Biologie - Différenciation cellulaire et développement embryonnaire PDF

Biologie : professeur 3 (Charles de Smet) : Différenciation cellulaire et développement embryonnaire 1. Introduction : les grandes étapes du développement humain La vidéo d’introduction : Le développement dans l’utérus de la mère. (40 semaines ou 9 mois) 1. Fusion entre ovule et...

Biologie : professeur 3 (Charles de Smet) : Différenciation cellulaire et développement embryonnaire 1. Introduction : les grandes étapes du développement humain La vidéo d’introduction : Le développement dans l’utérus de la mère. (40 semaines ou 9 mois) 1. Fusion entre ovule et spermatozoïde 2. Doit se fixer sur l’endomètre (1/2 meurt) 3. Développement du placenta et amas de cellules qui se développe 4. 7j après, on parle d’embryon : la circulation sanguine se met en place et l’embryon grandit de 1 mm par jour 5. 4 semaines les membres apparaissent (beaucoup meurt malformations) 6. 6 semaines : yeux et orteils et doigts (3 premier mois fausses couches) 7. Bientôt on pourra le sentir bouger 8. 6 mois la vie plus en danger ➔ naissance prématurée viable 9. Mort fœtal (dysfonction placenta ou rétrécissement cordon ombilical 10. 9 mois vient au monde Placenta : nutritions du sang maternel vers le fœtus, échange avec le sang maternel (alcool et médicaments peuvent franchir et influencer la santé du bébé) Période pré-embryonnaire : On commence par la séquence de fécondation (fusion spermatozoïde et ovaire). Ensuite, vient l’étape de segmentation (divisions cellulaires se met en place dans les trompes utérines ➔structure Blastocyste qui s’implante dans l’endomètre. La période embryonnaire (S3) : L’étape de gastrulation (tissus) neurulation (SNC) puis organogenèse organes se mettent en place ➔ Il atteint les 3 cm Période fœtale : Fœtus (s 8) tout est en place mais maintenant accroissement de la taille du fœtus. Jusque 50 cm au neuvième mois. 1.1 De l’ovulation à l’implantation Fabrication de l’ovocyte chez la femme. Ovaire : maturation d’un ovocyte libéré qui entrera dans la trompe de Fallope ➔lente progression vers l’utérus pour rencontrer des spermatozoïdes qui fécondera l’ovocyte. On forme la première cellule le zygote avec une mitose 30h après la fécondation 1 Phase de segmentation durant le parcours dans les trompes de Fallope avant d’arriver au niveau de l’utérus où il n’arrive qu’au bout de 5j. ➔ Forma particulière le Blastocyste qui s’implante après 5-6 jours. 2. Ovogenèse et ovulation Développement important dans les cellules germinales : la méiose ➔ former des gamètes et brassage génétique et donner une cellule haploïde. Les chromosomes homologues sont attachés au niveau du chiasma (augmentation du crossing over) ce qui permet de les séparer l’un de l’autre. Chez la femme, cela commence dès la vie fœtale et ce jusqu’en prophase deux. Après la puberté, on va jusqu’en métaphase 2 et la suite ne se met en place que jusqu’après la fécondation qui engendre la fin de la méiose. Chez l’homme cela commence à la puberté avec l’apparition de spermatozoïdes dans les testicules. 2.1 Maturation de follicules dans l’ovaire (après la puberté) A la naissance, les ovaires contiennent des follicules primordiaux renfermant chacun un ovocyte 1aire. Au stade diplotène de la prophase 1 de la méiose. Dès la puberté, des cycles de maturation folliculaire se mettent en route, générant des follicules primaires, secondaires, puis tertiaires. ➔ Etapes de maturation de manière cyclique donc certains évoluent à chaque cycle. Ce sont toujours des ovocytes primaires (n’avancent par dans la méiose c’est la structure qui évolue). A chaque cycle un follicule arrive à maturité (Follicule de Graaf), dans lequel l’ovocyte poursuit la méiose jusqu’en métaphase II (=> ovocyte 2aire). Cet ovocyte sera libéré dans la trompe (= ovulation). La partie restante du follicule éclaté devient le corps jaune, qui ne persistera que s’il y a eu fécondation, partie qui l’entourait au départ. 2 Follicule primordial : Ovocyte primaire 1 couche de cellules folliculaire aplatie qui entourent l’ovocyte Follicule primaire Ovocyte primaire 1 couche de cellules folliculaires cuboïdales (autour de l’ovocyte) La puberté est en route Follicule secondaire Ovocyte primaire, Plusieurs couches de cellules folliculaires (= granulosa) Follicule tertiaire Ovocyte 1aire, Une cavité se creuse dans la granulosa, la granulosa a grandit autour de se follicule. Follicule de de Graaf Cavité + grande Ovocyte se détache (avec qques cell. folliculaires) Avant on était au stade leptotène de la prophase 1 là on est en fin de la Méiose 1 -> et début de la métaphase II  Ovocyte 2aire + 1er globule polaire 2.2 Ovocyte après ovulation Après 28 jours, période d’un cycle un follicule de de Graaf arrivé à maturité se dirige vers les trompes. Il faut noter qu’il avait commencé son processus il y a de ça plusieurs mois, évolution au cours de différents cycles. Les cellules de la granulosa (cellules folliculaire) forme une couronne de cellules corona radiata. On est au stade de métaphase deux ➔ chromosomes alignés sur la plaque. Zone pellucide : structure qui entoure l’ovocyte et formée de glycoprotéines : très importante accompagne l’embryon durant les premiers jours et forme une coque rigide autour de l’embryon le protégeant 3 2.2 Contrôle hormonal de l’ovulation (cycle menstruel) Maturation stimulée par des hormones. Phase folliculaire : les follicules progressent dans leur maturation. FSH (folliculostimuline) stimule la maturation de follicules : à chaque cycle, un seul évolue vers un follicule de Graaf Ovulation : (jour 14) le follicule éclate et libère son ovocyte. Un pic de LH (lutéotrophine) induit l’ovulation : rupture du follicule de Graaf et libération de l’ovocyte dans la trompe de Fallope Phase lutéale : Le follicule éclaté devient le corps jaune, et secrète œstradiol et progestérone. Si pas de fécondation, il va dégénérer et mener aux règles. L’œstradiol et la progestérone (produits par le corps jaune) inhibent la synthèse de FSH (maturation folliculaire) et de LH (ovulation) : diminue l’effet au niveau de l’hypothalamus (gonadolibérine, GnRH) et de l’hypophyse pour diminuer production de FSH et de LH. Si fécondation, le corps jaune est maintenu grâce à la production de gonadotrophine chorionique (hCG) par l’embryon.  Inhibition de FSH et LH et donc absence de maturation folliculaire et d’ovulation. En absence de fécondation, le corps jaune dégénère,  Cycle d’ovulation peut reprendre. Contraception hormonale Principe : prise d’analogues de la progestérone et de l’œstradiol pour inhiber la synthèse de LH et FSH  Pas de maturation folliculaire ni d’ovulation 4 2.3 La spermatogenèse Mise en route de la spermatogenèse à la puberté ➔ commence à fabriquer des spermatozoïdes Capacité d’auto-renouvellement des spermatogonies (cellules souches toujours en stock). La spermatogonie se réplique pour refaire des cellules souches ou entame sa maturation o D’abord une réplication (spermatocyte primaire qui est diploïde). o Il va donner la première méiose ➔ spermatocyte secondaire o Deuxième méiose (haploïde) ➔ Spermatide Production quotidienne de ~100.106 spermatozoïdes Cela se passe dans les testicules, réseau de tubules séminifères qui sont connectés entre eux et avec l’épididyme où ils sont stockés jusqu’à sortir par le canal déférent (éjaculation). Ils sont stockés vivants pendant 30 jours. Le spermatozoïde Dans la tête il y a le noyau et un cytoplasme le plus petit possible. Acrosome: vésicule aplatie (émanant du Golgi) qui contient des enzymes hydrolytiques, hydrolases (pénétration dans l’ovocyte) qui catalysent, clivent, coupent des protéines ou autres molécules (essentielles pour permettre aux spermatozoïdes d’évoluer) La pièce intermédiaire : mitochondries qui génèrent de l’ATP Flagelle : queue, bouge. Il est constitué de microtubules (9 paires en périphérie et deux au milieu et des dynéines protéines motrices qui se déplacent sur les microtubules et forment des repliements qui permettent aux flagelles d’évoluer). 5  3. Fécondation, segmentation et implantation Au moment de l’éjaculation 300 millions de spermatozoïdes sont libérés et entament un long chemin pour rencontrer un ovocyte ovuler. Ils vont survivre trois jours avant d’être épuisés. Et l’ovocyte n’est viable que 24h. Pour maximiser les chances de fécondation, il faut que la rencontre ait lieu un ou deux jours avant l’ovulation. Certains vont aller dans la trompe utérine où il n’y a pas eu d’ovulation et d’autres iront dans la bonne trompe utérine et vont rencontrer un ovocyte fécondable. Le temps dépend de nombreux facteurs mais c’est en moyenne quelques heures pour atteindre l’ampoule de la trompe. L’ovocyte est entrainé par les cils à la surface des cellules de la trompe qui le font avancer par des battements. Les flagelles permettent aux spermatozoïdes d’aller à l’inverse du flux naturel. 3.1 La fécondation : pénétration du spermatozoïde 1. Traversée de la corona radiata qui entoure l’ovocyte, il s’agite pour passer entre les cellules (hyperactif) 2. Il atteint la zone pellucide 3. Déversement du contenu de l’acrosome et dégradation de la zone pellucide par les enzymes de l’acrosome 4. Passage à travers la zone pellucide du spermatozoïde 5. Fusion de la membrane du spermatozoïde avec la membrane de l’ovocyte 6. Pénétration dans le cytoplasme de l’ovocyte 7. Exocytose de granules corticaux (induite par la fusion du spermatozoïde) => durcissement de la zone pellucide et formation de l’espace périvitellin et substance entre zone pellucide et membrane ➔ espace périvitellin se remplisse de liquide (en augmentant la concentration en soluté (toute une série de structures glucidiques) pour activer l’osmose) 8. Ce qui empêche l’entrée d’autres spermatozoïdes Ovocyte avant et juste après fécondation (in vitro)  L’espace périvitellin augmente La corona radiata : est enlevée lors d’une fécondation in vitro car on lave les ovocytes pour favoriser les chances de fécondation. 6  3.2 Achèvement de la méiose et 1ère mitose L’ovocyte secondaire après ovulation en métaphase deux de la méiose deux. La méiose deux s’achève => Deuxième globule polaire (noyau avec des chromosomes décondensés). ➔Ovule qui est une cellule germinale arrivée au terme de la méiose une et deux. On a un ovule qui contient deux matériels génétiques haploïdes donc deux pronucleus (demi-noyaux dans le cytoplasme). Les deux pronuclei vont se rapprocher et les chromosomes vont se condenser et les enveloppes nucléaires disparaissent et s’alignent sur la même plaque équatoriale ➔ Première division cellulaire (30h après la fécondation) On a alors la formation des deux premiers blastomères. 3.3 Ovogonie-ovocyte-ovule : résumé 3.4 La phase de segmentation Segmentation : divisions sans augmentation de la taille globale de l’embryon La première cellule n’existe que brièvement car elle se divise rapidement en deux. Ensuite, les cellules se divisent de manière exponentielle (2, 4, 8, 16, …). A partir de 16 cellules, on parle de morula (//mûre). 7 L’ovocyte est toujours entouré de la zone pellucide ➔ l’espace n’augmente pas, la taille de l’embryon ne change pas. Des divisions font que les cellules sont de plus en plus petites. Au stade morula, on ne distingue plus les cellules les unes des autres, tellement elles sont serrées. Jour 5-6 : Blastocyste Il arrive au niveau de l’utérus au niveau du jour 6. Il présente une structure particulière après la morula tardive. Les cellules s’attachent les unes aux autres avec une surface étanche (jonctions serrées). On voit apparaitre la blastocèle et autour des cellules attachées du trophoblaste (placenta) et un amas de cellules appelé la masse cellulaire interne (embryon) disposé dans la bulle du blastocyste. Il va se préparer pour l’implantation qui a lieu vers le jour 6. 3.5 Implantation du blastocyte dans l’utérus Avant l’implantation, il faut l’éclosion du blastocyste. Il va sortir de la zone pellucide grâce à des enzymes qui le détruise. La blastocèle grandit. Après l’éclosion, il entame le processus d’implantation. Il va s’apposer sur la paroi de l’endomètre et s’enfuit dans le tissu de l’endomètre. Jour 7 La zone pellucide qui entourait l’embryon est perdue (éclosion). Apposition du blastocyste sur la surface de l’endomètre dans l’utérus Jour 8 Prolifération des cellules du trophoblaste qui se différencient en cytotrophoblaste (prolifératives) et syncytiotrophoblaste (fusions membranaires entre des cellules du cytotrophoblaste => syncytium). Le syncytiotrophoblaste pénètre dans le tissu endométrial et il envoie des signaux d’apoptose pour que les cellules autour de lui meurent (entrent en apoptose). Cela lui permet d’avancer 8 Jour 9 Les cellules de la masse cellulaire interne se différencient en deux feuillets distincts : épiblaste et hypoblaste. La cavité amniotique (grandit fortement avec le fœtus) se creuse dans l’épiblaste. Le syncytiotrophoblaste poursuit l’envahissement, des lacunes se forment (futures connexions avec la circulation maternelle (sang et fœtus)), le tissu ménage des espaces creux. Jour 10-11 L’embryon est maintenant complètement enfoui dans le tissu endométrial Une nouvelle couche cellulaire est apparue entre le cytotrophoblaste et épi-hypoblaste : le mésoderme extra-embryonnaire (épiblaste et cytotrophoblaste). Des cellules de l’hypoblaste tapissent la blastocèle qui deviendra la vésicule vitelline. Les capillaires utérins, érodés par le syncytiotrophoblaste, déversent le sang maternel dans les lacunes (lacunes trophoblastiques). Quand le syncytiotrophoblaste rencontre un capillaire, il le détruit et le sang maternel se déverse dans les lacunes ➔ première connexion avec le sang maternel qui va commencer à apporter les nutriments nécessaires. Le disque embryonnaire (nouvelle forme de l’embryon) prend forme, il est didermique (épiblaste au- dessus cavité amniotique + hypoblaste au-dessous et future vésicule vitelline et sur les côtés mésoderme extra-embryonnaire). 3.6 hCG et reconnaissance maternelle de grossesse L’hCG produit par le syncytiotrophoblaste passe dans le sang maternel. o Maintien du corps jaune (dans l’ovaire) o Maintien de la production de progestérone donc en augmentation quand perte de progestérone signal de début des règles o Absence de règle car toujours une augmentation de progestérone qui empêche l’apparition de règles Il faut donc attendre 13-14 jours pour voir les signes de grossesse éventuelle car l’ovulation à lieu à la moitié du cycle. 9  L’hCG produit par le syncytiotrophoblaste est à la base du test de grossesse. L’hormone devient détectable dans l’urine maternel environ 12 jours après la fécondation. S’il n’y a qu’une seule barre pas enceinte et si deux alors on l’est. On utilise des anticorps qui reconnaissent l’hCG de manière très sensible. Ils sont couplés à une enzyme artificiellement qui est capable de convertir un substrat pour changer sa structure et faire apparaitre une coloration bleue. L’échantillon d’urine progresse par capillarité si présence d’hCG les anticorps reconnaissent et il y en a sur la première ligne si présence d’hCG les anticorps s’arrêtent sur la première ligne. Tous les anticorps qui n’ont pas trouvé d’hCG ne s’arrêtent pas sur la ligne test et vont jusque-là ligne contrôle qui est un anticorps qui reconnait l’anticorps primaire. 4. Mécanismes de la différenciation cellulaire Le développement de l’embryon implique : Des divisions cellulaires (production de milliards de cellules à partir du zygote initial) o 10.000 et 100.000 milliards de cellules dans le corps humain. Un programme de différenciation cellulaire (pour générer les différents types cellulaires de l’organisme) ➔200 ou 300 types cellulaires différents dans l’organisme humain Fibroblaste : cellules qui sécrètent des composants de la matrice extra-cellulaire et peut être recruter pour la synthèse de cette matrice et réparer des tissus. Lymphocyte T : système immunitaire, reconnait les cellules infectées par un virus et donne le baiser de la mort. Le globule rouge : cellule qui a éjecté son noyau. Le globule rouge est rempli d’hémoglobine et sert à transporter l’oxygène Cellule nerveuse : possède des dendrites qui permettent d’entrer en connexion avec les voisines pour former un réseau de communication (influx nerveux). 10 4.1 Totipotence et pluripotence Le zygote et les blastomères durant la segmentation sont totipotents : ils peuvent générer toutes les cellules de l’embryon, y compris les cellules du placenta. Dans le blastocyste, il y a déjà une étape de différenciation : Les cellules du trophoblaste contribueront au placenta Les cellules de la masse cellulaire interne produiront l’embryon ; elles sont pluripotentes puisqu’elles peuvent générer tous les types cellulaires de l’embryon (mais pas le placenta) Totipotence des blastomères et diagnostic pré -implantatoire La totipotence des blastomères permet le diagnostic pré-implantatoire. On va essayer que la mère produise plusieurs ovocytes en un cycle pour les prendre et prendre du sperme. On met chaque ovocyte fécondé en culture et on prend une des cellules du blastomère et on teste. Si tout est ok alors on transfert dans l’utérus de la mère. ➔ Enfant pas porteur de la mutation. Pluripotence de la masse cellulaire interne et jumeaux monozygotes Les vrais jumeaux sont une démonstration de la pluripotence des cellules de la masse cellulaire interne, puisqu’ils dérivent du clivage accidentel de cette masse de cellules. Les deux groupes cellulaires formés sont néanmoins capables de former des fœtus complets. Ils sont formés depuis la masse cellulaire interne. Les jumeaux qui en résultent sont génétiquement identiques car ils ont le même placenta contrairement à des faux jumeaux qui proviennent de deux ovocytes et qui ont chacun leur placenta. On parle de jumeaux monozygotes car ils proviennent à l’origine du même zygote 11 4.2 Les cellules souches embryonnaires On peut mettre les cellules de la masse interne en culture : cellules souches embryonnaires (ESc) Elles conservent leur pluripotence, mais en manipulant la composition du milieu de culture on peut induire leur différenciation vers des types cellulaires spécifiques. Utilisation envisagée dans des protocoles de transplantation (restauration de tissus déficients). On a trouvé comment induire la transformation de cellules souches embryonnaires pluripotentes en cellules spécialisées. Tout ceci dans des perspectives de transplantation, de cellules lésées. (Ex : cellules pancréatiques pour guérir du diabète, neurones pour guérir parkinson) Thérapie de remplacement : traumatisme de la moelle épinière Essais clinique “OPC1“ en cours (Californie, USA) Différenciation de cellules ES en progéniteurs d’oligodendrocytes (cellules formant la gaine qui entoure les fibres nerveuses). Injection des cellules dans la moelle épinière de patients atteints d’une grave lésion. Il a retrouvé l’usage de ses bras après quelques mois. 4.3 Mécanismes de la différenciation cellulaire Chaque type cellulaire est caractérisé par un programme d’expression génique spécifique (= ensemble spécifique de gènes qui sont exprimés). Il est différent pour chaque cellule. Chaque cellule utilise des gènes différents. Un gène peut être transcrit (on) ou réprimé (off) et ne pas être transcrit. Actine : cytosquelette Myosine : muscles Insuline : glucose Myosine : couleur peau Cyclin1 : régulation du cycle cellulaire Ubiquitine : marqueur de protéines à éliminer Histone 2B : chromatine 12 4.4 Induction de la différenciation Dans l’embryon, des cellules inductrices secrètent des morphogènes (protéines ou lipides à action paracrine, à courtes distance, juste autour). Les morphogènes agissent via la liaison à des récepteurs sur les cellules répondeuses, et y induisent l’activation de facteurs de transcription par transduction du signal. Ceux-ci modifient le programme d’expression génique des cellules répondeuses, ce qui mène à leur différenciation dans le noyau. Les facteurs de transcription poussent l’ARN polymérase à faire son boulot. Gradients de morphogènes L’embryon devient une complexité de centre d’inductions (cellules inductrices) de morphogènes induisant des différenciations. Au cours du développement embryonnaire, des gradients de morphogènes se mettent en place. Chaque position dans l’embryon correspond donc à une combinaison et une concentration particulière de morphogènes. De cette manière, les gradients de morphogènes spécifient le devenir de chaque cellule, en fonction de sa position dans l’embryon. Exemple dans l’embryon de drosophile : Le morphogène Bicoid (Bcd) est produit sous la forme d’un gradient (antérieur>postérieur). Ce gradient influence l’expression du gène Buttonhead (Btd), qui n’est exprimé que dans une bande de cellules où la concentration en Bicoid est moyenne. Un réseau complexe de morphogènes Les couleurs identifient des familles de morphogènes qui se ressemblent (séquences, fonctionnement). 13 Différenciation : un engagement définitif Les cellules subissent des changements progressifs (stades de détermination) avant d’atteindre leur étape de différenciation finale. Les étapes sont déterminées. Chaque étape est un engagement définitif, il est impossible de revenir en arrière. Cette irréversibilité est en grande partie lié à des modifications de la chromatine qui verrouillent l’état actif ou inactif des gènes (mémoire nucléaire) 4.5 Reprogrammation artificielle et clonage Le noyau d’une cellule adulte (donneur) peut être reprogrammé si on l’introduit dans le cytoplasme d’un ovocyte = transfert nucléaire Si un embryon se développe, il sera génétiquement identique au donneur du noyau. L’embryon peut être implanté dans l’utérus d’une porteuse (clonage animal). Interdit chez l’homme. Ou on peut utiliser l’embryon pour établir une culture de cellules souches pluripotentes, dans une perspective de thérapie de remplacement chez le donneur (autologue). Eviter le rejet par manque de compatibilité. Premier succès nucléaire humain (Samuel H. Wood, Stemagen Inc., San Diego, USA) Première production d’embryons humains par transfert nucléaire (2008) Utilise ses propres cellules de peau comme donneuses de noyau. Cinq blastocystes sont obtenus, et détruits après 6 jours. En 2013 et 2014, deux autres équipes répètent l’expérience et produisent des cellules souches pluripotentes. ➔Nombreuses questions éthiques Fibroblaste de peau d’adulte (donneur) Micro-injection d’un noyau de fibroblaste dans un ovocyte Développement d’une morula (jour 3) Stade de blastocyste (jour 5) 14 4.6 Cellules souches chez l’adulte Chez l’adulte, des cellules souches non-différenciées persistent. Plusieurs types de ces “cellules souches adultes“ ont été identifiés. Elles ne peuvent se différencier que dans une variété limitée de types cellulaires : elles sont dites multipotentes (et non pluripotentes). Capacité de se renouveler par divisions (maintien du stock) ou de se différencier sous certains signaux. Remplacent les cellules trop vieilles ou détruites (homéostasie tissulaire). Il y a en dans le cerveau o Cellules souches neurales ➔cellules souches neurales ou neurones, astrocytes (cellules de soutien), oligodendrocytes (gaines autour des neurones) o Mésenchymateuse (moelle osseuse) ➔ ostéoblaste (os), chondrocytes (cartilage), adipocytes (stockage de graisse triglycérides), myocytes (muscles). o Hématopoïétiques (moelle osseuse) ➔ cellules sanguines (globules rouges, lymphocytes, macrophages, plaquettes, globules blancs, …) Pathologie : syndrome de Hutchinson-Gilford : les cellules souches s’épuisent ➔ progéria (vieillissement accéléré) : espérance de vie réduite et autres problèmes cardiovasculaires. 5. Embryon : gastrulation, somitogenèse, neurulation, soulèvement 5.1 Les cavités Au jour 12-13, une nouvelle cavité se forme autour de l’embryon au sein du mésoderme extra- embryonnaire : elle formera la cavité chorionique (tout autour de la partie centrale de l’embryon sauf à la future place du placenta : le pédicule de fixation). L’embryon restera tout de même connecté via le pédicule de fixation aux structures formées par le cytotrophoblaste et le syncytiotrophoblaste (futur placenta), poursuit son extension et l’érosion des capillaires sanguins de l’endomètre, les lacunes trophoblastiques sont remplies du sang maternel. 15 Trois cavités : cavité amniotique, vésicule vitelline, cavité chorionique : Lors de la semaine deux, autour de l’embryon, la cavité chorionique a pris beaucoup de place avec un tout petit embryon flottant. L’embryon est attaché par le pédicule. La semaine 3 : l’embryon commence à changer de forme. Il y a une nouvelle couche ente l’épi- et l’hypoblaste. L’embryon se plie vers l’avant et ça ressert la vésicule vitelline (mouvement de repli). La semaine 4 : Repli de la cavité amniotique et de l’embryon et la vésicule vitelline est pincée, resserrée et s’appelle maintenant le conduit vitellin et se ressert au pédicule de connexion. La semaine 10 : La cavité (ou sac) amniotique grandira ensuite pour remplir entièrement la cavité chorionique et la paroi chorionique va venir se coller à la paroi. Le conduit vitellin est resserré et contribue au cordon ombilical est en place avec de nombreux vaisseaux sanguins pour permettre les échanges avec la mère. ➔Fœtus 5.2 La gastrulation Au jour 10-11 : embryon composé de deux feuillets cellulaires : épi- et hypoblaste Une gouttière s’allonge dans l’épiblaste (dans le disque embryonnaire) = ligne primitive Des cellules de l’épiblastes plongent (va un léger changement de forme) à travers la ligne primitive et envahir les couches d’en dessous o Une partie forme un 3ème feuillet cellulaire, le mésoderme (intra- embryonnaire) qui est le mésoderme définitif. o D’autres cellules venant de l’épiblaste colonisent l’hypoblaste (les repousser et prendre leur place) qui devient l’endoderme o Le reste de l’épiblaste devient l’ectoderme. Le disque embryonnaire est maintenant formé de trois couches cellulaires : ectoderme, mésoderme et endoderme. 16 Définition des axes corporels La ligne primitive s’allonge depuis la partie caudale vers la partie crâniale. Pas sur tout le disque embryonnaire mais sur une grosse moitié. La où il a la ligne c’est le côté caudal et là où il n’y en a pas c’est le côté crânial. La couche ectodermique définit la face dorsale. ! Un repliement aura lieu plus tard au niveau du tube embryonnaire, ramenant les extrémités gauche et droite du disque embryonnaire vers la région ventrale (formation d’un “tube“) ➔refermer le corps et donc l’intérieur du tube sera l’intérieur de l’organisme (ce qui était latéral devient ventral) Disque embryonnaire au terme de la gastrulation Le mésoderme se répartit de chaque côté de l’axe central en trois zones distinctes : - Mésoderme paraxial - Mésoderme intermédiaire - Mésoderme de la lame latérale Des cellules en provenance de l’épiblaste forment un tube au centre de l’embryon (= processus notochordal) ➔tige au milieu, synthèse de morphogène. L’ectoderme se différencie sur l’axe central en neuro-ectoderme, dans lequel se forme un sillon (la gouttière neurale). Le reste de l’ectoderme (parties latérales) devient l’ectoderme de surface. L’endoderme forme une couche cellulaire à la base du disque embryonnaire (tube digestif). Mésoderme paraxial : formation des somites A partir du 20ème jour, le mésoderme paraxial se segmente progressivement (direction crânial -> caudal). Formation de “blocs cellulaires“ (= somites) de part et d’autre de l’axe central. Préfigure la disposition métamérique de certaines structures anatomiques (vertèbres, côtes, muscles abdominaux, …) Chez l’homme, au total, 37 paires de somites sont formées. On constate bien le repliement de l’embryon sur lui-même au jour 32. 17 Mésoderme et processus notochordal : devenirs Ce ne sont pas des cellules germinales mais des tissus où les cellules germinales pourront se retrouver (ovaires et testicules). Cavité abdominale et thoracique ➔la membrane dérive du mésoderme de la lame latérale. 5.3 La neurulation Dès le jour 18, une plaque neurale apparaît sur l’ectoderme du disque embryonnaire. Elle correspond à un épaississement des cellules (= neuro-ectoderme), induit par l’extrémité crâniale de la ligne primitive (qui disparait car tout passe à l’intérieur), appelée nœud primitif (centre de signalisation très important par sécrétion de morphogène pour informer les cellules voisines d’entamer un nouveau processus de différenciations➔ cellules ectoderme vers cellules neuro- ectoderme). Pendant que l’embryon s’allonge, le nœud primitif induit la formation de la plaque neurale sur presque toute la longueur. Un sillon se creuse (= gouttière neurale) Le reste de l’ectoderme (tout sauf neuro-ectoderme) devient l’ectoderme de surface. Formation du tube neural Durant la 4ème semaine, des plis (= plis neuraux) se forment à la frontière entre la plaque neurale (neuro-ectoderme) et l’ectoderme de surface. Les plis neuraux se rejoignent et se soudent en se repliant, menant à la formation du tube neural. (Plis neuraux : extrémité de la plaque neurale qui se rejoignent dans la partie centrale) Des cellules se détachent des plis neuraux : ce sont les cellules de la crête neurale. Au-dessus du tube neural, l’ectoderme de surface se referme (correspond à l’épiderme). 18 Fermeture du tube neural La fermeture ne se passe pas à la même vitesse sur toute la longueur de l’embryon. Chez l’homme, la fermeture du tube neural débute au jour 22 dans la partie médiane de l’embryon (commence au milieu de l’embryon). On voit les somites qui sont en train de se multiplier. La fermeture évolue dans les deux directions laissant transitoirement des ouvertures (= neuropores) du côté crânial et du côté caudal. Ceux-ci finiront par se fermer : jour 24-25 pour le neuropore crânial (ouverture), jour 26 pour le neuropore caudal. Vidéo : neurulation et somitogenèse du poulet : commence sur la partie crâniale Vidéo : neurulation et somitogenèse (modélisation) : on voit des somites se multiplier le long de la fermeture et les plis neuraux se rejoignent, se soudent et on voit les crêtes se soulèvent. L’embryon se replie du côté crânial et caudal (petite boule). Défaut de fermeture du tube neural Des défauts de fermeture du tube neural sont à l’origine de malformations, dont certaines ne sont pas si rares. Anencéphalie (1/5000 naissances) : (crânial) Défaut de fermeture du neuropore crânial o Craniorachischistosis (grande partie) o Encéphalocèle : hernie au niveau du cerveau derrière ou devant au niveau du nez, on opère mais comme on enlève une partie de cerveau cela engendre des déficits cognitifs o Iniencéphalie : fissure occipitale et protrusion de l’encéphale à l’origine de troubles fonctionnels et de malformations (défaut congénital de développement) Absence totale ou partielle du cerveau, et du crâne (Anencéphalie) Décès à la naissance ou après quelques jours. Spina bifida (1/2000 naissances) : (caudal) Absence de fermeture dans la portion médiane ou caudale du neurotube Défaut d’une ou plusieurs vertèbres et protrusion plus ou moins importante de la moelle épinière (ouverte ou fermée) Paralysie de gravité variable, troubles sensitifs, incontinence,... 19 20 Ectoderme et neuro-ectoderme : devenirs Epiblaste ➔ Ectoderme Ectoderme de surface ➔ Epiderme Neuro-ectoderme ➔ Tube neural ➔ encéphale (cerveau, tronc cérébral et cervelet, SNC), moelle épinière et nerfs spinaux ➔Cellules de la crête neurale ➔ mélanocytes (cellules dans la peau qui fabriquent le pigment), système nerveux entérique (tube digestif), face (dents, os, …) ! Liste non exhaustive ! 5.4 Le soulèvement (repliement en anglais) de l’embryon Soulèvement latéral La cavité amniotique se rempli et s’alourdit et s’affaisse ce qui force l’embryon à se replier vers la partie basse. Les extrémités latérales (gauche-droite) du disque embryonnaire se replient vers le bas pour se rejoindre sur ce qui devient l’axe ventral de l’embryon. Le mésoderme de la lame latérale, séparé en deux lames (somatopleure et splanchnopleure), délimite une nouvelle cavité dans l’embryon, le coelome intra-embryonnaire (donne la cavité au niveau du thorax et de l’abdomen). Dans la partie centrale de l’embryon (coupe A), le repliement provoque le resserrement de la vésicule vitelline (= conduit vitellin qui en connexion au niveau du centre de l’embryon) ➔ Nombril, les tissus n’ont pas su se rejoindre mais cela ne donne plus grand chose. Ailleurs, l’ectoderme de surface se rejoint et se soude sur l’axe ventral. De même, le feuillet endodermique se rejoint ventralement et forme un tube, préfigurant le tube digestif (coupe B). Autour de ce tube digestif il y a du mésoderme de la lame latéral qui a suivit et on voit le mécentère dorsal. Endoderme : devenirs Tractus respiratoire ; poumons 21 Soulèvement cranio-caudal Un repliement de l’embryon s’opère également sur l’axe crânio-caudal : des deux côtés, la cavité amniotique s’agrandit vers le centre. Du côté crânial, l’ectoderme de surface et le tube neural suivent ce mouvement (se referme), donnant progressivement forme à la face et donne le tube endodermique, et repoussant l’ébauche cardiaque dans la région thoracique (mésoderme qui va aller vers la partie crâniale de l’embryon et forme cette ébauche cardiaque qui sera repoussée dans la partie thoracique de l’embryon). Celle-ci est séparée de la région abdominale par une membrane mésodermique (= septum transversum), qui deviendra le diaphragme. Le pédicule de connexion qui connectait le l’embryon au mésoderme extra- embryonnaire est repoussé vers le conduit vitellin par le sac amniotique. Le repliement sur l’axe cranio-caudal participe au rétrécissement du conduit vitellin. Du côté caudal, le pédicule de connexion est repoussé contre le conduit vitellin. Une extension de l’endoderme s’enfonce dans le pédicule de connexion (= allantoïde). Elle disparaîtra à terme, une partie contribuera à la vessie. Vidéo : sur moodle à revoir pour l’examen vraiment bien expliqué Après 4 semaines, l’embryon prend une forme qui laisse présager de l’apparence de l’individu à venir. A ce stade il ne mesure pas plus que 5 mm. Sur cette image (microscopie électronique à balayage) la cavité amniotique a été enlevée, mais la vésicule vitelline a été préservée A terme, la cavité amniotique entourera complètement l’embryon. Le conduit vitellin et le pédicule de connexion vont s’allonger, et seront entièrement recouverts par l’amnios (formant une gaine). ➔ Amnios + conduit vitellin + pédicule de connexion (et les vaisseaux sanguins qu’il contient) formeront le cordon ombilical. 22  6. Principes de l’organogenèse Organogenèse : formation des différentes structures anatomiques à partir des 3 feuillets cellulaires (ectoderme, mésoderme, endoderme). Elle s’étend sur une longue période du développement embryonnaire et même après (poumons se développent durant la petite enfance, cœur est modifié après la naissance, synaptogénèses au niveau du cerveau, puberté). Débute après la gastrulation et se poursuit jusqu’à la naissance (parfois au-delà : poumons, cœur, cerveau, organes génitaux…). Implique des étapes de différenciation, de mouvement et de mort (apoptose) cellulaires. Certaines cavités, sillons seront le résultat d’une mort cellulaire. On veut créer ces cavités. Contrôlée par des gradients de morphogènes 6.1 Les poumons Les poumons sont des sacs (alvéoles) au bout de bronches et de bronchioles. Au niveau des alvéoles, il y a la communication avec le sang (vasculariser) qui se charge en oxygène et se décharge en CO2. ➔Structure en ramification Un diverticule respiratoire initial apparaît sur le tube endodermique. Il subit une succession de ramifications (subdivisions), générant un réseau de bronches et bronchioles. Une couche de mésoderme (dérivée de la splanchnopleure) entoure l’endoderme et le diverticule respiratoire (excroissance à partir de laquelle se développent les bronches) et évolue avec celui-ci durant les étapes de bourgeonnement A partir de la 28ème semaine, des alvéoles primitives sont formées sur les bronchioles terminales car elles sont encore constituées de cellules cuboïdales pas efficaces pour les échanges. Le mésoderme splanchnopleural se développe et des capillaires sanguins apparaissent et se remplissent en sang et permettront les échanges entre les poumons et le sang. A partir de la 36ème semaine, le réseau de capillaires sanguins au sein du mésoderme se densifie et des alvéoles matures se forment, les cellules s’aplatissent : des échanges gazeux deviennent possibles. Il y a également une augmentation des capillaires au sein du mésoderme. => difficultés respiratoires chez les bébés prématurés (nés avant la semaine 37). Des alvéoles matures continuent à se former jusqu’à 2 ans après la naissance. 23 Mécanisme de ramification des bronches Une pointe s’allonge puis se subdivise en deux branches qui s’allongent puis se subdivisent en deux pointes et ce jusqu’aux alvéoles. La prolifération est stimulée par un facteur de croissance (morphogène) : FGF. 1. Un gradient de FGF (Fibroblast growth factor, morphogène), généré par les cellules mésodermiques, stimule la prolifération du bourgeon bronchique. Celui-ci s’allonge car les cellules se multiplient. 2. Lorsqu’il atteint une zone de plus forte concentration en FGF, l’extrémité du bourgeon produit deux autres facteurs : SHH (Sonic hedgehog) et BMP (Bone morphogenetic protein). 3. SHH inhibe localement la production de FGF par les cellules mésodermiques ; BMP (autocrine car action sur la cellule qui le produit) inhibe la prolifération cellulaire à l’extrémité du bourgeon (actions paracrines). Sous l’influence du FGF encore produit de part et d’autre du bourgeon, deux nouveaux fronts de prolifération se développent. 6.2 Les membres (supérieurs) Les membres supérieurs se développent entre la 4ème et la 8ème semaine (le développement des membres inférieurs débutent un peu plus tard). Des bourgeons apparaissent sur la paroi latérale du corps. Les bourgeons s’allongent ; à leur extrémité apparaît la palette de la main. Un repliement au niveau du futur coude délimite les zones qui deviendront l’avant-bras, le bras et l’épaule. Dans la palette, des sillons se creusent (zones de mort cellulaire programmée, = apoptose), laissant apparaître les rayons digitaux (futurs doigts) Rôle du GFF8 Le développement des bourgeons correspond à une prolifération des cellules mésodermiques sous-jacentes, dérivées du mésoderme de la lame latérale. Cette prolifération est due à la présence du facteur FGF8, produit localement par un groupe de cellules ectodermiques. Par une sonde qui reconnait spécifiquement l’ARN FGF grâce à un autre brin complémentaire, sur une souris 24 L’expérimentation démontre que l’application d’une mèche imprégnée de FGF8 sur le flanc d’un embryon de poulet fait apparaître un membre surnuméraire. Evolution du bourgeon des membres Les cellules ectodermiques qui produisent le FGF8 sont rassemblées à l’extrémité du bourgeon sur une structure appelée la crête ectodermique apicale (CEA). Juste en-dessous, se trouve la zone de progression (ZP) composée des cellules mésodermiques qui prolifèrent activement et restent dans un état non différencié sous l’effet du FGF8 produit par la CEA. Plus loin µvers la base du bourgeon (partie proximale), les cellules mésodermiques qui ne sont plus sous l’influence de la CEA, commencent à se différencier en cartilage, on fabrique les os du membre petit à petit. Régionalisation du membre Proximo-distal : Durant l’allongement du membre, des zones distinctes se différencient sur l’axe proximo-distal : Bras➔ Avant-bras➔ Main Un modèle pour expliquer ce processus de régionalisation est que le temps passé par les cellules mésodermiques dans la ZP (et donc exposées aux signaux de la CEA) varie en fonction de leur position : celles en position plus distale (future main) y auront séjourné plus longtemps. Les cellules n’ont pas reçu pendant le même temps la signalisation de FGF8 ➔ les cellules ne sont plus les mêmes et la différenciation sera différente. Le plus longtemps donne la main, intermédiaire l’avant-bras et le moins longtemps le reste du bras. Facteurs HOXD : Le processus de régionalisation implique l’activation d’un groupe de gènes (HOXD9 à HOXD13) rassemblés dans un locus commun sur le chromosome 2, et qui codent pour des facteurs de transcription. L’activation séquentielle de la transcription de ces gènes génèrent un profil d’expression ordonné dans les différents segments du membre (ex. HOXD9 +D10 dans le bras ; HOXD9 +D10 +D11 +D12 +D13 dans les doigts de la main). La main peut activer de HOXD9 à HOXD13 et l’omoplate que HOXD9. ➔ C’est ce contenu différentiel en facteur de transcription HOXD qui détermine le devenir de chacun des segments. 25 Origines tissulaires des membres Au cours de son développement, les membres sont colonisés par des populations cellulaires de différentes origines. Avec l’ectoderme et le mésoderme de la lame latérale, qui sont à l’origine du bourgeon initial, ces autres populations de cellules formeront les différentes structures du membre : Dans le bras il y a plus que de la peau et de l’os. D’autres structures migrent à l’intérieur du bras pour faire les autres tissus. 7. Fœtus et placenta 7.1 Evolution du fœtus et du placenta dans l’utérus L’implantation provoque une modification de l’endomètre (enrichissement en lipides et glycogène, vascularisation accrue), qu’on appelle alors la caduque (anciennement appelé endomètre mais qui s’est modifié par enrichissement). Au jour 12-13, il y a le cytotrophoblaste (futur placenta) et le syncytiotrophoblaste qui évolue dans l’endomètre pour loger le fœtus ainsi que des lacunes qui se remplissent de sang. Au moment de la cinquième semaine, l’embryon subit le soulèvement. Du côté du pédicule de connexion, il y a une arborescence qui correspond au mésoderme au cytotrophoblaste et syncytiotrophoblaste. Autour des arborescences, il y a les lacunes du syncytiotrophoblaste qui se sont accolées et donne une cavité important villosité chorioniques flottes dans le réseau de lacunes qui est rempli du sang maternel. L’endomètre est maintenant la caduque dont la caduque basale au niveau du placenta (villosités chorioniques). Du côté où se situe le pédicule suspenseur, des villosités chorioniques (formées de mésoderme extra-embryonnaire + cyto- et syncytiotrophoblaste) envahissent la caduque (qui devient la caduque basale) De l’autre côté de l’embryon, la caduque qui fait saillie dans la cavité utérine est appelée caduque réfléchie. Tout le reste de la caduque constitue la caduque pariétale. Semaine 10 : Il est pleinement fonctionnel. La cavité amniotique a pris de l’ampleur et embryon grand. La caduque réfléchie va s’accoler à la caduque pariétale pour être associée lors de 26 l’accouchement. A terme, alors que le sac amniotique remplit toute la cavité utérine, la caduque réfléchie fusionnera avec la caduque pariétale 7.2 Expulsion du placenta à l’accouchement A l’accouchement, le placenta est expulsé. On distingue la face fœtale (recouverte par l’amnion) et la face maternelle. 7.3 Pathologies du placenta : Placenta praeva (qui va devant) Incidence : 1/200 Implantation basse du placenta dans l’utérus, recouvrant parfois le col de l’utérus. Le plus souvent associé à des saignements en fin de grossesse. Empêche le passage du bébé s’il recouvre le col de l’utérus. Oblige alors la délivrance par césarienne, avant le terme si l’hémorragie est abondante et le bébé en souffrance. Placenta accreta Incidence : 1/700 (a considérablement augmenté ces dernières décennies) Favorisé par la présence d’une cicatrice dans l’utérus (césarienne ou opération antérieure) Envahissement du placenta au travers de toute la caduque basale (accreta), dans le myomètre (increta), au-delà du myomètre (percreta). Associé à des risques d’hémorragies importantes mettant en jeu la vie du bébé et de la mère. Surveillance durant la grossesse et planification d’une délivrance par césarienne avant terme (34 semaines) Après délivrance : placenta laissé en place, ou hystérectomie (enlever tout l’utérus). 7.4 Placenta : échanges fœto-maternels Des échanges entre le fœtus et la mère se font au niveau des villosités chorioniques qui baignent dans le sang maternel recueilli au sein des espaces intervilleux (dérivés des lacunes trophoblastiques, syncytiotrophoblaste). Du côté fœtal : le sang afflue vers le placenta par les artères ombilicales, qui se ramifient dans la plaque choriale, et atteint les capillaires fœtaux dans les villosités chorioniques. Le sang retourne vers le fœtus à travers la veine ombilicale. 27 Au passage dans les villosités, le sang fœtal se charge en O2 et en nutriments présents dans le sang maternel, et y décharge du CO2 et des déchets (urée, …). Il faut que les nutriments passent différentes couches pour atteindre les organes cibles. Barrière placentaire Initialement, le sang fœtal est séparé du sang maternel par plusieurs couches cellulaires présentes au sein des villosités chorioniques : (1) l’endothélium des capillaires fœtaux (cellules qui participent ç la formation des vaisseaux sanguins), (2) le mésoderme extra- embryonnaire, (3) le cytotrophoblaste, (4) le syncytiotrophoblaste. Cette barrière placentaire, évolue dans le temps : Au cours du 4ème mois : les cellules du cytotrophoblaste se raréfient. (Elles peuvent disparaitre petit à petit à terme car on en assez fabriqué, nécessité diminue et prolifération diminue) Au cours du 6ème mois : des capillaires fœtaux s’accolent directement au syncytiotrophoblaste, dans des zones où ce dernier est anucléé (zones d’échange). Transport à travers la barrière placentaire Les échanges à travers la barrière placentaire reposent sur les mécanismes classiques de transport membranaires : diffusion simple (O2, CO2, lipides, urée), osmose (H2O), transport facilité (glucose), transport actif (ions, acide urique). Les protéines maternelles ne traversent pas la barrière : après endocytose, elles sont dégradées par des lysosomes notamment (=> source en acides aminés pour le fœtus). Les immunoglobulines G (IgG) sont épargnées, grâce à leur liaison avec un récepteur intracellulaire spécifique “protecteur“. Les IgG (une classe d’anticorps) fournis par la mère au fœtus (surtout en fin de grossesse), assurent une immunité passive durant les premiers mois après la naissance. Beaucoup de substances auxquelles la mère s’expose peuvent passer la barrière placentaire et atteindre l’embryon ou le fœtus. Certaines sont tératogènes (du grec teras, téras : “monstre“), c’est à dire qu’elles peuvent entraîner des anomalies du développement.  Une attention particulière est portée aux médicaments, pour lesquels des tests de tératogénicité sont systématiquement effectués (tests sur animaux, études épidémiologiques). 28 Pathologie : l’incompatibilité rhésus Une incompatibilité Rhésus (Rh, antigènes présents sur les globules rouges) est à craindre lorsqu’une mère Rh- porte un fœtus Rh+. Le risque est faible lors d’une première grossesse, car les globules rouges du fœtus restent invisibles pour le système immunitaire maternel. Lors de l’accouchement cependant, du sang fœtal infiltre le sang de la mère, qui développe des anticorps anti-Rh+. Ces anti-Rh+, qui persistent chez la mère par mémoire immunitaire, mettent à risque la grossesse suivante, puisqu’ils seront transmis au fœtus et s’attaqueront à ses globules rouges s’il est Rh+ (maladie hémolytique du nouveau-né) 8. Tératogenèse Des molécules peuvent passer la barrière et avoir un impact (malformations du développement). ➔Térato = monstre Trois grands principes de tératologie : 8.1 Période critique Une structure embryonnaire n’est généralement sensible aux agents tératogènes que pendant une période critique du développement, correspondant à sa phase active demorphogenèse (le plus souvent durant les 8 premières semaines). Période critique => un même agent peut avoir différents effets tératogènes selon la période à laquelle l’embryon y est exposé. ➔Naissance avec malformation majeure/mineure ou fausse couche avant kes trois premières semaines. Exemple : Vismodégib (inhibiteur de la signalisation SHH, traitement d’un cancer de la peau) Induit une holoprosencéphalie (défaut de séparation des hémisphères cérébraux peut mener à l’épilepsie) ou des fentes labio/palatines, lèvres et palais (bec de lièvre) en fonction de la période d’exposition 8.2 Dose critique Chaque agent tératogène présente une dose critique, à laquelle l’apparition des malformations est maximale. En dessous de cette dose, il n’y a pas d’effet ; au-dessus, l’embryon décède. 29 8.3 Composantes génétiques La composante génétique spécifique de l’embryon (polymorphisme) détermine son degré de réponse à l’agent tératogène. Peut s’expliquer par des différences de : Sensibilité des voies de signalisation affectées par l’agent Vitesse de métabolisation de l’agent, le rendant inactif 8.4 Médicaments tératogéniques : Mycophenolate Mofetil : immunosuppresseur Prescrits pour : Prévention du rejet de greffe (rein, cœur, foie) Maladies auto-immunes (lupus érythémateux (manifestation d’inflammation cutanée puis des organes (taches rouges)), maladie de Crohn (tractus digestif), psoriasis (peau), …) Mode d’action : Inhibe la néo-synthèse de nucléotides (dGTP) : synthèse à partir de nutriments Réduit de ce fait la prolifération des lymphocytes (cellules du système immunitaire), fortement dépendante de la néo-synthèse de nucléotides. (quand le lymphocyte s’active, il est également dupliqué). Tératogénicité : principales anomalies de développement (25% d’incidence) Microtie (oreilles peu développées), Anotie (pas d’oreille) Fente labiale avec/sans fente palatine Anomalies oculaires (anophtalmie, microphtalmie) Période critique d’exposition : Avant la 8ème semaine de gestation (pic durant la 7ème semaine) Warfarine : anticoagulant Prescrits pour : Prévention de complications thrombo-emboliques (arythmies cardiaques, infarctus) Embolies pulmonaires, thromboses veineuses profondes Mode d’action : Inhibe le métabolisme de la vitamine K (lipophile), qui est impliquée dans l’activation de facteurs de coagulation. 30 Anomalies de développement variables en fonction de la période d’exposition : Avant la semaine 4 de gestation : pas d’effet Entre 4 et 7 semaines : risque (~7%) de syndrome malformatif “Warfarin embryopathy“ o Malformations du squelette (la vitamine K active une hormone ostéogénique) o Anomalies de la face (cloison nasale amincie, hypoplasie de la crête nasale, hypertélorisme (yeux trèsbécartés)) o Hypoplasie (moins développées, plus courtes) des dernières phalanges (mains et pieds) Après la 7ème semaine : risque (~2%) d’anomalies du système nerveux central moins de risques mais au niveau du SNC 31  Fibrodysplasie ossificiante progressive (FOP)/ maladie de munchmeyer Tendons, ligaments et autres tissus Il s’agit d’une maladie dégénérative génétique rare (1 sur 2.000.000) dont les patients ont une espérance de vie jusque 40 ans Il n’y a pas de manière de diagnostiquer la maladie avant la naissance. 1 sur 2.000.000 transmission autosomique dominante. Les symptômes : Maladie dégénérative du système musculosquelettique. Il s’agit de l’ossification des tissus mous (muscles striés et organes) ➔des nouveaux os vont enrobés le squelette, calcification (dépôt de calcium sur les muscles) et remplacer les lésions dans les muscles par du squelette au lieu cellules musculaires. Malformation congénitale du gros orteil (hallux valgus, métatarse et un peu plus pointu et plus petit). 10 premières années et dès deux ans : gonflement des muscles squelettes, des tendons et des ligaments et transformation pour devenir osseux o Formation d’os à des endroits non conforme (formations de structures osseuses hétérotypiques) o Ostéogenèse apparaissant suite à un traumatisme ou une infection virale accompagnés de fortes douleurs o Diaphragme langue larynx et muscles lisses épargnés o Retard de croissance notamment de l’œsophage L’ossification commence au niveau de la nuque puis dans le dos, les bras, les jambes et la région abdominale. Il y a une perte progressive de la mobilité. Cela mène à des complications cardio-respiratoires et donc l’espérance de vie est de 40 ans. Origine moléculaire ou cellulaire : Morphogénique donc facteur de croissance Dysfonction des cellules réparatrices recrutées vers les lésions musculaires (cellules souches mésenchymateuses, cellules souches adultes), qui se différencient en chondrocytes (cartilages) et ostéocytes au lieu de myocytes (muscles). Cela est dû à une réponse exacerbée à la présence de facteurs BMP (bone morphogenic protein) qui stimule la différenciation osseuse. En cause, une mutation faux sens dominante d’un nucléotide dans le gène ACVR1 du chromosome 2 qui encode une protéine (ALK2) participant aux récepteurs BMP. (c.617 G>A ; p.R 206H : position 617 de l’ARN messager donc l’arginine en position 206 devient une histidine). La mutation apparait durant l’embryogenèse. 32 ALK2 s’associe avec une autre protéine transmembranaire (type II) à la membrane plasmique et sert de récepteur aux facteurs BMP (ligand). Dans la FOP, la mutation (*) dans ALK2 rend le récepteur hyper-réactif (même en présence d’une quantité limitée de BMP). Il en résulte l’activation (phosphorylation) exagérée de protéines SMAD (protéines de réponses). SMAD ➔ SMAD-P qui s’associe avec une co-SMAD pour former un facteur de transcription qui migre dans le noyau et atterrit sur le promoteur de gènes cibles. Il active ainsi la transcription de gènes induisant la différenciation des cellules souches adultes vers des chondrocytes et ostéocytes au lieu de myocytes. Bases de traitements en cours d’investigation : Actuellement Aucun remède à ce jour : on donne des médicaments analgésiques non stéroïdiens et une dose de stéroïdes durant les périodes d’ossification. Il s’agit de la corticothérapie : analgésique (calmer la douleur) et myorelaxant (relâcher les muscles). Accompagner le malade vers son autonomie (psychologie, ergothérapeute, kinésithérapeute) On tente d’empêcher les injections comme les vaccins, éviter les infections virales, avoir une hygiène dentaire impeccable et essayer d’améliorer l’ergonomie de la vie quotidienne pour éviter les chutes et les traumas qui sont toutes des causes pouvant mener à de nouvelles poussées. Biopsie et chirurgie déconseillée pour éviter une poussée, une nouvelle vague également. La recherche Palovarotène inhibe SMAD et favorise dégradation Deux niveaux d’action du RAR sur la voie du BMP : Inhibition de la phosphorylation de SMAD Stimulation de l’ubiquitination de SMAD et donc de sa dégradation par le protéasome (dégradation de protéines dans la cellule) Palovarotene diminue l’ossification hétérotopique dans un modèle de souris de la FOP. L’étude clinique a débuté en 2017 sur 80 patients. ➔ Les complexes sont moins activés et les cellules souches auront moins tendance à se transformer en os. Une seconde recherche se penche sur les ARN interférant (très cours juste de la partie ciblée) avec l’ARN messager spécifique ➔ dégradation gènes spécifiques qui codent pour la maladie et qui traduisent la protéine. 33 Partie du cours en lien : Transduction du signal phosphorylation et cascade Communication cellulaire signalisation via récepteur Différenciation cellulaire et rôle des morphogènes et cellules souches adultes Eléments nouveaux par rapport au cours : Processus d’ostéogenèse Une mutation dans un récepteur peut conduire à une augmentation anormale de son activité et donc de la voie de signalisation en aval Une signalisation exacerbée peut mener à une modification du programme de différenciation de la cellule Une voie de signalisation peut être modulée via la dégradation d’une protéine de réponse (SMAD) par protéasome. 34  Tuyaux d’examen Imprimer le document d’acquis Questions d’examen 1. Quelle hormone est responsable du maintien du corps jaune lors de la grossesse (1 bonne réponse) GnRh FSH LH Oestradiol Progestérone hCG produite par le syncytiotrophoblaste (embryon) o Corps jaune synthétise progestérone 2. Sur le schéma ci-dessous, représentant l’embryon au jour 18 en coupe transversale identifiez le numéro qui désigne le mésoderme paraxial ? (1 bonne réponse) 1 2 3 4 5 6 3. Dans le contexte du développement des membres supérieurs, quelles affirmations concernant le facteur FGF8 sont exactes ? (2 bonnes réponses) Il est produit par les cellules de la crête ectodermique apicale Il est synthétisé à partir de l’ARNm HOXD9 Il n’est présent que dans la partie qui devient l’avant-bras Il stimule la prolifération de cellules mésodermiques Il déclenche la différenciation de cellules du cartilage Répartition des questions par prof : PKC : 24 questions Demoulin : 24 questions Smedt : 12 questions 35