3ème SEMAINE 2024 Embryologie PDF

« It is not birth, marriage or death which is truly the most important time in your life, but gastrulation. » Lewis Wolpert, 1986 (1929-2021) l'événement majeur du développement embryonnair...

« It is not birth, marriage or death which is truly the most important time in your life, but gastrulation. » Lewis Wolpert, 1986 (1929-2021) l'événement majeur du développement embryonnaire : la gastrulation …en effet, la gastrulation établit le plan d’organisation du corps TROISIÈME SEMAINE DU DÉVELOPPEMENT gastrulation formation du disque trilaminaire neurulation (3è et 4è semaines) formation du tube neural  troisième semaine du développement : gastrulation (étapes 1 à 5) 1. formation du nœud primitif et de la ligne primitive 2. formation du mésoderme intraembryonnaire 3. formation de l’endoderme et de l’ectoderme 4. apparition de la membrane cloacale 5. formation de la chorde ( = notochorde) 6. formation du tube neural : neurulation (3è-4è semaines) 7. développement du mésoderme intraembryonnaire : - mésoderme paraaxial (somites: muscles du tronc, squelette axial) - mésoderme intermédiaire (systèmes urinaire et génital) - mésoderme latéral (cœlome intraembryonnaire et système cardiovasculaire) période embryonnaire (2 premiers mois du développement) (1ère semaine: clivages, prolifération cellulaire, formation de la morula et du blastocyste) implantation et formation du disque bilaminaire (2ème semaine: implantation et formation du disque bilaminaire) (Absence of menses) les semaines 3 à 8 sont une période (3ème semaine: gastrulation –disque trilaminaire très dynamique et neurulation) avec la gastrulation, les courbures de l’embryon et la formation des systèmes des organes ; (4ème semaine: plicatures et somitogenèse) des anomalies pendant cette période sont (2ème mois: lourdes de conséquences organogenèse et morphogenèse; acquisition de la forme humaine (malformations congénitales et croissance) majeures)  LA PREMIERE SEMAINE masse cellulaire interne ectoderme mésoderme endoderme morula - sac vitellin sec. ----- - amnios - mésoderme extraembryonnaire  gastrulation : l’épiblaste forme 3 couches de cellules qui vont former tout le corps cœur, vaisseaux, muscles, squelette, peau (épiderme) systèmes urinaire et reproducteur; et système nerveux cavités péricardique, pleurales et péritonéale; « mésenchyme » : donne tous les tissus couche dorsale conjonctifs différenciés (« ECTODERME ») couche intermédiaire épiblaste (« MÉSODERME ») couche ventrale (« ENDODERME ») épithélium du : tube digestif, foie, pancréas, vessie, et syst. respiratoire (trachée/poumons)  1ère semaine du développement (clivages et formation de la morula et ensuite du blastocyste) 2ème semaine jour 7 / 8 jour 12 du développement (implantation du blastocyste et formation du disque bilaminaire) jour 15  Fin de la 2ème semaine Extraembryonic visceral mesoderm Fin de la 2ème semaine Mésoderme extraembryonnaire somatique (Cytotrophoblaste) (Cœlome extraembryonnaire) Syncytiotrophoblaste Mésoderme extraembryonnaire visceral Lacunes Hypoblaste (avec membrane de Heuser)  début de la 3ème semaine (coupes sagittales) embryon : disque bilaminaire (céphalique) mésoderme (épiblaste + hypoblaste) extraembryonnaire plaque préchordale sac vitellin (=membrane hypoblaste oro-pharyngée) épiblaste cavité amniotique pédicule abdominal mésoderme intraembryonnaire cytotrophoblaste syncytiotrophoblaste (= ébauche du célome cordon ombilical) extraembryonnaire endomètre sac vitellin primitif (caudal) (=kyste exocélomique) jour 15 jour 17  gastrulation : formation du disque trilaminaire détachement de cellules de l’épiblaste de la région caudale du disque bilaminaire (nœud et ligne primitive), qui migrent ventralement pour former un disque composé de 3 couches ( = feuillets embryonnaires) : ectoderme, mésoderme, endoderme, à partir desquelles se forment tous les tissus de l'organisme. Ectoderme : épiderme de la peau et le système nerveux... Mésoderme : muscles, os, tissus conjonctifs, reins, gonades, cœur... Endoderme : épithéliums du tube digestif et du système respiratoire L’orientation de la ligne primitive définit l'axe céphalo-caudal ; avec l’axe dorso-ventral, ceci définit l’axe gauche / droite. La gastrulation établit le plan d’organisation du corps.  TROISIEME SEMAINE : DEBUT DE LA GASTRULATION 1. Formation du nœud primitif * et de la ligne primitive - Nœud primitif *: épaississement circulaire à l'extrémité antérieure de la ligne primitive. C’est l’organisateur de la gastrulation. - Ligne primitive: ligne de renflement (axe antéro-postérieur), partie postérieure (caudale) de l'épiblaste. Vue supérieure (= dorsale) du disque embryonnaire céphalique amnios sac vitellin membrane membrane oro-pharyngée oro-pharyngée amnios nœud primitif épiblaste ligne primitive pédicule pédicule abdominal abdominal caudal * nommé «nœud de Hensen» c/o les oiseaux, et «organisateur de Spemann-Mangold» c/o les amphibiens)  Territoires présomptifs de l’épiblaste: origine des 3 feuillets céphalique amnios membrane oro-pharyngée épiblaste nœud primitif nœud ligne primitive primitif pédicule caudal abdominal ligne (vue dorsale) primitive  GASTRULA humaine vue supérieure ( = dorsale) du disque embryonnaire (jour 16 = stade Carnegie 7)  TROISIEME SEMAINE 2. Formation du mésoderme intraembryonnaire Ligne et nœud primitifs se creusent = gouttière et fossette primitives. Cellules de l'épiblaste pénètrent par la gouttière, entre l'épiblaste et l'hypoblaste en directions latérale, antérieure et postérieure = mésoderme intraembryonnaire. cavité amniotique (céphalique) membrane épiblaste oro-pharyngée mésoderme nœud de Hensen intraembryonnaire hypoblaste A A' gouttière primitive (coupe transversale A-A’) mésoderme (caudal) extraembryonnaire (vue dorsale)  B gastrulation  Formation du mésoderme intraembryonnaire (transformation « épithélium-mésenchyme », EMT) ligne primitive cavité amniotique épiblaste mésoderme migration cellulaire sac vitellin intraembryonnaire  Formation du mésoderme intraembryonnaire cavité amniotique épiblaste mésoderme sac vitellin ligne primitive intraembryonnaire La ligne primitive forme du mésoderme jusqu'à la fin de la 4ème semaine. Si le mésoderme ne cesse pas de se former… TERATOME SACROCOCCYGIEN  TROISIEME SEMAINE 3. Formation de l'endoderme et de l'ectoderme - Des cellules de l'épiblaste, migrant par la ligne primitive, repoussent partiellement l'hypoblaste, et avec celui-ci forment l'endoderme. - Les cellules de l'épiblaste ne migrant pas par la ligne primitive deviennent l'ectoderme. cavité amniotique épiblaste ectoderme mésoderme intraembryonnaire endoderme sac vitellin ligne primitive  TROISIEME SEMAINE L'EMBRYON: DISQUE TRILAMINAIRE ectoderme mésoderme endoderme  Show gastrulation movie TROISIEME SEMAINE 4. Membrane cloacale Accolement circulaire entre ectoderme et endoderme, en arrière de la limite caudale de la ligne primitive. = extrémité postérieure du futur tube digestif. membrane oro-pharyngée membrane cloacale Ectoderme et endoderme sont séparés par le mésoderme intraembryonnaire sur toute la surface du disque embryonnaire, sauf au niveau de la membrane oro-pharyngée et de la membrane cloacale  TROISIEME SEMAINE 5. Formation de la chorde ( = notohorde) (1) Mésoderme intraembryonnaire qui migre en direction céphalique: cordon cylindrique = processus notochordal. immédiatement en arrière de la membrane oro-pharyngée = plaque prochordale ou préchordale membrane oro-pharyngée ( = plaque prochordale) processus notochordal nœud de Hensen gouttière primitive membrane clocale  TROISIEME SEMAINE 5. Formation de la chorde (2) Le processus notochordal se creuse d'une cavité canal notochordal coupe sagittale coupe transversale processus notochordal ectoderme céphalique caudal mésoderme endoderme canal canal notochordal notochordal membrane oro-pharyngée  TROISIEME SEMAINE 5. Formation de la chorde (3) Le processus notochordal fusionne avec l'endoderme. Le plancher du canal notochordal dégénère. Formation de la plaque notochordale et du canal neurentérique (18ème jour). coupe sagittale membrane oro-pharyngée canal neurentérique céphalique caudal plaque notochordale plaque notochordale coupe transversale coupe A ---- A' cavité amniotique plaque embryon notochordale trilaminaire sac vitellin  TROISIEME SEMAINE 5. Formation de la chorde (4) La plaque notochordale s'incurve pour former un tube notochorde ou chorde L'endoderme se referme sur la ligne médiane sous la chorde (20ème jour). endoderme plaque endoderme notochordale coupe transversale devient chorde fusion du processus notochordal avec l'endoderme; formation de la plaque notochordale, et de la chorde (=notochorde) processus notochordal plaque notochordale chorde ectoderme mésoderme endoderme chorde Show notochord movie  TROISIEME SEMAINE 6. Formation du tube neural : la neurulation (1) Effet inducteur du processus notochordal et de la plaque prochordale épaississement et différenciation de l'ectoderme sus-jacent; plaque neurale. processus notochordal ectoderme plaque neurale mésoderme mésoderme endoderme endoderme canal notochordal coupe transversale le début de la neurulation Neurulation le processus d'induction de la plaque neurale la croissance en longueur de s'étend progressivement l’embryon se fait par l’apparition depuis le nœud primitif de somites nouveaux successivement dans le sens jusqu'à la membrane oro-pharyngée antéro-postérieur (crânien-caudal) sous l’induction du processus notochordal  TROISIEME SEMAINE 6. Formation du tube neural (2) La plaque neurale se creuse le long de son axe central. gouttière neurale. plaque neurale gouttière neurale coupe transversale plaque chorde notochordale cavité amniotique gouttière neurale ectoderme mésoderme endoderme plaque notochordale sac vitellin  TROISIEME SEMAINE 6. Formation du tube neural (3) Fin de la 3ème semaine: la gouttière neurale a fini de se creuser. Elle commence à se refermer, au niveau des premiers somites (mésoderme), qui commencent à se différencier tube neural. Fermeture poursuit au long de la 4ème semaine, en directions céphalique et caudale. 6. Formation du tube neural (3)  tube neural somite  TROISIEME / QUATRIEME SEMAINE 6. Formation du tube neural (4) Une partie des cellules de la région supérieure des lèvres de la gouttière neurale ne s'incorpore pas au tube neural crête neurale (transformation «EMT» épithélium-mésenchymateuse) crête neurale L'ectoderme se referme par dessus le tube et la crête neurale.  coupe transversale de l’embryon montrant l’origine et la migration des cellules de la crête neurale (21 jours) tube neural épiderme (ectoderme) dérivés de la crête neurale : (ectoderme) mélanocytes notochorde ganglions (mésoderme) rachidiens aorte (mésoderme) ganglions mésoderme autonomes paraxial (somite) médullosurrénales mésoderme intermédiaire mésoderme ganglions latéral mésoderme entériques somatique intestin latéral primitif (endoderme) splanchnique Devenir des populations cellulaires de l’embryon Les cellules de la crête neurale forment: système nerveux périphérique somatique et autonome (sympathique et parasympathique) médullosurrénale cellules C de la thyroïde derme, tissu conjonctif, os, du crâne, de la face, du cou septum cono-troncal du cœur mélanoblastes (traçage des lignages cellulaires ; système «Cre-Lox»)  La fermeture du tube neural se fait progressivement, en direction céphalique et caudale neuropore antérieur (se ferme au jour 26) neuropore postérieur (se ferme au jour 28)  Territoires présomptifs de la plaque neurale (cranial) prosencéphale ENCÉPHALE mésencéphale épiblaste rhombencéphale (caudal) nœud et ligne primitive Show neurulation movie (up to ½)  Territoires présomptifs de la plaque neurale prosencéphale ENCÉPHALE mésencéphale rhombencéphale nœud et ligne primitive  TROISIEME SEMAINE 7. Développement du mésoderme intraembryonnaire Lignages du mésoderme intraembryonnaire notochorde (médiane: mésoderme axial) et bilatéralement les mésodermes paraxial, intermédiaire et latéral (forment 3 colonnes longitudinales de chaque côté) tube neural Mésoderme (ectoderme) paraxial (somites et arcs branchiaux) Ectoderme (découpé) Mésoderme intermédiaire (cordons néphrogènes) Mésoderme latéral (somatopleure –dorsale et splanchnopleure –ventrale, Endoderme avec système circulatoire) Notochorde (cœlome intraembryonnaire) cavité amniotique gouttière neurale ectoderme mésoderme intermédiaire paraaxial latéral endoderme plaque notochordale sac vitellin  TROISIEME SEMAINE 7. Développement du mésoderme intraembryonnaire Lignages du mésoderme intraembryonnaire (ectoderme) ectoderme mésoderme endoderme  TROISIEME SEMAINE 7. Développement du mésoderme intraembryonnaire segmentation en colonnes longitudinales, bilatéralement mésoderme paraxial mésoderme intermédiaire mésoderme latéral en continuité avec le mésoderme extraembryonnaire: somatique - de l'amnios - splanchnique (viscéral) - du sac vitellin - paraxial somatique intermédiaire paraxial mésoderme intermédiaire extraembryonnaire latéral latéral viscéral chorde chorde  Le mésoderme paraxial forme les SOMITES Segments répétés (= métamériques) formés par des blocs de tissu épithélial mésodermique («mésoderme paraxial»), qui se forment de part et d’autre du tube neural dans une séquence antérieur postérieur (selon un gradient morphogénétique de FGF), et qui développent le squelette axial, la musculature et le derme. (vue dorsale) Les nerfs spinaux et les cellules de la crête neural migrent à travers les espaces définis entre les somites adjacents.  TROISIEME / QUATRIEME SEMAINE 7. Développement du mésoderme intraembryonnaire (paraxial) formation des somites Induction du mésoderme paraxial par le tube neural et la notochorde; Commencent à apparaître en arrière de la partie céphalique de la chorde Se forment progressivement en direction caudale Du 20ème au 30ème jour, il se forme 42 à 44 paires de somites Vont former pratiquement tout le squelette axial, la musculature associée à ce squelette, ainsi que le derme du tronc. vue supérieure mésoderme paraxial somites  différenciation des somites (4 semaines) dermatome tube neural somite myotome notochorde sclérotome aorte somites intestin (forment des renflements à la surface du corps) différenciation des somites  la colonne vertébrale se forme à partir des sclérotomes (4 semaines) (antérieur) tube neural notochorde sclérotome caudal vertèbre sclérotome cranial (dorsal) (ventral) artère myotome nerf spinal (postérieur) (vues latérales) les myotomes forment la musculature du tronc et des membres (4 semaines) notochorde tube neural vertèbre myotome dermatome intestin aorte les myotomes forment la musculature du tronc et des membres (5 semaines) épimère (primordium dorsal des muscles striés squelettiques) hypomère (primordium ventral des muscles striés squelettiques)  les myotomes forment la musculature du tronc et des membres (7 semaines) (innervation) musculature des membres : extenseurs fléchisseurs musculature du dos musculature abdominale (3 couches) (innervation) muscle intestin rectus abdominis  TROISIEME SEMAINE 7. Développement du mésoderme intraembryonnaire Lignages du mésoderme intraembryonnaire (ectoderme) ectoderme mésoderme endoderme  TROISIEME / QUATRIEME SEMAINE 7. Développement du mésoderme intraembryonnaire (intermédiaire) formation des systèmes urinaire et génital système génital (interne) : gonades (cellules somatiques) voies génitales internes : – trompes, utérus, col utérin et 1/3 sup. du vagin ( = canaux paramésonéphriques –ou de Mueller) – canaux déférents, épididymes, tubes efférents, vésicules séminales et canal éjaculateur ( = canaux mésonéphriques) système urinaire : reins et uretères (avec le trigone de la vessie) Mésoderme intermédiaire: « cordons néphrogènes » neuropore antérieur cœur sac vitellin  Mésoderme intermédiaire: « cordons néphrogènes » : -reins fœtaux (pro- et mésonéphros) -reins définitifs, et voies urinaires (=uretères) -trigone de la vessie mésoderme intermédiaire crête urogénitale crête génitale canal mésonéphrique (médial) (transition mésenchyme-épithélium –MET) cordon canal paramésonéphrique néphrogène (invagination du péritoine (latéral) –mésothélium de la splanchnopleure) Lignages du mésoderme intraembryonnaire ectoderme mésoderme endoderme  TROISIEME SEMAINE 7. Développement du mésoderme intraembryonnaire (latéral) mésoderme cardiogène Cellules issues de la ligne primitive, se rejoignent en avant de la plaque prochordale (membrane oro-pharyngée) aire cardiogène (où se développeront les tubes cardiaques) aire cardiogène membrane processus notochordal oro-pharyngée nœud de Hensen gouttière primitive membrane clocale  TROISIEME SEMAINE 7. Développement du mésoderme intraembryonnaire (latéral) formation du cœlome intraembryonnaire (1) Des cavités se creusent dans les mésodermes latéraux et cardiogène Fusionnent et forment une cavité continue en fer à cheval = cœlome intraembryonnaire En continuité avec le cœlome extraembryonnaire cardiogène célome intraembryonnaire latéral célome extraembryonnaire  jours 19-21: début de la formation des somites et du célome intraembryonnaire Mésoderme - paraxial - intermédiaire - latéral : somatique splanchnique cœlome intraembryonnaire (en fer à cheval)  TROISIEME SEMAINE 7. Développement du mésoderme intraembryonnaire (latéral) formation du cœlome intraembryonnaire (2) Bordé d'une couche cellulaire, le mésothélium (somatique et splanchnique) Divise le mésoderme latéral en 2 couches : 1. mésoderme latéral somatique (pariétal) ; avec l'ectoderme, formera la paroi du corps : somatopleure 2. mésoderme latéral splanchnique (viscéral) ; avec l'endoderme, formera la paroi du tube digestif : splanchnopleure tube neural somite somite somatopleure célome intraembryonnaire mésothélium splanchnopleure  TROISIEME SEMAINE 7. Développement du mésoderme intraembryonnaire (latéral) formation du cœlome intraembryonnaire (3) Se divise (au cours du 2ème mois) en 3 cavités : - la cavité pleurale (bordée de la plèvre), - la cavité péricardique (bordée du péricarde), - la cavité péritonéale (bordée du péritoine). Show body cavities movie  TROISIEME SEMAINE 7. Développement du mésoderme intraembryonnaire (latéral) formation du système cardiovasculaire primitif (1) La croissance de l'embryon requiert des échanges avec le sang maternel, au niveau du placenta. La mise en place d'un système circulatoire dans l'embryon et le chorion est nécessaire pour assurer ces échanges. Apparition d'îlots sanguins et d'espaces bordés d'endothélium - dès le 14ème jour dans le mésoderme extraembryonnaire : sac vitellin, allantoïde, pédicule abdominal et chorion - dès le 16ème jour dans le mésoderme intraembryonnaire latéral splanchnique  dès le 14ème jour dans le mésoderme extraembryonnaire: sac vitellin, allantoïde, pédicule abdominal et chorion sac vitellin allantoïde pédicule abdominal chorion formation du système circulatoire extra-embryonnaire (placenta et cordon ombilical) le mésoderme splanchnique (=du sac vitellin) est un site majeur d’hématopoïèse embryonnaire dès le 16ème jour dans le mésoderme intraembryonnaire (latéral splanchnique) mésoderme cardiogène coupe A - - - A' célome intraembryonnaire A A' îlots sanguins dans le mésoderme latéral splanchnique, sous le cœlome intraembryonnaire  ILOTS SANGUINS (au niveau du mésoderme extraembryonnaire viscéral) (vue latérale) (vue dorsale) ILOTS SANGUINS  ILOTS SANGUINS hémangioblastes endothélium  TROISIEME SEMAINE 7. Développement du mésoderme intraembryonnaire (latéral) formation du système cardiovasculaire primitif (2) Ces espaces fusionnent pour former un réseau de canaux = vasculogenèse Des vaisseaux poussent dans les régions non encore vascularisées par bourgeonnement à partir de ces canaux = angiogenèse formation des tubes cardiaques et d'un système circulatoire A la fin de la 3ème semaine, le système circulatoire primitif est double et symètrique  jour 16 formation du système cardiovasculaire primitif dans le mésoderme extra et intraembryonnaire jour 21  SYSTEME ARTERIEL Cœur (double) tubes cardiaques aortes dorsales artères ombilicales (sang appauvri en O2) artères vitellines  SYSTEME VEINEUX veines veines cardinales cardinales antérieures postérieures tubes cardiaques veine ombilicale (sang riche en O2) veines veines vitellines cardinales communes  des embryons de singe cultivés in vitro récapitulent les premières étapes du développement post-implantatoire Yuyu Niu et al. Science 2019;366:eaaw5754 ICM, inner cell mass; EPI, epiblast; PE, primitive endoderm; TE, trophectoderm; AMEC, amniotic epithelium cell; PGC, primordial germ cell; VE, visceral endoderm; YE, yolk-sac endoderm; EXMC, extra-embryonic mesenchyme cell; and GAS, gastrulating cell. un embryon humain au stade C7 (Carnegie 7, c.-à-d. à la 3è sem., pendant gastrulation) a été étudié avec la technique single cell RNA-seq (transcriptome – profil d’expression génique) et on a caractérisé les différents types cellulaires présents : épiblaste, amnios, ligne primitive, mésoderme intra- et extraembryonnaire, endoderme, hémangioblastes et PGCs… (Nature 2021; https://doi.org/10.1038/s41586-021-04158-y)