Mécanisme du développement, 4ème semaine et 2è mois 2024 PDF

quatrième SEMAINE et deuxième MOIS du développement 4ème semaine : neurulation (la fin : fermeture du tube neural) ; plicatures (courbures) ; somitogenèse (formation et différenciation des somites) ; acquisition d’une asymétrie co...

quatrième SEMAINE et deuxième MOIS du développement 4ème semaine : neurulation (la fin : fermeture du tube neural) ; plicatures (courbures) ; somitogenèse (formation et différenciation des somites) ; acquisition d’une asymétrie corporelle bilatérale 2ème mois : acquisition de la forme humaine (morphogenèse) ; formation des organes (organogenèse) ; croissance (1ère sem. : zygote >> morula >> 2è sem. : blastula >> 3è sem. : gastrula >> 4è sem. : neurula)  QUATRIEME SEMAINE : PLICATURES ET SOMITOGENESE la 4ème semaine est une période d’une activité génératrice intense et riche, avec le début de la différenciation des ébauches de tous les systèmes, à partir des trois feuillets embryonnaires qui viennent de se former grâce a la gastrulation pendant la 3ème semaine …et pendant le 2ème mois du développement, toutes ces ébauches d’organes vont se développer et différencier (« l’organogenèse »)…  4ème SEMAINE : 11 évènements 1. L'embryon prend une forme cylindrique 2. Le cordon ombilical est défini 3. Oblitération du cœlome extraembryonnaire 4. Fermeture du tube neural 5. Fermeture de l’épithélium de revêtement 6. Formation et différenciation des somites 7. Différenciation du mésoderme intermédiaire ( cordons néphrogènes), avec différenciation du système urinaire : pro- et mésonéphros 8. Fusion des tubes cardiaques 9. Différenciation du tube digestif ; bourgeons pulmonaires 10. Bourgeonnement des membres 11. Formation des placodes otiques et optiques  QUATRIEME SEMAINE 1. L'embryon prend une forme cylindrique (à conséquence des plicatures) Cavité amniotique 2è sem. Disque embryonnaire 3è sem. Sac vitellin 1ère sem.: l’embryon devient blastocyste; 4è sem. (segmentation) 2ème sem.: l’embryon est le disque bilaminaire; Cavité (implantation) amniotique 3ème sem.: l’embryon est le disque trilaminaire; (gastrulation et neurulation) 4ème sem.: l’embryon devient un cylindre (plicatures et somitogenèse : acquisition de Intestin primitif l’asymétrie bilatérale) Canal vitellin (dans cordon ombilical) Vésicule ombilicale  courbures longitudinales courbures courb. long. courb. long. transversales (=latérales) céphalique caudale Courbures longitudinales : -formation du tube digestif («intestin») antérieur et postérieur -formation du cordon ombilical «intestin» postérieur «intestin» antérieur (coupes sagittales) Courbures transversales: -formation du tube digestif («intestin») moyen -formation du cordon ombilical (coupes transversales)  QUATRIEME SEMAINE 1. L'embryon prend une forme cylindrique a) courbures longitudinales - céphalique: cavité amniotique mésoderme extraembryonnaire cavité amniotique intestin antérieur célome péricardique tube neural tube neural amnios chorde endoderme membr. oropharyngée chorde tube cardiaque (céphalique) endoderme cœlome péricardique membrane oropharyngée septum transverse tube cardiaque amnios septum transverse sac vitellin endoderme viscéral endoderme (ébauche du futur viscéral ou diaphragme) extraembryonnaire La courbure longitudinale céphalique amène l’aire cardiogène en position ventrale, et en arrière par rapport à la future bouche, et devient dorsale par rapport au célome péricardique. Elle détermine la formation de l’intestin primitif antérieur.  QUATRIEME SEMAINE 1. L'embryon prend une forme cylindrique a) courbures longitudinales - caudale: intestin postérieur (caudal) ectoderme mésoderme ectoderme pédicule amnios abdominal endoderme allantoïde endoderme allantoïde mésoderme membrane cloacale pédicule abdominal membrane cloacale mésoderme extraembryonnaire La courbure longitudinale caudale amène l’allantoïde en position ventrale, et en avant par rapport au futur anus. Formation de l’intestin primitif postérieur. intestin moyen amnios intestin postérieur intestin antérieur céphalique caudal cœur allantoïde membrane cloacale membrane oropharyngée cordon ombilical : ammnios, mésoderme extraembryo. som. + visc. + pédicule abdominal, avec l’allantoïde distal ( + vaisseaux) et sac (canal) vitellin  QUATRIEME SEMAINE 1. L'embryon prend une forme cylindrique b) courbure transversale mésoderme latéral : somatique splanchnique  QUATRIEME SEMAINE 1. L'embryon prend une forme cylindrique b) courbure transversale amnios cavité amniotique ectoderme tube neural mésoderme paraaxial chorde mésoderme intermédiaire cœlome intraembryonnaire (postérieur) = aortes dorsales mésoderme latéral somatique et splanchnique endoderme mésoderme extraembryonnaire splanchnique cœlome extraembryonnaire  COURBURE TRANSVERSALE (milieu et partie postérieure du corps) amnios amnios cavité amniotique cavité amniotique ectoderme ectoderme tube neural tube neural somite notochorde notochorde 1 aorte médiane 1 aorte médiane cavité péritonéale cavité péritonéale intestin moyen mésoderme somatopleure extraembr. somatique splanchnopleure cordon ombilical intestin postérieur canal vitellin sac vitellin mésentères au niveau de l'intestin moyen au niveau de l'intestin postérieur  COURBURE TRANSVERSALE (partie antérieure du corps) 20 jours 22 jours Intestin primitif gouttière antérieur neurale aortes dorsales tubes endoderme endocardiques du sac vitellin mésocarde cavité péricardique dorsal (en formation, dérivée du (en formation) cœlome intraembryonnaire antérieur)  cavité péricardique mésocarde (dérivée du cœlome dorsal intraembryonnaire antérieur) (dérivé du mésoderme latéral splanchnique) tube cardiaque (simple) devient ventral par rapport au tube digestif folding of the embryo movie  QUATRIEME SEMAINE 2. Le cordon ombilical est défini décidue lacune villosité choriale chorion villeux (du côté du placenta) cordon ombilical: amnios pédicule abdominal vaisseaux ombilicaux canal vitellin extrémité de l’allantoïs (=allantoïde) sac chorial chorion lisse (= cœlome extraembryonnaire) (côté opposé)  QUATRIEME SEMAINE 3. Le cœlome extraembryonnaire ( = cavité choriale) est progressivement oblitéré par croissance de la cavité amniotique et fusion du mésoderme extraembryonnaire - somatique de l'amnios - somatique du chorion amnios cœlome extraembryonnaire  utérus et membranes fœtales la cavité utérine est aussi progressivement oblitérée par croissance de la cavité amniotique pendant le 2è mois (l’effacement des cavités choriale et utérine est complet à la fin du 3è mois) cavité utérine cavité choriale cavité cavité amniotique amniotique (utérus avec embryon ; coupe sagittale)  QUATRIEME SEMAINE 4. Fermeture du tube neural le neuropore antérieur (rostral) se ferme vers le 24ème-26ème jour. neuropore le neuropore postérieur (caudal) antérieur se ferme vers le 26ème-28ème jour. neuropore postérieur neuropore antérieur neuropore postérieur  QUATRIEME SEMAINE 5. Fermeture de l'épithélium de revêtement - Face dorsale : à la fermeture du tube neural - Face ventrale : en conséquence des courbures longitudinales et transversales 6. Différenciation des somites - Sclérotome (en position médiane) formera le squelette axial (vertèbres + côtes) - Dermomyotome (latéral) formera la musculature axiale et le derme  Différenciation des somites vertèbres, côtes notochorde  Devenir de la notochorde Traçage des lignages cellulaires chez des souris transgéniques “Noto-Cre”: “système Cre / loxP” (cf. 1er cours). La notochorde, tissu inducteur le plus important de l’embryon, forme les noyaux pulpeux des disques intervertebraux.  QUATRIEME SEMAINE 7. Différenciation du mésoderme intermédiaire - Formera les appareils excréteurs (pronéphros, mésonéphros et finalement métanéphros ) - Formera également la partie somatique des gonades 3ème SEMAINE mésoderme intermédiaire  QUATRIEME SEMAINE 7. Mésoderme intermédiaire: début de la différenciation du mésonéphros néphrons non fonctionnels Pronéphros et canal pronéphrique néphrons fonctionnels 4è semaine : Mésonéphros -pronéphros canal mésonéphrique -mésonéphros cordon néphrogène blastème (mésoderme intermédiaire) métanéphrogène Métanéphros bourgeon urétéral les trois types successifs de reins mésonéphros: rein fonctionnel jusqu’à la fin du 3è mois  plan corporel à la fin de la 4è semaine (partie postérieure du corps) mésoderme extraembryonnaire cavité amniotique crêtes urogénitales les sclérotomes des somites entourent le tube neural et la (mésoderme intermédiaire) : notochorde, pour former les corps des vertèbres - cordon néphrogène (dorsal) tube neural - crête génitale notochorde nerf spinal (rachidien) splanchnopleure (endoderme + mésoderme les dermomyotomes des somites forment latéral splanchnique) : la musculature et le derme de la peau paroi du tube digestif aorte dorsale somatopleure (ectoderme + dérivés du mésentère dorsal mésoderme mésoderme latéral somatique) : latéral paroi corporelle, avec mésentère ventral splanchnique le derme des somites tube digestif cordon ombilical (coupe tangentielle, sans (ventral) passer par les vaisseaux ni le canal vitellin) cavité péritonéale (dérivée du cœlome amnios intraembryonnaire postérieur) reste du sac vitellin  heart development movie QUATRIEME SEMAINE up to the folding 8. Système cardiovasculaire De double, devient simple, par fusion, au moment de la courbure transversale Les tubes cardiaques cœlome intraembryonnaire forment devient cavité péricardique le coeur primitif Les aortes dorsales fusionnent en une aorte médiane (partie postérieure)  ASYMETRIE CARDIAQUE Première manifestation morphologique de l'asymétrie gauche / droite: la courbure cardiaque La courbure cardiaque débute au cours de la 4ème semaine Autres asymétries gauche-droite: poumons foie rate intestins asymétries «gauche-droite»  ANOMALIES DE L'ASYMETRIE GAUCHE – DROITE : SITUS INVERSUS HETEROTAXIE (malformation congénitale) - Situs solitus, disposition asymétrique normale des organes à l’intérieur du corps - Situs inversus, inversion complète (c.-à-d. placement des organes «en miroir») par rapport à l’axe de symétrie gauche – droite (1/10’000) - Hétérotaxie, mauvais placement des organes par rapport à l’axe de symétrie bilatérale : situs ambiguus ( = situs inversus partiel), dextrocardie, isomérisme (disposition symétrique, anormale)  situs inversus totalis situs inversus : dextrocardie rotation intestinale inversée foie à gauche estomac et rate à droite D G D G D/G D/G situs solitus situs inversus hétérotaxie (disposition (isomérisme) normale)  TROISIEME SEMAINE MECANISME DE L'ASYMETRIE GAUCHE - DROITE (vue dorsale) …où comment sait une cellule si elle se trouve à gauche ou à droite du nœud et la ligne primitive!?  MECANISME DE L'ASYMETRIE GAUCHE - DROITE Syndrome de Kartagener : mutations du gène de la dynéine - syndrome du “cil immobile” - fertilité diminuée (spermatozoïdes) - sensibilité aux infections bronchiques - hétérotaxie KIF3B – protéine de la superfamille de la kinésine (KIF) – protéine motrice (transport de molécules entre organelles via les microtubules) – impliquée dans la ciliogenèse – KIF3B exprimé dans neurones & autres tissus  Souris manquant KIF3B (“Kif3B KO”) – Asymétrie G-D au hasard – Malformations cardiaques et de la colonne vertébrale – Mortalité vers le milieu de la gestation Hétérozygotes (KIf3B+/-) → développement normal  MECANISME DE L'ASYMETRIE GAUCHE - DROITE Les cellules du nœud d’Hensen ont un cil chacune: - des kinocils (intérieur du nœud) - des stéréocils (immobiles, cellules en périphérie)  Résultat #1 Wild-type (KIF3B+/+) Mutant (KIF3B-/-) had had normal “short no cilia extending from single cilium on each basal body in nodal cells nodal cell”  Résultat #2 In wild-type Beads exhibited (KIF3B+/+) beads counterclockwise moved leftward across rotation around cilia the node  Résultat #3 Mutants (KIF3B-/-) – Movement resembled Brownian motion – Beads did not move a considerable distance across node – Direction of movement was random  Modèle pour l’établissement du plan Gauche-Droite KIF3B est nécessaire pour la formation des cils → produisent un courant dans le nœud Ceci entraine l’accumulation au côté gauche du nœud de facteurs sécrétés (Ca++, FGF…) Ce gradient déclenche une cascade de signalisation (=expression génique) asymétrique (côté gauche seulement) signalisation au calcium: Pkd2, un canal Ca2+, est présent sur les stéréocils des cellules en périphérie du nœud primitif  nœud (organisateur, ou organistaeur gauche-droite) (nœud) (mésoderme latéral gauche)  MECANISME DE L'ASYMETRIE GAUCHE - DROITE Les cascades d’expression génique sont différentes à gauche et à droite de la ligne primitive expression génique “asymétrique” Szenker-Ravi, E., Ott, T., Khatoo, M. et al. Nat Genet 54, 62–72 (2022). https://doi.org/10.1038/s41588-021-00970-4 reptiles, oiseaux et cétacés/artiodactyles (mammifères) : ont perdu les cils dans le nœud ! ces espèces ont aussi perdu 5 gènes fonctionnellement imbriqués dans un groupe transcriptionnel coordonné, un «opéron fonctionnel» pour la détermination gauche-droite (chez les cétartiodactyles ils sont devenus des pseudogènes) le gène CIROP est exprimé seulement pendant 2 heures dans le nœud !!!  ALTERATIONS DE L'ASYMETRIE GAUCHE - DROITE mère diabétique: hétérotaxie fréquente hyperglycémie chronique (inhibition de la voie de signalisation X X de Notch)  QUATRIEME SEMAINE 9. Le tube digestif donne, par évaginations et bourgeonnements membrane oropharyngée placode otique poches branchiales endodermiques placode optique système respiratoire (trachée, bronches) estomac cordon ombilical foie pancréas canal vitellin (dérivé du sac vitellin) vessie (dérivé de l’allantoïde) sinus uro-génital rectum membrane cloacale 10. Apparition des bourgeons des bras et des jambes ( 26ème-28ème jour) 11. Apparition des placodes otiques et optiques  QUATRIEME SEMAINE 10. Début du bourgeonnement des bras (dès 28è j.: des jambes aussi) B B J 4è sem. (34 paires de somites, 5mm) : 5è sem. (10mm) : bourgeons des bras bourgeons des bras et des jambes (palettes distales)  L'embryon dans le « sac chorial » célome extra-embryonnaire chorion cavité amniotique vésicule vitelline villosités choriales ( = cyto + syncytiotrophoblaste + mésoderme extraembryonnaire) du placenta cavité amniotique célome extraembryonnaire sac vitellin  Membranes fœtales caduque pariétale cavité utérine caduque chorion capsulaire villeux (fœtal) chorion lisse amnios fœtus placenta cordon omb. (cavité choriale) decidua (cavité utérine) (“caduque”) basale (cavité amniotique) (utérus avec embryon ; coupe sagittale)  DEUXIEME MOIS - acquisition de la forme humaine et croissance (morphogenèse) - formation et agencement des organes (organogenèse) début du développement des systèmes : génital, nerveux (profs. Nef et Altaba), cardivasculaire, digestif, urinaire, respiratoire, et dév. de la face et des membres ➔ «embryologie spéciale» Développement des membres ➔ prochain cours ! période fœtale (du 3ème au 9ème mois) : histogenèse (maturation des systèmes) et croissance LA FORME EXTERNE DU CORPS DE L’EMBRYON (1) PREMIERE SEMAINE : MASSE CELLULAIRE (“masse cellulaire interne”) DEUXIEME SEMAINE : DISQUE BILAMINAIRE TROISIEME SEMAINE : DISQUE TRILAMINAIRE (gastrulation) QUATRIEME SEMAINE : DISQUE trilaminaire allongé ➔➔ CYLINDRE (neurulation et somitogenèse) (plicatures) 1.8 mm 4 mm fin 3è sem. début 4è sem. fin 4è sem. (vues dorsales) (vue latérale) LA FORME EXTERNE DU CORPS DE L’EMBRYON (2) DEUXIEME MOIS : “hominisation” fin 5è sem. 6è sem. 7è sem. 8è sem.  DEUXIEME MOIS - morphogenèse externe : croissance en taille ; acquisition de la forme humaine 5x 5 semaines 8 semaines (6mm) (3cm)  DEUXIEME MOIS Croissance en taille : la longueur passe de 5-6mm à 30mm ( facteur 5 ! ) Acquisition de la forme humaine (4 sem.) (5 semaines) (7-8 sem.) (8 semaines) Morphologiquement (externe) il y a trois changements majeurs : disparition (par différenciation) des somites et de l’appendice caudal développement du visage formation des membres pendant le 2ème mois, les bourgeons de nombreuses structures (nez, yeux, oreilles, arcs branchiaux, et les membres) se forment les région a partir d’une crêtes de de l’ectoderme, Wolff épaissie, qui forme une sorte de bande latérale tout autour du corps de l’embryon territoires présomptifs de l’épiblaste Noeud et ligne primitive DEUXIEME MOIS (0.6 – 3 cm de longueur: x5 ) ~ 6 mm 5ème - 6ème semaines croissance de la région céphalique croissance des membres: le membre supérieur (antérieur) se différencie avant le membre inférieur (postérieur) développement de l'œil et de l'oreille externe DEUXIEME MOIS 7ème semaine développement des doigts: rayons digitaux et encoches entre les rayons digitaux anses intestinales extra-abdominales, dans le cordon ombilical = hernie ombilicale physiologique (jusqu'à 10ème semaine) développement de la face: fusion des massifs dérivés des arcs branchiaux DEUXIEME MOIS 8ème semaine ~ 30 mm doigts et orteils séparés queue disparaît yeux ouverts organes génitaux externes "masculins" et "féminins" identiques 26 jours Carnegie 12 (stade de 27 somites) neuropore rostral fermé 3 paires d’arcs branchiaux sont visibles placodes optiques et otiques apparentes bourgeon de la queue long et courbe fin de la 4ème semaine Carnegie 13 (~28 jours) les neuropores sont fermés 4 arcs branchiaux sont visibles le bourgeon du cœur est proéminent, avec oreillette et ventricule bien distincts bourgeons des bras 5ème semaine Carnegie 14 (~32 jours) croissance céphalique; bourgeonnements des membres postérieurs visibles développement de l’œil fin de la 6ème semaine Carnegie 17 (~42 jours) développement de l’oreille externe (bourrelets des pavillons auriculaires) dév. de la palette de la main, avec les rayons des doigts anses intestinales commencent a se former a l’extérieur du corps, a la base du cordon ombilical les somites ne sont plus distingables exterieurement  fin de la 7ème semaine (Carnegie 19) encoches entre les doigts de la main ; dév. de la palette des pieds, avec rayons des orteils développement de la face: fusions des massifs dérivés des arcs branchiaux conduit auditif et pavillon de l’oreille sont visibles ; développement du foie 8ème semaine Carnegie 21 orteils séparés la proéminence caudale (queue) persiste, mais en train de régresser les yeux sont ouverts et pigmentés  fin de la 8ème semaine Carnegie 23 (~56 jours) la queue disparaît complétement les organes génitaux externes restent indifférenciés  Période fœtale (semaines 9 à 38) Malgré sa courte durée, la période embryonnaire est fondamentale puisque l’embryon acquiert sa forme presque définitive (morphogenèse) et édifie ses principales ébauches organiques (organogenèse). Pendant la longue période fœtale qui suit, les organes ne subiront pratiquement plus que des phénomènes de maturation à l’échelle histologique (histogenèse).  Période fœtale (semaines 9 à 38) Croissance et différenciation des organes Maturation des systèmes croissance : facteur 10 !!!  PERIODE FŒTALE 1/4 TÊTE ( 2/3 !!! ) GASTRULA (disque trilaminaire) (3 semaines) la croissance des différentes parties du corps est allométrique résumé de la période embryonnaire