anticoagulant), des anticonvulsivants ainsi que de plusieurs substances utilisées dans la chimio-thérapie du cancer. Certaines drogues peuvent également être tératogènes : notamment le tabac, l alcool et la cocaïne. La consommation de la cocaïne est associée non seulement à un poids réduit à la naissance, mais aussi à certaines anomalies spécifiques du développement notamment l infarcissement du cortex cérébral ainsi que diverses malformations cardio-vaculaires. Retard de croissance intra-utérine Le retard de croissance intra-utérine (RCIU), souvent appelée petit pour l âge gestationnel (PAG), est une condition dans laquelle la croissance fœtale est sensiblement retardée. Le RCIU est associé à un risque élevé de mortalité périnatale. Un nouveau-né est considéré PAG si il ou elle pèse moins de 2.5 Kg à terme. Un RCIU peut relever de nombreuses causes, notamment l exposition à un tératogène, comme une infection virale ou bactérienne, une anomalie chromosomique du fœtus (syndrome de Down), certains facteurs maternels (comme la prééclampsie, une condition pathologique qui affecte environ 5% des grossesses et est caractérisée par une pression sanguine élevée et la présence de protéines dans l urine), ainsi que certains facteurs placentaires (comme le placenta prævia ou placenta bas implanté à proximité du col). Le RCIU est une 8

anomalie congénitale qui concerne le fœtus tout entier et pas seulement un organe ou un système d organes. 5 4 - Diabète et obésité chez la mère Le diabète maternel et l obésité maternelle constituent, lors d une grossesse, des facteurs de risque de malformations congénitales du fœtus. Environ 1 femme sur 200 en âge de procréer souffre d un diabète dès avant sa grossesse (diabète préexistant) et 02 à 05 % développent un diabète au cours de leur grossesse (diabète gestationnel). Les femmes affectées d un diabète préexistant ont un risque 3 à 4 fois plus élevé que les femmes non diabétiques de mettre au monde un enfant porteur d une malformation congénitale majeure. Ces malformations sont répandues et comprennent des anomalies du tube neural et des malformations cardiaques. Les enfants des femmes atteintes d un diabète gestationnel ne se caractérisent pas par une fréquence accrue de malformations congénitales. Toutefois, si le diabète est mal soigné au cours de leur grossesse, les femmes des deux groupes présentent un risque accru d accoucher d un très gros bébé (plus de 4.5 kg). De tels bébés peuvent à leur tour présenter un risque accru d obésité et de diabète au cours de leur vie. 5 5 Fonctions endocrines 5 5 1 Hormones stéroïdes La progestérone : elle est produite par le corps jaune gestatif jusqu à la fin de la 12 ème semaine, ensuite le relais est pris par le syncytiotrophoblaste. Cette hormone intervient dans le maintien de la grossesse. Les ¾ de cette hormone sont transférés dans l organisme maternel. Le quart restant est transféré au fœtus ou il est métabolisé. Les oestrogènes : comme pour la progestérone, elle est synthétisée par le corps jaune gestatif puis par le placenta. Elle intervient dans le maintien de la grossesse et la préparation des glandes mammaires. 5 5 2 Hormones peptidiques L H.C.G. (hormone chorionique gonadotrophine) : c est une glycoprotéine, elle maintient le corps jaune gestatif en vie. Elle est synthétisée par le syncytiotrophoblaste. Elle est détectable dans la circulation maternelle à partir du 8 ème jour de la grossesse. Son maximum de synthèse est atteint vers la 10 ème 9

semaine, puis elle diminue jusqu au 4 ème mois et se maintient en plateau jusqu à l accouchement. L H.C.S. (H.P.L.) (hormone chorionique somato-mammotrophique) : elle est synthétisée par le syncytiotrophoblaste, ensuite elle se retrouve dans la circulation maternelle vers la 5 ème semaine du développement embryonnaire. Ensuite, sa concentration s élève progressivement jusqu en fin de grossesse. L H.C.S. prépare les glandes mammaires à une éventuelle lactation et agit sur la croissance fœtale. L HPL transforme la mère en consommatrice d acides gras alors qu elle était surtout une consommatrice d hydrates de carbone. En outre, Le placenta produit une très grande variété d hormones protéiques, notamment la thyrotropine chorionique humaine, la corticotropine chorionique humaine, des facteurs de croissance semblables à l insuline. Outre les hormones protéiques, les membranes placentaires synthétisent aussi des prostaglandines qui sont liées intimement au maintien de la grossesse et au déclenchement du travail. Le signal qui déclenche le travail semble être une réduction du rapport progestérone/œstrogènes, mais l effet de ce signal pourrait être transmis par une élévation de taux des prostaglandines produites par le placenta. Figure 1. Topographie des caduques Caduque basilaire Embryon Caduque ovulaire Cavité utérine Caduque pariétale Bouchon muqueux Vagin 10

Figure 2. Structure de la villosité primaire Syncytiotrophoblaste Cytotrophoblaste Chambre inter-villeuse Figure 3. Structure de la villosité secondaire Axe mésenchymateux 11

Figure 4. Structure de la villosité tertiaire Branche de l artère maternelle (70-80 mm de Hg) S.N. + O 2 + H 2 O Branche de la veine maternelle (8 mm de Hg) Déchets + CO 2 Branche de l artère ombilicale (48 mm de Hg) Branche de la veine ombilicale (24 mm de Hg) Tissu utérin Vaisseaux maternels Chambre inter-villeuse Syncytiotrophoblaste Cytotrophoblaste Mésenchyme Figure 2. Structure de la villosité I aire Figure 3. Structure de la villosité II aire (LARSEN et al., 2011) 12

Chambre inter-villeuse Syncytiotrophoblaste Cytotrophoblaste Veinule et artériole ombilicale Mésenchyme Figure 4. Structure de la villosité III aire (LARSEN et al., 2011) Figure 5. Placenta humain vers la fin du premier mois 13

Figure 6. Placenta humain à partir du 3 ème mois de la grossesse Figure 7. Fœtus humain vers le 4 ème mois de la grossesse 14

II. AMNIOS L ébauchage de l amnios débute vers le 8 ème jour du développement embryonnaire. Au cours de la quatrième semaine, l augmentation significative de la taille de la cavité amniotique est à l origine de la délimitation de l embryon par rapport à ses annexes. Ensuite, cette croissance se poursuit au détriment du coelome externe qui disparaît totalement vers le troisième mois de la grossesse. La cavité amniotique est pleine de liquide clair : l eau, sels minéraux, substances organiques, cellules fœtales et cellules amniotiques au PH légèrement alcalin. Ce liquide amniotique est élaboré par les cellules amniotiques, par le fœtus et par les vaisseaux sanguins maternels de la caduque basilaire : il s agit donc, d une réserve aqueuse qui assure l hydratation de l embryon puis du fœtus et leur protection contre les chocs, enjouant le rôle d amortisseur hydraulique. Le liquide amniotique est renouvelé toutes les trois heures. A partir du cinquième mois du développement fœtal, le fœtus consomme quotidiennement la moitié du volume du liquide amniotique (400 ml/jour). Les mouvements du fœtus sont possibles dans cet environnement hydraulique, et la mère les perçoit à partir de quatre mois et demi. A terme la cavité amniotique est dite poche des eaux, qui facilitera l ouverture du col utérin au moment de l accouchement. Si l accouchement semble retardé, le liquide amniotique contrôlé par coelioscopie prouvera par sa clarté que le fœtus ne souffre pas. III. CORDON OMBILICAL La première ébauche du cordon ombilical, qui correspond au pédicule de fixation, se met en place vers le 15 ème jour du développement embryonnaire. Vers le 17 ème jour, cette ébauche bascule pour se retrouver dans la région postérieure de l embryon. A c stade, elle est représentée par un diverticule allantoïdien qui s enfonce dans le pédicule de fixation. 15

Au cours de la quatrième semaine, l ébauche du cordon ombilical se retrouve dans la région ventrale de l embryon, et ce, suite à la délimitation de l embryon par rapport à ses annexes. Elle est représentée par une portion des amnioblastes, une portion de la somatopleure extra-embryonnaire, l allantoïde, la splanchnopleure extra-embryonnaire, le canal ombilical, la vésicule ombilicale, le pédicule de fixation, une grosse veine ombilicale impaire et deux petites artères ombilicales. Le cordon ombilical devient opérationnel à partir du 21 ème jour du développement. A partir de la 6 ème semaine, l allantoïde et la vésicule ombilicale disparaissent peu à peu. A terme, le cordon ombilical mesure 60 cm de longueur, avec un diamètre de 2 cm environ. Un cordon ombilical trop long ou trop court peut provoquer des complications lors de l accouchement. Le cordon ombilical assure le relais entre le placenta et l embryon puis le fœtus, en transportant le sang oxygéné du placenta vers l embryon puis le fœtus par l intermédiaire de la grosse veine ombilicale impaire, et le sang veineux de l embryon puis du fœtus vers le placenta (figure 8). Figure 8. Coupe transversale du cordon ombilical, à partir de la 7 ème semaine du développement embryonnaire Amnioblastes V.O. impaire 2 petites artères ombilicales Gelée de Wharton 16

Figure 9. Evolution du cordon ombilical de la 4ème à la 8ème semaine (LARSEN et al., 2011) Cœlome externe (cœlome Cavité amniotique Pédicule de fixation (de connexion) Vésicule ombilicale 17