La 3ème semaine du développement embryonnaire
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La 3ème semaine du développement embryonnaire UE2-Bis Embryologie Marion CCM Lyon Est La 3ème semaine du développement embryonnaire CCM Lyon Est Fin du cycle maternel (J-28) : le cycle ovarien se termine et il devrait y avoir apparition des règles. Sur le plan embryologique, on est à J14. Le trophoblaste évolue en placenta diffus. La troisième semaine est marquée par la gastrulation qui aboutit à la formation du disque tridermique. I. La formation du placenta diffus Au début de la troisième semaine, l’œuf est complètement implanté avec sa double couronne. A l’extérieur, le ST a colonisé les vaisseaux créant une véritable circulation (ralentie). La formation du placenta diffus s’effectue par la mise en place puis l’évolution de trois types de villosités, qui évoluent d’un stade à l’autre. Villosités primaires J-13 à J-15 Villosités secondaires J-15 à J-18 Villosités tertiaires J-18 à J-21 • • • • • • • correspondent à la prolifération en colonne du cytotrophoblaste dans le syncytiotrophoblaste. Elles sont au nombre d’1 millier transformation des villosités primaires en villosités secondaires ce n’est pas une néoformation de villosités secondaires La lame choriale forme un repli rempli de mésenchyme extra-embryonnaire en regard de chaque colonne. (=axe mésenchymateux) les villosités secondaires se différencient en villosités tertiaires. Elles sont caractérisées par l’apparition de vaisseaux Au sein de chaque axe mésenchymateux, il y a une néoangiogenèse. 1 La 3ème semaine du développement embryonnaire CCM Lyon Est La néoangiogenèse correspond à la condensation des cellules mésenchymateuses qui vont constituer le blastème mésenchymateux ou angioblastes. Au sein de ce blastème, les cellules sécrètent des molécules d’eau et des électrolytes permettant la création d’une cavité (ou lacune) borgne entourée de cellules qui s’aplatissent et constituent un endothélium primitif. La néovasculogenèse correspond à la formation des vaisseaux sanguins primitif et de leur endothélium. Dans la lumière ainsi formée on aura une sécrétion de plasma primitif ainsi que quelques cellules sanguines primordiales nucléées créées par mitose mais de façon très discrète. Ainsi, les vaisseaux s’allongent et confluent. A J-20, il y a l’établissement de deux circulations : - La circulation maternelle, préexistante dans les lacunes du syncytio - La circulation villositaire (ou choriale). Cette dernière se connecte rapidement à la circulation embryonnaire. On parle de réseau « chorio-villositaire ». La différenciation de la circulation villositaire : Le mésoblaste extra-embryonnaire se condense en blastème (=condensation de cellules généralement mésenchymateuses), formant des îlots angiogéniques, au sein duquel les cellules se différencient en angioblastes. Les cellules de la région centrale élaborent des pompes qui font sortir du sodium. Cette sécrétion s’accompagne de mouvements d’eau. Ainsi, des lacunes se forment au sein des îlots. Au sein de ces cavités, on a constitution d’un plasma primitif. Les cellules en périphérie qui bordent la lumière s’aplatissent et se différencient à leur tour en cellules endothéliales. On a donc constitution d’un endothélium primitif. Les îlots angioblastiques vont s'anastomoser et développer des réseaux vasculaires. Récemment, différents facteurs de croissance qui induisent la formation et le développement des vaisseaux ont été mis en évidence (VEGF par ex.) La barrière placentaire d’une épaisseur de 40-50µm à ce stade est une structure qui persiste jusqu’à l’accouchement. Elle est composée de 4 couches : - L’endothélium des vaisseaux villositaires (mince) - Mésenchyme villositaire - Cytotrophoblaste monocellulaire (15μm) - Syncytiotrophoblaste (20μm) Attention : il n’y a pas d’endothélium maternel dans la barrière placentaire. 2 La 3ème semaine du développement embryonnaire CCM Lyon Est La barrière placentaire est nécessaire à la grossesse car les deux circulations ne doivent pas être en contact. Les deux circulations sanguines n’ont pas de contact direct sinon arrêt de la grossesse par destruction de l’embryon (= « corps étranger ») échanges par diffusion entre les deux circulations. C’est à ce stade que la barrière est la plus épaisse. Ensuite, elle ne fera que diminuer. A ce stade les échanges sont moindres. Au fur et à mesure de la gestation les échanges sont de plus en plus importants et rapides. Pour cela il faut que la barrière s’amenuise (le ST diminue et le CT disparaît). Par endroit, certaines colonnes vont continuer leur progression. Quand les cellules du CT des villosités arrivent à la limite du ST elles ne progressent plus en hauteur mais s’étalent. Il y a formation d’une coque cytotrophoblastique qui limite l’invasion du syncytiotrophoblaste (signal d’arrêt de l’invasion par limitation histologique). On a donc deux limites au placenta qui entourent le ST : la coque cytotrophoblastique et le CT. Cet ensemble forme le placenta diffus qui va progressivement évoluer pour former un disque. II. La gastrulation : formation du chordo-mésoblaste C’est la formation du troisième feuillet, le chordo-mésoblaste pour aboutir au disque tri dermique. Cette étape se retrouve chez tous les êtres vivants appartenant au groupe des chordes : Les vertébrés Quelques invertébrés Au début de la troisième semaine, (fin J14 - début J15), apparaît la ligne primitive au niveau de la moitié postérieure de l’épiblaste (en sectionnant l’amnios), en direction du pôle caudal. Elle est limitée par des sortes de petits cratères : le nœud de Hensen ou nœud antérieur et le nœud postérieur. Des cellules originaires de l’épiblaste vont migrer à travers la ligne primitive, s’infiltrer entre les deux feuillets et les décoller. La migration a lieu entre J15 et J18 : c’est la formation du mésoblaste. La majorité des cellules qui entrent par le nœud de Hensen vont constituer un canal qui se prolonge en direction céphalique = le canal chordal. Il se prolonge par une petite plaque ou plaque pré chordale. 3 La 3ème semaine du développement embryonnaire CCM Lyon Est Quelques cellules contribuent comme les autres au remplissage et deviennent des cellules (chordo) mésoblastiques. Tout l’espace va être colonisé à l’exception des membranes pharyngiennes et cloacale seul territoire qui reste didermique. Tout le reste peut être considéré comme tridermique. A J-16, le canal chordal s’ouvre dans le lécithocèle secondaire. On a donc une communication entre les deux cavités : amniotique en haut et lécithocèle secondaire en bas. Cette communication disparaît par la suite. Aucune cellules ne passent par le nœud postérieur. Au niveau moléculaire les cellules qui ont passé la ligne primitive sont à un point de non-retour et perdent leurs caractères épithéliaux (cadhérine) pour atteindre celui de mésenchymateux et exprimer de la vimentine. Ce ne sont plus des cellules épiblastiques. Les tissus initiaux vont donc être remaniés. Le vide est vite compensé par les mitoses. Action inductrice : les cellules de la ligne primitive sécrètent des molécules inductrices qui attirent les cellules épiblastiques pour qu’elles rejoignent les cellules du troisième feuillet. Couleur embryologique des schémas : • • • A. - Bleu = épiblaste Jaune = hypoblaste Rouge = mésoblaste (ou chordomésoblaste) Au milieu de la troisième semaine (J17 –J18) L’épiblaste devient l’ectoblaste L’hypoblaste devient l’endoblaste (=entoblaste) qui correspond à un mélange de cellules hypoblastiques et de cellules mésoblastiques (qui sont majoritaires car certaines cellules du mésoblaste s’intègrent à l’hypoblaste et repoussent les cellules hypoblastiques). Le mésoblaste (nouveau tissu) issue de la migration des cellules épiblastiques Attention sur une coupe transversale on ne peut pas voir la membrane pharyngienne et la membrane cloacale (soit l’une, soit l’autre). Pour visualiser les deux structures on doit faire une coupe sagittale. 4 La 3ème semaine du développement embryonnaire CCM Lyon Est La membrane cloacale est située en arrière du nœud postérieur (elle est didermique). A J17 = le canal chordal et la plaque pré chordale se couchent et s’intègrent par la face inférieure à l’endoblaste. Il reste un petit canal distal qui est le canal neurentérique (évolution de la partie initiale du canal chordal). Le reste du canal a intégré l’hypoblaste. La chorde dorsale est aussi appelée notochorde La gastrulation s’achève au début de J-18 apparition de phénomènes de condensation et évolution de la plaque chordale pour commencer à constituer la chorde dorsale. Elle se soulève et se détache de l’endoblaste d’avant en arrière, ce détachement se termine à la quatrième semaine. Le canal neurentérique continu à faire communiquer les deux cavités. Il disparait au début de la 4ème semaine à J-22. Sur une coupe sagittale, on observe un recul relatif de la ligne primitive au cours de la 3ème semaine par rapport au disque qui augmente de taille 5 La 3ème semaine du développement embryonnaire CCM Lyon Est A J18, les premiers phénomènes post-gastrulaires se mettent en place : condensation du mésoblaste et début de segmentation du mésoblaste para axial. B. Les phénomènes post gastrulaires : condensation + segmentation : La condensation a lieu au début de J18 : les cellules mésoblastiques entre les feuillets vont se condenser dans certaines régions. Il y a donc formation du mésoblaste para-axial et du mésoblaste intermédiaire. Celles non condensées (toutes à J17) constituent le mésenchyme intra-embryonnaire (ou mésenchyme diffus) qui constituera le tissu conjonctif. La plaque chordale se détache d’avant en arrière en direction du canal neurentérique. Quand ce détachement est effectué, on parle de la chorde. Le détachement de la chorde se termine vers J21 – J22. Les évènements post gastrulaires sont uniquement visible en coupe transversale et vue de dessus. Les cordons épais qui ont un trajet parallèle à celui de la chorde se segmentent. Il y a une segmentation - mésoblaste para axiale à J18 - mésoblaste intermédiaire début J20. La segmentation du mésoblaste para-axial sera totale tandis que seul les 2/3 céphalique du mésoblaste intermédiaire se fragmenteront. La segmentation débute au pôle céphalique. La chorde constitue un axe de symétrie. Elle induit deux condensations formant le mésoblaste para-axial et le mésoblaste intermédiaire. 6 La 3ème semaine du développement embryonnaire CCM Lyon Est Les éléments condensés et axiaux sont : - Chorde (au centre) - Mésoblaste axial - Mésoblaste para axial (= deux cordons épais) possédant une concavité tournée vers la chorde - Mésoblaste intermédiaire (=deux cordons cylindriques plus fins) avec deux zones plus renflées correspondant aux reins primitifs - Lame latérale qui partage le disque en deux parties supérieure et inférieure : c’est la confluence entre la lame amniotique au-dessus et la lame vitelline en dessous. Elle est en continuité avec les lames amniotiques et vitellines. Elle est uniquement visible en vue transversale. La lame latérale est accolée au mésoblaste intermédiaire. La lame amniotique correspond au futur feuillet pariétal soit la somatopleure. La lame vitelline correspond au futur feuillet viscéral soit la splanchnopleure. A partir de J-18, le mésoblaste para-axial va se segmenter en bloc de cellules mésenchymateuses à partir de la région céphalique. Cette segmentation constitue les somitomères (il y en aura 7 paires à la fin de J-20). Les somitomères sont les précurseurs des somites. Segmentation du commence à J-18 mésoblaste para-axial A J20, on compte 7 paires de somitomères (attention ils n’évoluent pas en somites mais en arcs branchiaux) Segmentation du mésoblaste intermédiaire Formation du pronephros (2/3 céphalique du commence à J-20 mésoblaste intermédiaire se segmente) Clivage de la lame latérale • Elle ne se divise pas mais se clive dans le sens de l’épaisseur. On a ainsi apparition de deux feuillets : • Somatopleure en regard de l’ectoblaste, en continuité avec la lame amniotique. • Splanchnopleure en continuité avec la lame vitelline. A J-18, il y a apparition de la zone cardiogène. Fin J18 à J20 : constitution par segmentation du mésoblaste para-axial de 7 paires de somitomères (pré-somites). Fin J20 : début de segmentation du mésoblaste intermédiaire (formation du pronephros) + clivage de la lame latérale dans son épaisseur (formant un triangle). ATTENTION ! La chorde ne se segmente pas. Elle se fragmente et est un inducteur de la segmentation pour la formation des structures fondamentales. 7 La 3ème semaine du développement embryonnaire CCM Lyon Est III. Le début de la neurulation Le disque mesure 0,7 mm Formation du tube neural : A J-18, une plaque est formée par condensation de l’épiblaste. Elle apparait en avant de la ligne primitive et forme la plaque neurale : • Elle est bordée en avant par la membrane pharyngienne où elle est large • Elle est bordée en arrière par la ligne primitive et le nœud de Hensen. • Elle commence à se creuser car les cellules deviennent trapézoïdales, pour donner une gouttière à J19. • Au départ nous avons des cellules cylindriques qui vont devenir prismatique grâce aux microfilaments pour permettre une contraction au pôle apical et ainsi créer la gouttière (lors de la 4ème semaine). De part et d’autre de cette gouttière, sur ses berges on a les crêtes neurales. Le creusement se poursuit mais à J20 nous sommes toujours au stade gouttière. La plaque neurale est la première étape de différenciation. La neurulation consiste en réalité à la formation du neurectoblaste qui regroupe la gouttière neurale et les crêtes. Ce nouveau tissu vient de l’ectoblaste venant lui-même de l’épiblaste tout comme le chordo-mésoblaste, en fait, on dit souvent que « tout vient de l’épiblaste » (même si ce n’est pas entièrement vrai). La plaque neurale est renflée à la région céphalique qui va jusqu’au nœud de Hensen qui se poursuit par la ligne primitive qui ne fait plus qu’un quart (régression relative de la ligne primitive). * La ligne primitive aura totalement disparu vers J25-26. IV. La formation des dernières annexes A. L’allantoïde Fin J-16 apparaît un petit diverticule du lecithocèle secondaire (dans la région du pédicule embryonnaire, en arrière de la ligne primitive et de la membrane cloacale) appelé allantoïde. Il donnera l’essentiel de la vessie. 8 La 3ème semaine du développement embryonnaire CCM Lyon Est Les cellules germinales primordiales sont d’origine ectoblastique et sont détectées dès J18 dans cette région. Ce n’est qu’au 2ème mois que ces cellules germinales vont migrer le long du tube digestif pour aller coloniser la gonade primitive en formation. Les cellules germinales primordiales ne font pas parties de l’allantoïde. Fin J20 : - Le diamètre du disque fait 1.5mm - Le diamètre de l’œuf est deux fois plus important : 3 mm B. Les îlots sanguins formateurs La zone cardiogène correspond à une petite condensation mésenchymateuse. Ce n’est pas une annexe. Les îlots sanguins-formateurs apparaissent au sein de la lame vitelline et dans toutes les régions du plancher du lecithocèle. On observe la formation de vaisseaux sanguins et de cellules sanguines primordiales ou hémoblastes (=cellules sanguines indifférenciées donc elles sont nucléées). Au sein de la lame vitelline, on a comme pour les villosités la formation d’un blastème qui se creuse d’une cavité. À tout moment, ces cellules endothéliales primitives vont entrer en mitose. Parfois, certaines cellules se détachent et passent dans la lumière : elles constituent les premières cellules de la lignée sanguine de l’embryon. Ces îlots constituent le premier organe hématopoïétique. Ils sont visibles sur toutes les coupes. En fin de troisième semaine, on a deux circulations qui se sont mises en place : - La circulation du placenta diffus (vaisseaux chorioniques + vaisseaux qui se sont formés dans le pédicule embryonnaires et forment les vaisseaux ombilicaux). - La circulation du réseau vitellin extraembryonnaire mis en place grâce aux îlots. Ce réseau va devoir emmener les hémoblastes aux autres circulations embryonnaires et placentaires. Cette circulation vitelline se raccordera ensuite à la circulation embryonnaire et à la circulation placentaire par l’intermédiaire des vaisseaux ombilicaux. Elle va être à l’origine des vaisseaux digestifs. Le réseau vitellin se rattache lors de la 4ème semaine à la circulation sanguine embryonnaire. Coupe transversale à la fin de la troisième semaine 9 La 3ème semaine du développement embryonnaire CCM Lyon Est Sur ce schéma, on distingue : - La plaque neurale gouttière avec deux crêtes - Mésoblaste para axial + intermédiaire (nephrotome) - La lame latérale épaisse commence à se cliver dans son épaisseur - Début de la constitution des deux feuillets en continuité avec la lame vitelline et la lame amniotique (somatopleure et splanchnopleure) - L’ébauche d’une cavité : le cœlome intra embryonnaire (interne) qui communique encore pleinement avec le cœlome externe. - Le mésenchyme intra-embryonnaire correspond aux « petits points rouges ». Il a un rôle de remplissage du chordo-mésoblaste. La somatopleure se poursuit par la lame amniotique. La splanchnopleure se poursuit par la lame vitelline. V. Aspects moléculaires : anomalies de la gastrulation A. Concept d’induction : Action exercée par un groupe de cellules de l’embryon sur un autre groupe de cellules via des signaux inducteurs : molécule diffusible (action paracrine = qui ne passe pas par la circulation générale) ou passage direct via des jonctions gap. Le développement de l’embryon est contrôlé par l’expression d’une cascade de gènes. Le principe de ce système est contrôlé par l’activation de gènes régulateurs. On a des gènes régulateurs qui fabriquent une protéine (souvent un facteur de transcription) qui va agir sur un promoteur et permettre l’activation de gènes en aval, qui fabriquera une autre protéine etc. B. • • • Chez la Drosophile : Les premiers gènes de la cascade sont des gènes régulateurs d’origine maternelle axes de l’embryon (céphalo caudal, asymétrie droite gauche). Les gènes participant à ce conditionnement de l’embryon sont les transcrits maternels. Deuxième vague : gènes dits zygotiques propres à l’embryon segmentation de l’embryon Comme chez les mammifères : on a les transcrits maternels puis embryonnaires Troisième vague : gènes homéotiques. Ce sont des gènes conservés au cours de l’évolution (>90%). Ces gènes possèdent une région homéobox (183 pb) qui code pour un homéodomaine (61aa). On a ensuite un contrôle de l’expression de nombreux gènes en aval. 10 La 3ème semaine du développement embryonnaire CCM Lyon Est Ces gènes sont organisés en complexe sur les chromosomes : - 1 complexe homéotique chez la drosophile - 4 complexes chez l’homme (comme chez les mammifères) : ce sont les gènes HOX Propriétés de colinéarité : la position des gènes sur le chromosome reflète leur domaine d’expression dans l’embryon Mutations concernant les gènes homéotiques : développement anormal (ex des membres ou ailes surnuméraires). Ces gènes sont fondamentaux pour le développement. La loi du tout ou rien n’est plus applicable à ce stade en cas d’anomalie. La ligne primitive - Elle se développe au sein de l’épiblaste sous l’effet de facteurs de la famille des TGF beta (ce sont des facteurs de croissances), ainsi que l’expression de gènes homéobox - La LP conditionne l’organisation de l’embryon en trois régions (tête, tronc, queue) : notion de trois centres organisateursinducteurs puissants donc graves problèmes si non fonctionnels - Rôle central dans l’asymétrie bilatérale des organes du tronc (flux nodal à travers le nœud de Hensen) : distribution asymétrique d’un morphogène. Le nœud de Hensen est pourvu de cellules ciliées qui distribuent les morphogènes de manières asymétriques. C. - - Le syndrome de Kartagener dû à une anomalie de dynéine : comme les cellules du nœud Hensen sont ciliées, il y aura un défaut de distribution et l’asymétrie ne se fera pas correctement. Chez les hommes, on aura une immobilité des spermatozoïdes et des problèmes respiratoires. Le situs inversus (inversion totale des organes) est du à ce phénomène Un dédoublement total (exceptionnel) de la ligne primitive pourra conduire à la formation de jumeaux mono amniotiques. Un dédoublement partiel pourra aboutir à la formation de « monstres doubles » D. - Autres anomalies de la gastrulation : Dédoublement total ou partiel de la ligne primitive (siamois en X= attachés par le tronc ou en Y = attachés par la partie inférieure, siamois en Y inversé = attachés par le haut du corps) Dysplasie caudale correspond à un défaut de remplissage de la partie caudale en général → Sirénomélie le corps s’arrête au niveau des hanches → Agénésie sacro coccygienne trouble de l’innervation des membres inférieurs → Troubles neurologiques E. - Pathologie : Etiologie : facteurs génétiques et environnementaux Agents tératogènes : insuline (dans le cas de diabète type II : trop de sécrétion d’insuline par la mère), irradiation LP, médicaments Notion de fond génétique : le même agent se traduit par des phénotypes différents selon l’espèce, les individus même au sein d’une espèce. 11
