Développement embryonnaire et Clivage

Introduction

• Rappels des aspects moléculaires du développement embryonnaire

Clivage

• La segmentation, ou clivage, est une série de nombreuses divisions cellulaires aboutissant à la formation d'un embryon pluricellulaire creusé d'une cavité interne dans l'hémisphère animal.
• Cette étape est caractérisée par une variation du rythme des divisions cellulaires suite à la transition blastuléenne (MBT).
• Les premiers clivages sont rapides et synchrones, composés essentiellement de phases S et M, où seul le génotype maternel est actif.
• Une période de division plus lente et asynchrone suit, avec l'activation des gènes zygotiques.

Transition blastuléenne (MBT)

• Le facteur clé déclenchant la transition blastuléenne (MBT) semble être le ratio ADN/cytoplasme.
• L'augmentation de la quantité d'ADN (par exemple, par injection de matériel génétique) déclenche la MBT.
• Cela suggère la présence d'un répresseur de transcription dans le cytoplasme de l'ovocyte qui limite l'expression génétique.
• La quantité de ce répresseur ne change pas avec la division cellulaire, tandis que la quantité d'ADN double à chaque réplication, ce qui réduit le rapport ADN/cytoplasme.
• La réduction du rapport ADN/cytoplasme entraîne la levée de la répression et l'activation des gènes zygotiques.

Détermination des cellules blastuléennes (Expérience de Nieuwkoop, 1969)

• L'expérience de Nieuwkoop montre que la détermination des différents types cellulaires (ectoderme, mésoderme, endoderme) est possible en suivant une approche de culture, et d’analyse histologique de cellules.
• La calotte animale, et l’hémisphère végétatif donnent des cellules de type ectodermiques, mésodermiques et endodermiques, respectivement par culture séparée.
• La détermination du mésoderme a lieu pendant la période de clivage.
• Une calotte animale isolée, mise en contact avec les macromères de l’hémisphère végétatif, induit le développement du mésoderme.

Induction du mésoderme

• L'induction du mésoderme est l'ensemble des mécanismes de spécification et de détermination impliquant la localisation et la mise en place du mésoderme.
• Les signaux pour l'induction du mésoderme proviennent de l'endoderme, polarisés dorsalement ou ventralement, induisant la formation du mésoderme dorsal ou ventral, respectivement.
• La signalisation Nodal de la famille des ligands TGFβ (par exemple, les ligands Xnr chez le xénope) est impliquée.

Mise en évidence du rôle dorsalisant de la lèvre dorsale du blastopore (travaux de Spemann & Mangold, 1924)

• L'expérience de Spemann et Mangold a montré que la lèvre dorsale du blastopore du donneur, lorsqu'implantée dans l'embryon receveur, peut induire la formation de structures dorsales, tel que le tube neural ou la chorde même si les structures proviennent d'un autre embryon.

Expression de chordine

• L'expression de chordine dans la lèvre dorsale du blastopore est un marqueur de l'organisateur de Spemann.
• La présence de chordine montre qu'il s'agit d'un centre d'où part la signalisation impliqué dans le développement de la chorde.

Coupe transversale d'une gastrula

• La lèvre dorsale du blastopore est l'organisateur de Spemann et donne naissance à la chorde.

L'organisateur de Spemann

• L'organisateur de Spemann agit comme un centre décisionnel multifonctionnel.
• Il est impliqué dans la formation de la chorde, l'initiation des mouvements de la gastrulation, la dorsalisation du mésoderme, l'induction de l'ectoderme en neurectoderme par des signaux transversaux.

Neurulation et organogenèse

• La neurulation est l'étape du développement embryonnaire allant de la gastrulation à l'organogenèse.
• Elle est caractérisée par la mise en place du système nerveux central sous forme de tube neural.
• La formation du tube neural implique l'allongement des cellules ectodermiques par la polymérisation des microtubules et la contraction de l'actine.

Le mésoderme

• Le mésoderme forme la chorde, un axe fibreux qui joue un rôle squelettique.
• Chez la plupart des vertébrés, la chorde disparaît à l'âge adulte.
• La chorde joue un rôle inducteur pour la formation des somites.
• Le mésoderme para-axial se différencie en somites, qui donnent naissance aux cellules du sclérotome, du myotome et du dermatome.

La formation du cœlome

• La formation d'une cavité liquidienne, le cœlome, est limitée par un péritoine (somatopleure + splanchnopleure) au niveau du mésoderme des lames latérales.

Formation du mésenchyme

• Le mésenchyme est un ensemble de cellules mésodermiques mobiles qui forment des tissus conjonctifs.
• Ces cellules se forment généralement par la délamination de cellules épithéliales préexistantes (transition épithélio-mésenchymateuse).

Transition épithélio-mésenchymateuse (EMT)

• La transition épithélio-mésenchymateuse est la conversion d'un épithélium en un mésenchyme caractérisée par la disparition des jonctions cellulaires et par le détachement des cellules de la lame basale.

Organogenèse

• L'organogenèse est la phase de développement embryonnaire suivant la neurulation qui conduit à la formation des organes fonctionnels.
• L'embryon développe des axes définis (antéro-postérieur, dorso-ventral et plan de symétrie bilatérale).