Développement du Système cardiovasculaire 24-25 PDF

Département de médecine génétique et développement Pedro L. Herrera DEVELOPPEMENT DU SYSTEME CARDIO-VASCULAIRE  4ème semaine : Dès 22ème jour : contractions myogèniques péristaltiques circu...

Département de médecine génétique et développement Pedro L. Herrera DEVELOPPEMENT DU SYSTEME CARDIO-VASCULAIRE  4ème semaine : Dès 22ème jour : contractions myogèniques péristaltiques circulation flux-reflux Dès fin 4 ème semaine : contractions coordonnées circulation directionnelle (embryon ~4mm) 2ème mois : formation des cavités cardiaques la séparation des oreillettes est fonctionnelle dès la naissance  4è semaine: courbure cardiaque 2è mois: septation cardiaque et du tronc artériel LE SYSTEME CARDIO-VASCULAIRE SE DEVELOPPE A PARTIR DU: Mésoderme cardiogène Mésoderme latéral splanchnique RAPPEL TROISIEME SEMAINE RAPPEL Développement du mésoderme intraembryonnaire a) Mésoderme cardiogène Cellules issues de la ligne primitive, se rejoignent en avant de la membrane oro-pharyngée aire cardiogène (où se développeront les tubes cardiaques) aire cardiogène membrane oro-pharyngée nœud de Hensen gouttière primitive membrane cloacale LE SYSTEME CARDIO-VASCULAIRE SE DEVELOPPE A PARTIR DU: Mésoderme cardiogène Mésoderme latéral splanchnique  RAPPEL - dès le 16ème jour dans le mésoderme intraembryonnaire. mésoderme cardiogène coupe A - - - A' A A' mésoderme latéral somatique mésoderme latéral splanchnique TROISIEME SEMAINE RAPPEL Développement du mésoderme intraembryonnaire 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. aire cardiogène et mésoderme latéral splanchnique (en «fer à cheval») (aortes dorsales) (vue dorsale) RAPPEL Les vaisseaux sanguins apparaissent d'abord sous le cœlome intraembryonnaire, dans le mésoderme latéral splanchnique et l’aire notochorde cardiogène, et un peu plus tôt dans le mésoderme extraembryonnaire du sac vitellin et du pédicule abdominal. vue ventrale (par transparence à travers de l’endocerme) Le mésenchyme se condense dans des cordons de cellules qui se connectent et forment la lumière vasculaire. coupe sagittale ILOTS SANGUINS (la cambrure du disque trilaminaire est physiologique) (hémangioblastes) TROISIEME SEMAINE RAPPEL Développement du mésoderme intraembryonnaire formation du système cardiovasculaire primitif (2) Ces espaces fusionnent pour former un réseau de canaux = vasculogenèse (aussi valable pour le système lymphatique) Des vaisseaux poussent dans les régions non encore vascularisées, par bourgeonnement à partir de ces canaux = angiogenèse formation des tubes cardiaques et du système vasculaire A la fin de la 3ème semaine, le système circulatoire primitif est double et symétrique  Système artériel Fin 4ème semaine (double) (double) (double) internal carotid artery (double) LES SYSTEMES ARTERIEL ET VEINEUX SONT DOUBLES ! (double)  les cellules souches du sang (hématopoïétiques) de l’adulte, qui donnent naissance à tous les lignages cellulaires sanguins : émergent (migrent) à partir d’une population cellulaire de la paroi ventrale de l’aorte dorsale, qui colonise, via le placenta et le sac vitellin, le foie fœtal et plus tard la moelle des os (Nature, mars 2010) Système veineux (double - bilatéral) 4 mm  Comment se forme le cœur à 4 cavités à partir d’un tube double ? (deux tubes endocardiques séparés et adjacents) flux sanguin vue frontale (ventrale) 1. Comment la forme externe du cœur se développe-t-elle ? 2. SEPARATION DES CAVITES CARDIAQUES (I) : Comment se forme le foramen ovale (trou de Botal) ? Comment et quand se ferme-t-il ? (séparation des oreillettes) 3. SEPARATION DES CAVITES CARDIAQUES (II) : Comment se séparent les deux ventricules ? 4. Comment est établi l’arbre vasculaire ? 1. Comment la forme externe du cœur se développe-t-elle ?  Vues ventrales du cœur embryonnaire humain illustrant la flexion du tube cardiaque et l’établissement de ses divisions régionales  QUATRIEME SEMAINE RAPPEL La courbure longitudinale céphalique amène l’aire cardiogène en position ventrale (coupes sagittales)  QUATRIEME SEMAINE Système cardiovasculaire : de double, devient simple, par fusion, (aire cardiogène) au moment des courbures transversales 17 jours 18 jours les tubes cardiaques forment Cavité le cœur primitif Mésocarde péricardique dorsal Tube cardiaque RAPPEL 20 jours  célome intraembryonnaire tube endocardique (dorsal par rapport droit aux tubes endocardiques) célome tube endocardique intraembryonnaire droit (dorsal par rapport aux tubes endocardiques) célome intraembryonnaire tubes endocardiques (ventral par rapport droit et gauche alignés aux tubes endocardiques) en train de fusionner tube endocardique 180° droit jour 22: 2 tubes endocardiques jour 23: fusion, avec 1 seul tubes cardiaque  TUBES CARDIAQUES EN TRAIN DE FUSIONNER suite aux courbures latérales, les 2 tubes deviennent adjacents côté artériel (antérieur) vue frontale (ventrale) ~ 21 jours apoptose septum transverse côté veineux (postérieur)  TUBE CARDIAQUE Dès 22ème jour: contractions myogèniques péristaltiques circulation flux-reflux Dès fin 4ème semaine: contractions coordonnées circulation directionnelle (embryon ~4mm) Mésocarde dorsal = mésothélium Endocarde Epicarde =endothélium =péricarde viscéral = mésothélium Gelée cardiaque Myocarde =muscle Lumière du tube cardiaque  SINUS TRANSVERSE v. cave sup. aorte tronc Vue latérale pulmonaire Sinus transverse du péricarde Cavité péricardique Tube cardiaque LA COURBURE CARDIAQUE LA COURBURE CARDIAQUE débute au cours de la 4ème semaine Vues obliques gauches: Côté artériel (antérieur) Truncus arteriosus Côté veineux (postérieur) 22 jours 23 jours 24 jours  Côté artériel (antérieur) Tronc artériel : aorte et artère pulmonaire Bulbe cardiaque : vestibule aortique (du ventr. g.) et cône artériel (paroi du ventr. dr.) Ventricule Atrium (oreillette) Sinus veineux : sinus coronaire et paroi lisse de l’oreillette droite Côté veineux (postérieur)  RAPPEL ASYMETRIE GAUCHE - DROITE  (~24 jours) courbure cardiaque et cavitation du cœur (4è sem.) (c. sagittale) (c. sagittale) (vue de face; c. transversale) (c. sagittale) ~30 jours (toujours une seule cavité)  Le cœur au 30ème jour (vue de face) Tronc artériel Bulbe cardiaque future oreillette gauche future oreillette futur droite ventricule gauche Une seule cavité futur ventricule droit canal atrioventriculaire Le sang arrive du côté veineux dans l’oreillette et est propulsé dans le tronc artériel par les contractions du tube cardiaque SEPARATION DES CAVITES CARDIAQUES Côté artériel (antérieur) Tronc artériel : aorte et artère pulmonaire Bulbe cardiaque : vestibule aortique (du ventr. g.) et cône artériel (paroi du ventr. dr.) Atrium (oreillette) Sinus veineux : sinus coronaire et paroi lisse de l’oreillette Côté veineux droite (postérieur)  SEPARATION DES CAVITES CARDIAQUES Objectifs : Individualiser les 4 cavités du coeur Oreillette droite Oreillette gauche Ventricule droit Ventricule gauche Individualiser l’artère pulmonaire et l’aorte Il faut : Séparer oreillette et ventricule Septation atrio-ventriculaire Séparer l’oreillette droite de l’oreillette gauche Septation interauriculaire Séparer le ventricule droit du ventricule gauche Septation interventriculaire Séparer l’artère pulmonaire de l’aorte Septation du tronc artériel Les principaux septa se forment entre le 27ème et le 37ème jour (5ème semaine)  Mécanismes de formation des septa 1. croissance des coussins endocardiques PROLIFÉRATION CELLULAIRE, AVEC FORMATION DE BOURRELETS (CRÊTES): LES COUSSINS ENDOCARDIQUES (p.e.: septation atrio- ventriculaire) et 2. croissance des parois des cavités cardiaques EXPANSION DES PAROIS AVEC FUSION DES PARTIES MÉDIANES (SEPTA) (p.e.: septation inter- ventriculaire)  Septation atrio-ventriculaire (1) 1. Septation du canal atrio-ventriculaire commun: Les coussins endocardiques Coussin endocardique dorsal Canal a-v Canal a-v (supérieur, postérieur) droit commun Coussin endocardique ventral (inférieur, antérieur) Canal a-v gauche Modification locale de la gelée cardiaque (influence locale de TGFb) Modification locale des cellules de l’endocarde (diminution N-CAM, …) Changements des interactions endocarde – gelée cardiaque Cellules de l’endocarde prolifèrent et envahissent la gelée cardiaque (transformation d’épithélium en mésenchyme) Formation des coussins endocardiques Le canal atrio-ventriculaire commun se divise en gauche et droit  canal atrio-ventriculaire commun Fusion des coussins endocardiques inférieur et supérieur Canal atrio-ventriculaire droit Canal atrio-ventriculaire gauche  Septation atrio-ventriculaire (2) 2. Séparation oreillettes - ventricules: Les valves atrio-ventriculaires (mitrale, à gauche, et tricuspide, à droite) Paroi ventriculaire Les valves sont formées de mésenchyme épaissi qui entoure les canaux a-v. Elles sont recouvertes d’endocarde. Une partie de la paroi des ventricules se vacuolise détachement des valves Les valves restent attachées à la paroi des ventricules par les cordages tendineux, eux-mêmes insérés sur les muscles papillaires.  SEPARATION DES CAVITES CARDIAQUES 2. Comment se forme le trou de Botal ? Comment et quand se ferme-t-il ? (séparation des oreillettes)  Septation interauriculaire (1) Vue depuis la droite Vue de face Ostium secundum (en formation) 30 jours Septum primum: septum qui descend comme un rideau et rejoint les coussins endocardiques atrio-ventriculaires Ostium primum : communication interauriculaire « primitive » Ostium (foramen) secundum: le septum primum se « déchire » (apoptoses)  Septation interauriculaire (2) 33 jours Septum secundum: 2ème septum, qui se forme aussi « en rideau ». Ne ferme pas totalement la communication interauriculaire Il reste un passage = formé par le foramen ovale avec l’ostium (foramen) secundum  Septation interauriculaire (3) Foramen ovale = Trou ovale, ou Trou de Botal (terme ancien) communication interauriculaire (passage «en chicane») qui persiste jusqu’à la naissance : la pression est plus élevée OD, alors la plus grande partie du sang passe de l’OD à l’OG. A la naissance, inversion des pressions : pression devient plus élevée dans l’OG. Septum primum forme une valve qui se plaque sur le septum secundum. Fermeture du foramen ovale, d’abord fonctionnelle.  avant après la naissance la naissance SEPARATION DES CAVITES CARDIAQUES 3. Comment se séparent les deux ventricules ?  Septation interventriculaire Partie musculaire Partie membraneuse 1. Partie musculaire du septum interventriculaire se forme par : Expansion des ventricules et fusion de leurs parois médianes 2. Partie membraneuse du septum interventriculaire se forme avec : - Coussins endocardiques atrioventriculaires - Partie inférieure de la septation du bulbe (septum aortico-pulmonaire, formé par les crêtes bulbaires) Septation du bulbe et du tronc artériel Crêtes bulbaires (tronco-bulbaires) : similaires aux coussins endocardiques. Mais leur formation implique des cellules provenant des crêtes neurales.  Septation du bulbe et du tronc artériel Crêtes bulbaires (tronco-bulbaires) : similaires aux coussins endocardiques. Leur formation implique des cellules provenant des crêtes neurales. Descendent en spirale crête bulbaire droite crête bulbaire gauche du tronc artériel dans le bulbe A tronc pulmonaire (d) Tronc artériel dorsal oreillette droite B A d g C Bulbe aorte (v) Ventricule B canal atrio- ventriculaire aorte (d) droit partie musculaire futur ventricule droit du septum interventriculaire C ventral tronc pulmonaire (v)  septation du bulbe, du tronc artériel et des ventricules Le bulbe et le tronc artériel sont une continuation du ventricule droit. Si le septum interventriculaire arrivait directement jusqu’aux coussins endocardiques, le ventricule gauche n’aurait pas d’écoulement. Trois bourgeons fusionnent pour compléter la septation des ventricules : le septum aortico-pulmonaire en spiral, les coussins endocardiques du canal atrioventriculaire, et la partie musculaire du septum interventriculaire primaire. Les deux premiers forment la partie membraneuse du septum interventriculaire. Cette partie membraneuse concerne un grand nombre de malformations cardiaques.  Septation du bulbe et du tronc artériel septum aortico-pulmonaire 6èm e semaine tronc pulmonaire aorte Fin 7èm e semaine partie membraneuse du septum interventriculaire Les crêtes bulbaires forment le septum aortico-pulmonaire Elles séparent deux vaisseaux : l’aorte et le tronc pulmonaire enroulés en spirale Elles fusionnent avec les coussins endocardiques atrioventriculaires et forment la partie membraneuse du septum interventriculaire valves semi-lunaires (v. sigmoïdes : aortique et pulmonaire)  4. Comment est établi l’arbre vasculaire ? développement du système artériel : à partir des arcs aortiques développement du système veineux : à partir des veines cardinales (ant. et post.), veines vitellines et veines ombilicales  sang oxygéné artère pulmonaire capillaires pulmonaires sang appauvri aorte droite en oxygène sang mélangé oreillette gauche aorte gauche dans le cœur à 3 oreillette droite chambres des reptiles, le ventricule est divisé ventricule partiellement, par un septum incomplet, ce qui réduit le mélange sanguin capillaires systémiques  Circulation sanguine avant la naissance Caractéristiques: 1. Sang oxygéné vient du placenta 2. Circulation pulmonaire à faible débit 3. Trois shunts: Canal artériel Organes Artère pulmonaire aorte du Foramen ovale fœtus OD OG Canal veineux A travers le foie Placenta Développement du système artériel : les arcs aortiques Artères des arcs branchiaux : les arcs aortiques.  Le pharynx et les arcs branchiaux Pharynx : partie rostrale de l'intestin primitif ( = endoderme). Limité latéralement et ventralement par cinq paires (5è et 6è fusionnent) de colonnes mésodermiques qui se rejoignent ventralement : les arcs branchiaux ( = pharyngiens), qui correspondent aux somites. Ils sont séparés par les fentes (épiderme) et les poches (endoderme) branchiales. Arcs branchiaux Pharynx (28ème jour)  système artériel (4è sem.) 3 Arcs aortiques (I à VI) (à l’intérieur des arcs branchiaux) 4 Aortes dorsales gauche et droite (vers la tête). Deviennent les art. carotides internes Futures artères 5 2 carotides externes Aorte dorsale. Devient l’aorte thoracique 1 Tronc descendante et l’aorte artériel abdominale Cœur 7 Artères 6 ombilicales Artères vitellines (vers le placenta) (vers le sac vitellin). Deviennent les artères céliaque, mésentérique sup. et mésentérique inf.  Les arcs aortiques Artères des arcs branchiaux : les arcs aortiques. Il se forme 6 paires d’arcs aortiques. ( = arcs aortiques) (35 j.)  Les arcs aortiques Artères des arcs branchiaux : les arcs aortiques (6 paires). (vue ventrale) aortes dorsales (carotides internes) carotides arcs externes (ant.) aortiques (post.) tronc artériel aorte dorsale (cœur) droite aorte dorsale (abdominale, fusionnée)  Les arcs aortiques (vues latérales) carotides communes et internes intestin primitif antérieur (pharynx art. sous-clavière droite & œsophage) et crosse de l’aorte début artères pulmonaires D et G c Truncus arteriosus c bourgeon de la trachée et les poumons Les arcs aortiques (vues ventrales = de face) pharynx avec les poches granchiales (I, II, III, IV et VI)  Les arcs aortiques D G D G (ant.) (post.) I Dégénèrent presque entièrement (artères maxillaires) II Dégénèrent presque entièrement (artères stapédiennes et hyoïdes) III Carotides communes et internes (avec contribution des aortes dorsales) IV Droite: art. sous-clavière D Gauche: la crosse de l’aorte V Rudimentaires ou absents Partie prox. Droite: début art. pulmonaire D Gauche: début art. pulmonaire G VI Partie dist. Droite: dégénère Gauche: canal artériel ligament artériel  Les arcs aortiques -Une “curiosité anatomique” révélatrice de notre histoire évolutive -Asymétrie G-D : les trajets différents des nerfs laryngés récurrents gauche et droit Le nerf vague * : nerf crânien X ou pneumogastrique C'est une voie très importante de la régulation végétative (fréquences cardiaque et respiratoire, digestion et les mouvements du tube digestif…) et du contrôle sensorimoteur du larynx, donc de la phonation. Il part de la base du cerveau (bulbe rachidien), et innerve le cœur, les bronches, l’appareil digestif et les reins. L'activation nerveuse du larynx est assurée par le nerf laryngé, une branche dérivée du nerf vague (nerf crânien X ou pneumogastrique), qui se scinde en deux branches : le nerf laryngé supérieur ; et le nerf laryngé inférieur, aussi appelé nerf récurrent. * On l’appelle “vague” car il a un trajet “vagabond” ou “errant” descendant jusqu’à l’abdomen Le nerf laryngé inférieur (nerf récurrent) est le nerf moteur des cordes vocales. Il fournit une innervation à presque tous les muscles laryngés... Le nerf laryngé inférieur suit deux chemins distincts, un du côté gauche et un autre du côté droit : sous l’attère sous-clavière droite et sous la crosse de l’aorte (IV arc aortique).  Les arcs aortiques Asymétrie G-D : notez les trajets différents des nerfs laryngés récurrents G et D Left subclavian artery (6 sem.) Aorta Left subclavian artery (8 sem.) C'EST À CAUSE DE CETTE ORIGINE EMBRYONNAIRE COMPLEXE DES ARTÈRES THORACIQUES ET DU COU QUE LES TRAJETS DES NERFS LARYNGÉS DROIT ET GAUCHE NE SONT PAS SYMÉTRIQUES... Chez les poissons, et chez les embryons des vertébrés, le cœur et la région correspondant au larynx (c.-à-d. les paires de branchies les plus postérieures) sont très proches, mais chez les vertébrés terrestres adultes, comme l’homme, la girafe et le Diplodocus, ils sont séparés par un cou qui peut être extrêmement long ! Chez l’embryon de n’importe quel vertébré, le nerf vague suit toujours le même trajet. Ainsi, que le cou fasse 10cm ou 10m de long, le nerf récurrent gauche passera toujours derrière l’aorte avant d’aller rejoindre le larynx, quitte à faire un énormissime détour ! C’est un héritage légué par nos « ancêtres poissons ». Cette “curiosité anatomique” est porteuse d’un message montrant notre histoire évolutive.  Développement du système veineux (1) Initialement bilatéral et symétrique, il évolue vers une différenciation asymétrique Principe général: anastomoses transportent le sang de Gauche à Droite (aussi pour le système lymphatique, avec anastomoses de réseaux lymphatiques) Les veines cardinales Antérieur (thoracique): Anterior cardinal vein Veine cave sup. (v. cardinale ant. droite) D G (vue ventrale)  Système veineux (2) (principe général: anastomoses transportent le sang de gauche à droite) Veines cardinales (2) Postérieur (abdominal): Il se met en place 3 réseaux de veines: cardinales post. (dégénérent) subcardinale droite (v. cave inférieure) Anterior supracardinales (azygos) cardinal vein Veines azygos et hemiazygos droite Veine cave inférieure (partie inférieure) D G 7 semaines 3 mois  Système veineux (3) Veines vitellines et ombilicales Les veines vitellines rencontrent le foie sur leur passage… D G 4 semaines 5 semaines 3 mois (vue ventrale) Veines vitellines : Veines ombilicales : D et G entre foie et sinus veineux dégénèrent veine porte ( = vitelline droite) canal veineux = shunt à travers foie, vers v. cave inf. sinusoïdes hépatiques Après naissance : partie supérieure de la veine cave inférieure veine omb. G entre ombilic et foie = ligament teres canal veineux = ligament venosum  Système lymphatique anastomoses de réseaux lymphatiques  Circulation sanguine avant la naissance Caractéristiques: 1. Sang oxygéné vient du placenta 2. Circulation pulmonaire à faible débit 3. Trois shunts: Trou ovale Organes OD OG du Canal artériel fœtus Artère pulmonaire aorte Canal veineux A travers le foie Placenta  Changements circulatoires à la naissance 1. Arrêt circulation placentaire pression OD Fermeture canal veineux 2. Aération poumons circulation pulmonaire pression OG 3. Fermeture canal artériel circulation pulmonaire pression OG 1 + 2 + 3= Pression OG >> pression OD Fermeture foramen ovale / trou de Botal Septum primum plaqué contre secundum - Ligament artériel à 1-3 mois Fermeture des shunts d’abord fonctionnelle - Fusion septum primum – secundum à 1 an Non fermeture canal artériel Sang oxygéné repasse dans les poumons = malformation congénitale la plus fréquente travail cœur si rubéole maternelle 1er trimestre 40% meurent avant 45 ans si non traités  Fermeture du canal artériel fonctionnelle : 12-18 h après la naissance ; anatomique : après 2-3 semaines 1. Vasoconstriction soutenue 2. Compression des « vasa vasorum » 3. Prolifération des cellules endothéliales ; invasion de la tunica intima ; nécroses 4. Accumulation de plaquettes et formation de thrombi  Circulation sanguine après la naissance Caractéristiques: 1. Sang oxygéné vient des poumons 2. Circulations pulmonaire et systémique: même débit 3. Pas de shunts: circulations pulmonaire et systémique séparées  Malformations cardiaques Les plus fréquentes des malformations congénitales 0.5 – 0.8% des nouveaux-nés vivants 20% des malformations congénitales observées chez les enfants nés vivants 10% des avortements spontanés Causes Facteurs génétiques 8% p.ex. trisomie 21, etc… Facteurs environnementaux 2% p.ex. rubéole maternelle, etc… Le plus souvent: multifactoriel Peuvent concerner : L’asymétrie gauche-droite dextrocardie Le septum interauriculaire p.ex. persistance fonctionnelle du foramen ovale (fréquent; non fermé : jusqu’à 30% !) La fusion des coussins endocardiques atrio-ventriculaires c/o 20% des trisomies 21 Le septum interventriculaire (partie membraneuse) malformation cardiaque la plus fréquente (20%) La septation du bulbe et du tronc artériel La formation des valves semi-lunaires p.ex. sténose aortique ou pulmonaire insuffisance cardiaque (défaillance congestive du cœur) : trop peu de sang dans les poumons (sténose du tronc pulmonaire) peut gêner l’oxygénation des organes et perturber les besoins métaboliques du corps (en haut : cyanose = hypoxémie). trop de sang arrivant depuis les poumons (surcharge du ventricule gauche, problème de valve mitrale) : accumulation de sang dans poumons, respiration accélérée et œdème pulmonaire !  Quelques exemples de malformations cardiaques problèmes de septation du bulbe et du tronc artériel Cœur normal Défaut isolé de la partie membranaire Persistance du tronc artériel du septum interventriculaire et du bulbe Division inégale du tronc artériel Septation bulbe-tronc ne se fait pas en spirale.Sténose du tronc pulmonaire.Hypertrophie du ventricule droit.Déficit du septum interventriculaire.Aorte à cheval = 8% des cardiopathies congénitales Transposition complète Tétralogie de Fallot des grands vaisseaux (cyanose) sans traitement, 90% des patients meurent avant 20 ans  Comment expliquer l’association de malformations cardiaques (persistance du tronc artériel), faciales, palatines, thymiques et parathyroïdiennes ? (Syndrome CATCH 22 ou de DiGeorge) Microdélétion 22q11, avec perte du gène TBX1 dev. of the heart movie