Développement Embryonnaire: Segmentation et Gastrulation

Introduction à l'embryologie animale

• Cette section introduit les grandes lignes du développement embryonnaire.
• Le cours couvre le développement embryonnaire chez divers organismes modèles, notamment les amphibiens, les oiseaux, les drosophiles et les souris.
• L'embryologie expérimentale et les applications médicales font également partie de l'étude.

Le Développement Embryonnaire

• Le développement embryonnaire implique un processus continu commençant par la fécondation et le zygote unicellulaire.
• Ce processus est divisible en étapes basées sur des mécanismes moléculaires et cellulaires.
• L'étude du développement embryonnaire, grâce à des organismes modèles, conduit à des applications médicales.
• Des anomalies peuvent survenir lorsque le processus est altéré ou interrompu.

Étapes Principales du Développement Embryonnaire

• Segmentation : Divisions cellulaires.
• Gastrulation : Mouvements de groupes de cellules.
• Morphogenèse : Mise en place des organes et de la morphologie.

Segmentation (Clivage)

• La segmentation est une série rapide de divisions cellulaires.
• Le zygote est diploïde et orienté avec un pôle animal et un pôle végétatif.
• Le cytoplasme et la membrane plasmique du zygote sont hétérogènes.
• Les divisions cellulaires sont rapides et se produisent sans croissance cellulaire.
• Le génome est distribué de manière égale aux cellules filles.
• Les cellules embryonnaires résultantes sont appelées blastomères.
• L'arrangement spatial des blastomères est défini et varie selon les espèces.
• L'embryon devient pluricellulaire, passant par les stades de morula puis de blastula (blastocyte).
• La blastula se forme avec une cavité interne.

Contrôle Maternel Initial

• Pendant la segmentation, les facteurs d'origine maternelle contrôlent le développement jusqu'à la transition maternelle-zygotique.
• Initialement, il n'y a pas de transcription et le génome du zygote est silencieux.
• Les facteurs d'origine maternelle sont actifs et transcrits en ARN.
• La transition maternelle-zygotique marque le moment où la transcription du génome du zygote commence.

Traduction des Protéines Après la Fécondation

• La traduction des protéines commence immédiatement après la fécondation.
• Les œufs fécondés montrent une quantité plus élevée de protéines produites plus rapidement que les œufs vierges.
• Les ARNm maternels sont traduits au début du développement, suivis des ARNm zygotiques après la transition maternelle-zygotique.

Gastrulation : Définition et Modalités

• La gastrulation implique la mise en place des couches germinatives : endoderme (interne), mésoderme (entre les deux), et ectoderme (externe).
• Invagination : Un repli d'une lame de cellules vers l'intérieur, comme observé dans l'endoderme des oursins.
• Involution : Un renversement d'une lame cellulaire autour du bord d'une couche externe, comme observé dans le mésoderme des amphibiens.
• Épibolie : Le recouvrement d'une couche cellulaire par une autre, comme observé dans l'ectoderme des amphibiens, des oursins et des tuniciers.

Morphogenèse

• La morphogenèse se produit lorsque le corps de l'embryon prend forme et devient pleinement fonctionnel.
• Cela implique l'ectoderme, le mésoderme et l'endoderme, qui donnent naissance à des tissus et des organes.
• En fin de compte, cela conduit à des organes fonctionnels et à la morphologie de l'organisme.

Morphogenèse Chez les Vertébrés

• Ectoderme : Encéphale et moelle épinière, épiderme, organes des sens, crêtes neurales (squelette, derme de la face, système nerveux périphérique, cellules pigmentées, dérivés endocrines).
• Mésoderme : Corde (induction et soutien), somites (derme du dos, vertèbres, côtes, muscles squelettiques), lames latérales (appareil cardio-vasculaire, muscles lisses, globules rouges, tissus conjonctifs, plèvre, péricarde, squelette des membres, derme du ventre), pièces intermédiaires (appareil urogénital).
• Endoderme : Appareil respiratoire et appareil digestif.

Facteurs Moléculaires

• Les inducteurs caudalisants comprennent Wnt, FGF et AR.
• Les inhibiteurs de BMP comprennent la chordine, la noggine et la follistatine.
• Les inhibiteurs de Wnt incluent Cerbera, Frzb et Dickkopf.
• Les inducteurs céphaliques incluent l'IGF.

Axes de l'Organisme

• Les axes du corps deviennent visibles au cours du développement.
• Les trois axes principaux sont dorsal, ventral et bilatéral.

Organismes Modèles

• Les organismes modèles couramment utilisés dans l'étude du développement embryonnaire comprennent Rana pipiens, Xenopus laevis, le poulet, la drosophile, la souris et le rat.
• Le développement embryonnaire des poissons, des oiseaux, des amphibiens et des mammifères présentent des similitudes.
• Les organismes modèles aident à comprendre les anomalies du développement embryonnaire.

Développement Embryonnaire des Amphibiens

• Une vue d'ensemble du développement des vertébrés, utilisant les amphibiens comme exemple.
• Les étapes du développement comprennent :œuf fécondé, segmentation, blastula, gastrulation, neurula et organogenèse.
• Les étapes ultérieures sont l'embryon à queue et la métamorphose en adulte.
• Un exemple d'échéancier est présenté en heures après la fécondation :la segmentation prend 14 h, la gastrulation prend 35 h et la morphogenèse prend 3,5 jours.

Rotation du Cytoplasme Corticale

• La rotation du cytoplasme cortical suit immédiatement la fécondation.

• Elle établit les axes de symétrie bilatérale et dorso-ventrale.

• Le pôle animal (PA) contient le cytoplasme cortical pigmenté.

• Le point d'entrée du spermatozoïde se situe en haut, tandis que le pôle végétatif (PV) se trouve de l'autre côté.

• Les microtubules, responsables de la rotation du cytoplasme cortical, sont situés à l'intérieur du cytoplasme.

• Lors de la fécondation, le cytoplasme cortical tourne, ce qui conduit à la formation d'un croissant gris (DOS).

• L'axe cranio-caudal est déjà fixé avant la fécondation, tandis que le côté ventral se développe au point d'entrée du spermatozoïde.

• La rotation de symétrisation repose sur le rôle du cytosquelette.

  Segmentation du zygote d'amphibien

• La segmentation commence au pôle animal et s'étend vers le pôle végétatif.

• La taille des blastomères diminue mais l'embryon ne grossit pas.

La Transition Maternelle-Zygotique

• Les gènes de l'embryon prennent le rôle de contrôle du développement.
• Les gènes sont transcrits pour la gastrulation.

Gastrulation

• La section détaille le devenir présomptif des territoires du blastula de Xénope, y compris l'épiderme, le neuroderme et le mésoderme.
• Diverses régions du Xenope sont cartographiées, y compris la région ventrale, la zone marginale ventrale, la zone marginale dorsale (ZMD) et où le mésoderme finira par se développer.
• Une projection montre la cartographie du mésoderme à partir d'une blastula de Xenope, en séparant le mésoderme somitique du mésoderme des lames latérales.
• La gastrulation commence avec le développement de la lèvre dorsale du blastopore.
• Au cours de la gastrulation, les cellules marginales profondes contribuent à former la lèvre dorsale du blastopore.
• Les cellules subissent une constriction apicale et s'allongent.

Mouvements de la Gastrulation

• Il est fait mention de l'involution du mésoderme, de l'invagination de l'endoderme, de l'épibolie de l'ectoderme

Fin de la Gastrulation

• L'archentéron et des tissus supplémentaires continuent de se développer autour de la sphère creuse formée, de cette expansion provient l'intestin primitif.
• Enfin, le bouchon vitellin est visible.
• L'embryon s'allonge au cours de la gastrulation.

Neurulation

• La neurulation implique la formation de la plaque neurale, induite par la corde.
• Le tube neural forme le cerveau et la moelle épinière.

Morphogenèse

• Au stade du bourgeon caudal, le tube neural, les somites et le chou fleur se développent.
• Le développement embryonnaire aboutit entre autres à l'ébauche cardiaque, aux vésicules cérébrales et aux plaques anales.
• La morphogenèse implique la métamérisation, où le corps de l'embryon s'organise en segments et forme des somites.
• Au cours de la métamérisation, on retrouve le tube neural en développement, le cordon ombilical en développement et les somites.
• Le dermatome se transforme en derme du dos.
• Le myotome se transforme en muscles squelettiques du tronc et des membres.
• Le sclérotome se transforme en vertèbres et côtes.

Ce quiz explore l'influence des facteurs maternels sur le développement embryonnaire et la transition maternelle-zygotique. Il aborde aussi le rôle de la gastrulation, la formation des couches germinatives, et l'impact des perturbations sur le développement.