Polycopié Développement embryonnaire PDF

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE DJILALI LIABES DE SIDI BEL ABBES FACULTE DES SCIENCES DE LA NATURE ET DE LA VIE DEPARTEMENT DE BIOLOGIE...

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE DJILALI LIABES DE SIDI BEL ABBES FACULTE DES SCIENCES DE LA NATURE ET DE LA VIE DEPARTEMENT DE BIOLOGIE Polycopié COURS DE DEVELOPPEMENT EMBRYONNAIRE (EMBRYOLOGIE DESCRIPTIVE ET HUMAINE) Dr. Amina BENABBOU Polycopié Destiné aux Etudiants de Licence et Master de Filière Sciences Biologiques (Biologie et Physiologie Animale / Biologie et Physiologie de la Reproduction) 2020-2021  Liste des Figures Figure 01 : Rotations d’orientation et de symétrisation dans l’œuf d’Amphibien……… 7 Figure 02 : Segmentation de l’œuf d’Amphibien………………………………………… 8 Figure 03 : Gastrulation d’embryon d’Amphibien Urodèle…………………………….. 9 Figure 04 : Schémas des mécanismes d’intercalation radiaire et d’intercalation latérale…………………………………………………………………………………..... 11 Figure 05 : Neurulation d’embryon d’Amphibien……………………………………….. 12 Figure 06 : Neurulation d’embryon d’Amphibien……………………………………….. 13 Figure 07 : Segmentation et formation de la blastula chez l’embryon d’Oiseau………… 16 Figure 08 : Formation de l’hypoblaste…………………………………………………… 17 Figure 09 : Formation de l’épiblaste…………………………………………………….. 18 Figure 10 : Neurulation chez l’embryon d’oiseau……………………………………….. 20 Figure 11 : Embryon d’Oiseau de 33 heures en vue dorsale et en coupes sagittale et transversales……………………………………………………………………………… 21 Figure 12 : Coupe sagittale d’embryon de 96 heures avec ses annexes …………………. 22 Figure 13 : Œuf de la Drosophile………………………………………………………… 23 Figure 14 : Schémas de la segmentation de l’œuf de drosophile et formation du blastoderme………………………………………………………………………………. 24 Figure 15 : Formation du blastoderme cellulaire………………………………………… 24 Figure 16 : Coupe transversale d’une blastula…………………………………………… 25 Figure 17 : Carte simplifiée des territoires présomptifs de la blastula en vue latérale …… 25 Figure 18 : C- Coupe sagittale au début de la gastrulation ……………………………… 26 Figure 19 : D- Formation de l’ébauche de la partie antérieure du tube digestif vue en coupe sagittale. F - Extension en direction dorsale de la partie postérieure de la bandelette germinative…………………………………………………………………… 26 Figure 20 : Vue externe d’un embryon de 5 heures……………………………………… 27 Figure 21 : l’ébauche de la chaîne nerveuse ventrale s’est formée et la fermeture de l’intestin moyen est en cours d’achèvement……………………………………………… 28 Figure 22 : Vue externe d’un embryon de 10 heures, après rétraction de la partie retroussée postérieure de l’embryon…………………………………………………….. 30 Figure 23 : Sites de production des réserves exogènes …………………………………... 31 Figure 24 : Hétérogénécité de distribution des réserves ………………………………… 32 Figure 25 : représentation schématique des enveloppes primaires de l’œuf ……………. 33 Figure 26 : Composition de la zone pellucide……………………………………………. 34 Figure 27 : Représentation schématique des enveloppes secondaires de l’œuf………….. 36 Figure 28 : reproduction sexuée chez l’oursin…………………………………………… 37 Figure 29 : Schéma représentatif d’une coupe de testicule………………………………. 38 Figure 30 : Différence entre spermatozoïde capacité et non capacité……………………. 40 Figure 31 : Début de la fécondation ……………………………………………………… 41 Figure 32 : Représentation schématique classique des étapes de la réaction acrosomique.. 45 Figure 33 : représentation schématique du blastocyste et activité Na+/K+ATPase ……………………………………………………………………………………………. 46 Figure 34 : Compaction de la morula et polarité structurale et moléculaire…………….. 47 Figure 35 : Adhérence cellulaire au stade blastula………………………………………. 49 Figure 36 : Dissociation des cellules de la morula et leur réorganisation par affinité…… 50 Figure 37 : formation de la ligne primitive………………………………………………. 55 Figure 38 : La migration des cellules des crêtes neurales……………………………….. 56 Figure 39 : Devenir des feuillets embryonnaires…………………………………………. 56 Figure 40 : Différentes zones de l’extrémité céphalique…………………………………. 58 Figure 41 : schéma d’un embryon de 4 semaines de grossesse ressemblant à un shwingum………………………………………………………………………………… 59 Figure 42 : Schéma du plan d'organisation de la drosophile sauvage normale………….. 84  Table des Matières Liste des Figure Table des Matières Avant Propos I Intoduction II Partie1 : Embryologie Descriptive Chapitre 1 Caractères Principaux de Développement de quelques types Fondamentaux 1-1 Amphibiens 5 1-2 Oiseaux 15 1-3- Insectes 23 Chapitre 2 Eléments nécessaires au développement 2-1- Vitellogenèse 29 2-2- Hétérogénéité de la distribution des réserves 31 2-3- Les différentes enveloppes qui protègent le gamète 32 Partie 2 : Embryologie Humaine Chapitre 3 FECONDATION 3-1 Définition 36 3-2 Types de fécondation 36 3-3 Préparation des gamètes pour la fécondation 37 3-4 Déroulement de la fécondation 39 3-5 Modification de la structure de l’œuf après la fécondation 42 Chapitre 4 SEGMENTATION 4.1. Transformation de l’œuf en une structure pluricellulaire 44 4-2 Molécules intervenant dans la segmentation 44 4-3 Interactions et affinités cellulaires 45 4-4 Régulation de la segmentation 47 Chapitre 5  GASTRULATION 5-1 Positionnement des trois tissus primordiaux 49 5-2 Inductions primaire et secondaire 50 5-3 Molécules intervenant dans la migration cellulaire 52 5-4 Mouvements morphogénétiques 53 Chapitre 6 NEURULATION 6-1 Le neuro ectoderme et l'ectoderme 56 6-2 Le chordo mésoblaste 57 6-3 L'endoderme 59 Chapitre 7 ORGANOGENESE 7-1 Formation du Squelette et des Muscles 61 7-2 Formation du Systeme Nerveux 63 7-3 Formation de l’appareil Circulatoire 66 7-4 Formation de l’appareil Urinaire 68 7-5 Formation de la Face 70 Chapitre 8 PLACENTA 8-1 Introduction 73 8-2 Formation du placenta (de la quatrième semaine au quatrième mois) 76 8-3 Physiologie du Placenta 77 Chapitre 9 CONTRÔLE GÉNÉTIQUE DU DÉVELOPPEMENT 9-1 Introduction 81 9-2 Établissement de la polarité de l’ovocyte et son contrôle par des gènes 81 Régulateurs 9-3 Expression du plan de développement chez l’embryon de drosophile 82 9-4 Les gènes régulateurs dans le développement des vertébrés 87 Références Bibliographique 90  Avant-Propos Le présent polycopié est le support des cours détaillés du module de développement embryonnaire relatif au programme du ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique, destiné aux étudiants de licence en Sciences Biologiques et de Master en Biologie et Physiologie de la Reproduction. Le polycopié comprend deux parties. La première partie concerne l’embryologie descriptive dans le but d’offrir aux étudiants du premier cycle, les éléments descriptifs de base concernant l’embryogenèse d’un certain nombre d’espèces qui, pour des raisons variées, ont été choisies comme des archétypes pouvant rendre compte à la fois de certaines modalités spécifiques du taxon auquel ces espèces appartiennent et de caractéristiques particulières illustrant la diversité relativement restreinte des modes précoces de développement observés dans le règne animal. La deuxième partie élucide l’embryologie humaine, qui désigne le processus de développement de l'embryon humain depuis la fécondation jusqu'à la quatrième semaine de développement, et dont l’objectif est d’offrir aux étudiants du deuxième cycle un outil de travail leur permettant d’acquérir de façon claire un vocabulaire nouveau, imaginer des structures en trois dimensions évoluant dans le temps, réfléchir sur des concepts intégrant tous les champs disciplinaires biologiques. Cet ouvrage apportera à l’étudiant les bases nécessaires à sa formation car il expose uniquement des données descriptives, en écartant l’évocation des mécanismes sous-tendant les processus morphogénétiques observés. Ce travail qui fait l’objet des cours du module de développement embryonnaire est complété par de belles illustrations et animations présentées durant le cours. I  Introduction D estoutqleqtempsqle spectacle émouvant de la naissance d’un nouvel être a solliciter l’attention desqesprits. Pénétrer leqcheminement secret qui à partir d’un germe à peine visible, aboutitqà la réalisation d’un organisme semblable à ces parents, a longtempsqparu inaccessible. C’est seulement au début du XIXe siècle que cettecaspiration s’est concrétiséecsur le plan scientifique. L’embryologie, qui veut dire l’étude des transformations successives de l’œuf, estcune science jeune qui continue à se développer rapidementcgrâce à ses multiples applications biologiques etcmédicales. A ses débuts elle fut essentiellement descriptivecet comparative. Pour comprendre les mécanismes qui président à l’enchaînementcrigoureux des transformations successives des tissus et des organes, l’embryologiecs’engagera alors sur la voie expérimentale. L’ensemble descétapes qui permettent ainsi à un œuf fécondé d’aboutir à un être adulte susceptible de se reproduire constitue l’ontogenèse de l’organisme considéré. Les stades précoces du développement correspondent à l’embryogenèse, période durant laquelle on distingue classiquement, en sus de l’étape initiale de la fécondation, trois phases successives qui sont la segmentation (aussi appelée clivage), la gastrulation et l’organogenèse. Cette période fondamentale du développement se réalise dans un environnement protégé (à l’intérieur d’enveloppes pour les espèces ovipares, au sein de l’organisme maternel chez les espèces vivipares), et permet la mise en place chez le jeune organisme de structures morpho fonctionnelles suffisantes lui permettant d’accéder à une relative autonomie à partir de l’éclosion ou de la parturition. Chez un grand nombre d’espèces, la période qui suit le moment crucial de la naissance d’un nouvel individu, constitue le développement post-embryonnaire. Ce dernier peut s’effectuer soit de façon directe, (dans ce cas, le jeune acquiert progressivement les caractéristiques de l’état adulte par des processus de croissance), soit de façon indirecte, (selon cette modalité, le jeune être subit, lors de son développement, une période de crise profonde correspondant au phénomène de la métamorphose qui le fait passer d’un état larvaire à l’état adulte). Il est à noter que ces règles générales du développement peuvent présenter de nombreuses variantes selon les taxons ou espèces considérés. Ainsi chez les Mammifères II placentaires, peut-on distinguer des subdivisions supplémentaires, avec in utero, l’existence d’une phase embryonnaire proprement dite à laquelle fait suite une période fœtale se caractérisant essentiellement par des phénomènes de croissance, les principaux organes du jeune individu ayant été formés lors de la phase précédente. III  Partie 1 Embryologie Descriptive  Partie 1 : Embryologie Descriptive Chapitre 1 : Caractères Principaux de Développement de quelques types Fondamentaux 1-1 AMPHIBIENS Chez les amphibiens on distingue les Anoures = pas de queue  grenouille les Urodèles = avec une queue  salamandre les Apodes = absence de pattes 1-1-1 L’œuf d’Amphibien Il existe deux modèles d’études : Les amphibiens urodèles qui gardent leur nageoire caudale toute leur vie, Le xénope, qui connait une réduction de sa nageoire caudale. L’ouf est très volumineux (1,5mm), la fécondation et le développement se passent dans l’eau. Les ovocytes II sont entourés de plusieurs enveloppes protectrices :  Guangue gélatineuse commune  Guangue autour de chaque œuf : Coque  Chorion étroitement accolé à la membrane plasmique de l’ovocyte. L’œuf des amphibiens est de type hétérolicithe. Il possède un axe de symétrie qui passe par le pôle animal sous lequel se trouve le noyau en métaphase II, au sommet de l’hémisphère animal, et par le pôle végétatif, situé à l’opposé, au sommet de l’hémisphère végétatif Une pigmentation hétérogène peut être observée sur l’œuf. Une première tâche de maturation dépigmentée au pôle animal, correspondant au lieu d’expulsion du premier globule polaire (ainsi que celui du deuxième GP). À l’intérieur de l’œuf deux gradients opposés sont mis en évidence :  le gradient vitellin (plaquettes vitellines composées à plus de 80% de deux protéines: la lipovitelline et la phosvitine), croissant du pôle animal vers le pôle végétatif 5  Partie 1 : Embryologie Descriptive  Le gradient ribosomal (ribonucléoprotéique) croissant du pôle végétatif vers le pôle animal Le cytoplasme cortical est pigmenté sous la membrane plasmique au niveau de l’hémisphère animal dans lequel s’effectue l’impact du spermatozoïde au moment de la fécondation. (Foucrier et al., 2013) 1-1-2 Fécondation et rotations de l’œuf Le spermatozoïde pénètre dans la gangue en 5 à 10 min. La pénétration a lieu au niveau du pole animal de l’œuf vierge, on observe la formation d’une membrane de fécondation formée par une sécrétion des granules corticaux (lipidiques et protéiniques). On observe également l’expulsion d’un 2ème globule polaire car la mitose est déclenchée par l’entrée du spermatozoïde. Le noyau femelle haploïde ou pronucleus femelle se porte à la rencontre du noyau spermatique, pronucleus mâle, en une aire plus profonde du cytoplasme, le spermatozoïde entraîne du pigment dans le cytoplasme profond, formant la traînée spermatique. A) rotation d’orientation: Elle se produit dès les 10 mn qui suivent la rencontre avec les spermatozoïdes. Les ovocytes II n’ont pas d’orientation particulière. Au moment de la rencontre des deux gamètes, au niveau du pôle animal, il y a une réaction d’activation : exocytose de granules corticaux qui provoque la sortie d’eau et la membrane plasmique se décolle du chorion en formant l’espace périvitellin entre la membrane plasmique et la zone pellucide. L’ovocyte s’oriente alors suivant la gravité : l’hémisphère végétatif, riche en vitelline, est plus lourde et donc orienté vers le bas. C’est le premier critère de fécondation B) Rotation de symétrisation Elle s’effectue 30 mn après l’impact du spermatozoïde. Ce n’est pas une rotation de l’œuf, mais une rotation des pigments corticaux. Dans 60% des cas, la bascule pigmentaire se fait vers le point d’impact du spermatozoïde. En même temps, la 2ème division méiotique reprend et le 2ème globule polaire est expulsé Un déplacement de cytoplasme superficiel comprenant la couche pigmentaire s’effectue suivant un mouvement de bascule d’une ampleur d’environ 30 degrés, autour d’un axe passant par le centre de l’œuf, et orthogonal à un plan déterminé par l’axe PA-PV et la trainée spermatique. Le sens du déplacement est tel que le pigment descend vers le PV du côté correspondant au point de pénétration du spermatozoïde et remonte vers le P.A. du côté opposé. La zone de remontée a une forme de croissant de teinte grisâtre due à du pigment 6  Partie 1 : Embryologie Descriptive resté sur place, le croissant gris (ou croissant dépigmenté). Cette rotation de symétrisation constitue un 2ème critère de fécondation. (Foucrier et al., 2013) Figure 01 : Rotations d’orientation et de symétrisation dans l’œuf d’Amphibien. (www.biodeug.com/licence-12-bio-du-developpement-tp3-developpement-des- amphibiens/comment-page-1/#comment-18611) 1-1-3 SEGMENTATION Elle est totale et inégale, le développement s’effectue à l’intérieur de la membrane de fécondation jusqu’à éclosion. Elle varie avec les espèces, elle dure chez les amphibiens 48h à 18°C ; le premier plan de clivage passe par le pôle végétatif et le pôle animal, il est méridien, dans 50% des cas, il passe par le plan de symétrie bilatérale. Le 2ème, perpendiculaire au 1er est aussi méridien, le 3ème est latitudinal sus-équatorial (légèrement au dessus de l’équateur) à cause de la présence accrue des réserves vitellines au niveau du pôle végétatif. Elle donne naissance à deux types de blastomères: Les micromères: cellules de l’hémisphère animal, pauvres en vitelline et se segmente plus rapidement Les macromères: cellules de l’hémisphère végétatif riche en vitellus et se segmente plus difficilement Au terme de la segmentation on obtient une blastula dans lequel se creuse le blastocèle. (Traquit et Demongeot, 2003) 7  Partie 1 : Embryologie Descriptive Figure 02 : Segmentation de l’oeuf d’Amphibien (www.biodeug.com/licence-12-bio-du-developpement-tp3-developpement-des- amphibiens/comment-page-1/#comment-18611) 1-1-4 GASTRULATION C’est le début de la morphogenèse, elle dure 24h à 18°C et donne naissance à trois feuillets embryonnaires : endoderme, mésoderme et ectoderme. Se produit différents mouvements morphogénétiques : - Invagination : tout l’hémisphère végétatif rentre à l’intérieur de l’embryon - l’épibolie : recouvrement des cellules de l’hémisphère animal sur le pôle végétatif - L’élongation - La convergence : une série de cellules converge vers le blastopore - La divergence : une série de cellules à l’intérieur de l’embryon diverge (Foucrier et al., 2013) a- Initiation de la gastrulation : Au niveau de quelques macromère, certaines cellules s’invaginent (elles vont rentrer dans l’embryon), cette invagination se fait dans la région dorso-végétative à l’endroit où le croissant dépigmenté est le plus large. Une petite dépression se met en place : l’encoche blastoporale 8  Partie 1 : Embryologie Descriptive Cette encoche se présente d’abord sous la forme d’un sillon horizontal incurvé, la lèvre dorsale du blastopore qui évolue progressivement tandis que les tissus mésodermique et endodermique pénètrent dans la cavité de segmentation et forment une seconde cavité qui s’y emboîte, l’archentéron. La lèvre blastoporale s’incurve, se prolonge par les lèvres latérales, puis se referme en un cercle avec l’apparition de la lèvre ventrale du blastopore, entourant le bouchon vitellin constitué par des cellules endodermiques encore visibles à l’extérieur et dont le diamètre se réduit progressivement. Figure 03 : Gastrulation d’embryon d’Amphibien Urodèle. (www.biodeug.com/licence-12-bio-du-developpement-tp3-developpement-des- amphibiens/comment-page-1/#comment-18611) 9  Partie 1 : Embryologie Descriptive La formation et l’évolution du blastopore sont le résultat d’un mouvement combiné d’élongation et de recouvrement des tissus de l’hémisphère animal (épibolie) et de la disparition passive des cellules chargées en vitellus de l’hémisphère végétatif (embolie). Les mouvements de l’hémisphère végétatif provoquent une modification du centre de gravité, et un basculement de l’embryon sur la face ventrale. L’axe animal végétatif devient presque horizontal. (Foucrier et al., 2013) b- Interprétation des mouvements morphogénétiques lors de la gastrulation: Les tissus situés sous la limite de l’ectoderme vont passer à l’intérieur. Les mouvements sont complexes. On peut les décomposer comme suit Involution correspondant à un enroulement des tissus mésodermiques de la zone marginale situés au-dessus de la lèvre dorsale du blastopore. C’est au cours de ce mouvement que les cellules acquièrent un pouvoir de migration, la migration active des cellules mésodermiques sur le toit du blastocèle s’avérant un phénomène clé de la gastrulation chez les Urodèles. Convergence des tissus mésodermiques axiaux, des somites et des lames latérales vers les lèvres blastoporales dorsale et latérales où ils involuent. Extension et élongation : L’extension de l’ectoderme lui permet de recouvrir activement la totalité de l’embryon par épibolie. L’extension et l’élongation du mésoderme se poursuivent encore à l’intérieur, après l’involution des tissus de l’hémisphère animal et la mise en place de l’axe antéro-postérieur. Embolie (ou invagination) de la masse de l’endoderme. Celle-ci est progressivement recouverte par les tissus ectodermiques, il n’en restera transitoirement qu’une petite partie visible entourée par les lèvres blastoporales, le bouchon vitellin. Intercalation : Des mouvements des feuillets peuvent se produire grâce d’une part à l’augmentation de la population cellulaire et d’autre part à la réorganisation des relations cellulaires au sein d’un même feuillet par la voie des intercalations radiaires et des intercalations latérales. (Bejin et Chauvin, 2010) 10  Partie 1 : Embryologie Descriptive Figure 04 : Schémas des mécanismes d’intercalation radiaire et d’intercalation latérale. 1-1-5 NEURULATION C’est la première étape de l’organogenèse durant laquelle le tube neural se met en place. Extérieurement, on note un allongement dans le sens antéro-postérieur et un aplatissement de 1’embryon dans la région dorsale, marquant l’apparition de la plaque neurale en forme de raquette. Celle-ci se creuse en gouttière neurale, se referme d’abord au niveau médian puis sur toute la largeur du germe, formant ainsi le tube nerveux. 11  Partie 1 : Embryologie Descriptive Figure 05 : Neurulation d’embryon d’Amphibien (www.biodeug.com/licence-12-bio-du-developpement-tp3-developpement-des- amphibiens/comment-page-1/#comment-18611) Des épaississements latéro-dorsaux répétés au niveau du tronc sont la manifestation de la différenciation des somites. Des épaississements antérieurs et latéraux dans la région du cerveau marquent les ébauches des placodes sensorielles (cristallin, oreille interne) et des bourgeons branchiaux. (Foucrier et al., 2013) 12  Partie 1 : Embryologie Descriptive Figure 06 : Neurulation d’embryon d’Amphibien (http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/xenope1/Neurulation/Neuru.htm) a- Différenciation du neurectoderme L’ectoderme dorsal, en contact étroit avec le mésoderme, se différencie en neurectoderme sous l’influence inductrice de ce dernier (voir chap. 15). Les bords latéraux de l’aire aplatie de la plaque neurale forment les bourrelets médullaires. Leur partie la plus externe forme les crêtes neurales. La fusion des bourrelets dans le plan de symétrie de l’embryon isole un tube nerveux du restant de l’ectoderme. Celui-ci n’est plus alors constitué que par de l’épiderme qui recouvre la totalité de l’embryon et d’où s’isoleront plus tard des placodes sensorielles. Le tube nerveux est élargi vers l’avant en une vésicule céphalique, futur encéphale ; il est flanqué latéralement par les crêtes neurales. (Foucrier et al., 2013) 13  Partie 1 : Embryologie Descriptive b- Évolution du mésoderme et de l’endoderme Dans le mésoderme, les somites s’individualisent, leur nombre varie suivant l’espèce. Ce sont des masses de mésoderme paires, situées de part et d’autre de la corde qui est axiale. Ils forment une structure répétitive qui se différencie en arrière du niveau de la vésicule céphalique dans le sens antéro-postérieur. La corde s’isole en un cylindre de cellules turgescentes. Le mésoderme précordal s’étale sous la vésicule céphalique. Les lames latérales se creusent d’une cavité ou coelome qui est à l’origine de la cavité générale. Cette formation est dite par schizocoelie. Le feuillet externe est la somatopleure, le feuillet interne la splanchnopleure. Entre les lames latérales et les somites, des zones d’étranglement constituent les pièces intermédiaires qui s’isoleront des somites mais restent en communication avec la cavité coelomique. Comme les somites, elles se métamérisent et forment le gononéphrotome à l’origine de l’appareil uro-génital. L’endoderme achève son mouvement de fermeture dorsale permettant ainsi la formation du tube digestif. Ce feuillet se trouve au contact direct de l’ectoderme aux emplacements de la future bouche et du futur anus. (Heusser et Dupuy, 2008) 14  Partie 1 : Embryologie Descriptive 1-2 OISEAUX 1-2-1 Structure de l’œuf d’oiseau C’est un œuf télolécithe qui se caractérise par une accumulation tardive de réserves. La croissance de l’ovocyte se déroule lentement jusqu’à une semaine environ avant l’ovulation; dans une seconde phase qui dure 6 à 7 jours chez la poule, l’œuf passe de 0,2 à 16 grammes environ. Il se dépose un vitellus dont les éléments sont élaborés dans le foie. Le jour, un vitellus jaune se forme, plus riche en graisse et en pigment que le vitellus nocturne qui est blanc. La latebra est la masse centrale du vitellus anciennement formé, le col et le noyau de Pander marquent le chemin de migration de la cicatricule encore appelée disque germinatif vers la surface du cytoplasme pendant la croissance de l’oeuf. La cicatricule, de 3 mm de diamètre, marque le pôle animal de l’œuf ; constituée de cytoplasme sans réserves dans lequel se trouve le noyau, elle seule se segmentera. Une membrane vitelline constituant une membrane primaire entoure primitivement l’ovule. Puis, qu’il y ait eu fécondation ou non, celle-ci se produisant quand elle a lieu au niveau de la trompe de l’oviducte, des enveloppes dites secondaires vont se déposer lors du transit de l’œuf dans le tractus génital. Le blanc ou albumine se forme en trois heures dans une portion égale à la moitié de la longueur de l’oviducte (le magnum), puis la membrane coquillière se dépose dans l’isthme en une heure. Le blanc s’enrichit en eau dans l’utérus où son volume double ; la coquille se constitue en 22 heures. L’œuf d’Oiseau est composé d’eau, 65 %; de protéines, 12 %; de graisses, 10 %; de calcite, 10 % et divers, 2,5 %. La fécondation est interne et se fait dans la partie antérieure de l’oviducte, avant la sécrétion de l’albumen dans les 15 minutes qui suivent l’ovulation. Il y a polyspermie ; la pénétration du spermatozoïde provoque l’activation de l’œuf et la reprise de la 2ème division méiotique. Le développement embryonnaire commence durant le transit dans l’oviducte. La segmentation dure 24 heures puis, qui s’achève au moment de la ponte. Ce développement ne reprendra que si l’œuf est incubé à 38°C. (Heusser et Dupuy, 2008) 1-2-2 SEGMENTATION C’est une segmentation partielle qui n’intéresse que le disque germinatif (segmentation discoïdale). Son cytoplasme est dépourvu de réserves et contient le noyau de fécondation. Chez le poulet, la segmentation se produit dans l’oviducte et commence 5 heures après la fécondation pour s’achever au bout de 24 heures. La blastula comporte alors quelques dizaines de milliers de cellules. Les premiers blastomères, jusqu’au stade 16 cellules, n’ont pas de 15  Partie 1 : Embryologie Descriptive membrane plasmique inférieure (fig. 9.3A). Le blastodisque en segmentation ou blastoderme compte 8 blastomères centraux à limites nettes et 8 blastomères périphériques dont les limites avec le vitellus sont peu distinctes. Aux stades 32 et 64, les blastomères centraux acquièrent une limite inférieure. Plusieurs assises cellulaires se mettent en place par multiplication des cellules du disque central. Une cavité se creuse entre celles-ci et le vitellus sous-jacent formant le blastocèle primaire (fig. 9.3B). On distingue alors plusieurs régions dans le blastoderme. Au centre, l’aire pellucide avec les cellules au-dessus de la cavité de segmentation. À la périphérie, l’aire opaque comprend 3 zones : la zone de recouvrement, où les mitoses sont actives, avec des blastomères bien individualisés au contact du vitellus, le rempart germinatif qui est une zone profonde dont les blastomères sont individualisés, la zone de jonction qui est une assise sprofonde, sans limites nettes avec le vitellus et qui constitue le syncytium vitellin. (Foucrier et al., 2013) Figure 07 : Segmentation et formation de la blastula chez l’embryon d’Oiseau. (https://www.biodeug.com/licence-12-bio-du-developpement-tp4-developpement- des-oiseaux/) 1-2-3 GASTRULATION a- Mise en place de l’hypoblaste Un feuillet interne, l’entophylle ou hypoblaste, va doubler le feuillet externe, l’ectophylle ou épiblaste qui s’étend et s’amincit. Ces deux feuillets délimitent un blastocèle secondaire homologue du blastocèle des Amphibiens. 16  Partie 1 : Embryologie Descriptive Le mode de formation de l’hypoblaste est encore discuté. Il se produit une première migration en profondeur dans le blastocèle primaire, de petits groupes de cellules ou de cellules isolées provenant de l’aire pellucide, elle forme l’hypoblaste primaire. Elle est suivie d’une seconde migration plus importante, dans le sens postéro-antérieur, d’un feuillet de cellules issues de la partie postérieure de l’aire pellucide qui s’est épaissie Ce feuillet constitue l’hypoblaste secondaire qui rejoint et repousse les îlots de cellules de l’hypoblaste primaire pour former l’hypoblaste. La direction de cette dernière migration est déterminée par la rotation de l’œuf dans l’oviducte, la présence de l’hypoblaste détermine à son tour la migration des cellules du futur endo-mésoderme dans la moitié postérieure du disque embryonnaire (Foucrier et al., 2013) Figure 08 : Formation de l’hypoblaste (https://www.biodeug.com/licence-12-bio-du-developpement-tp4-developpement- des-oiseaux/) b- Formation de la ligne primitive La symétrisation de l’oeuf a lieu environ 5 heures avant la ponte et les territoires de l’endoderme se condensent à l’arrière du blastoderme. Dans les premières heures de l’incubation qui, chez la poule, dure 21 jours à 38 °C, il se forme, dans la zone marginale postérieure de l’aire pellucide, un épaississement qui progresse d’arrière en avant et se referme comme un éventail dont l’extrémité serait au centre du blastoderme, et les bras aux limites extrêmes du mésoderme présomptif. Cet épaississement résulte de la migration, vers l’arrière du disque embryonnaire, de certaines cellules dispersées dans l’épiblaste. Ces cellules dont la membrane contient un acide glycuronique sulfaté particulier seraient guidées (chimiotactisme) par une substance émise par l’hypoblaste et dont la concentration est maximale dans la zone 17  Partie 1 : Embryologie Descriptive marginale postérieure. Les cellules qui s’enfoncent alors sous l’épiblaste formeront l’endoderme et du mésoderme. Tandis que le blastoderme s’allonge dans le sens antéro- postérieur, cet épaississement en éventail s’allonge également et se referme en une ligne primitive avec un sillon médian, trace de l’immigration en profondeur des cellules du mésoderme ; elle est terminée par un renflement antérieur, le noeud de Hensen. Son développement est à son maximum après 18 heures d’incubation. Au fur et à mesure que la gastrulation se déroule, cette ligne régresse et le prolongement céphalique constitué par le mésoderme axial invaginé devient visible par transparence. (Richard et al., 2010) Figure 09 : Formation de l’épiblaste (https://www.biodeug.com/licence-12-bio-du-developpement-tp4-developpement- des-oiseaux/) 18  Partie 1 : Embryologie Descriptive 1-2-4 NEURULATION ET ORGANOGENESE a) Mouvements généraux des feuillets Les plis neuraux apparaissent après 20-21 heures d’incubation, de part et d’autre du neurectoderme, délimitant la plaque neurale et se rencontrent dans l’axe médian au niveau du cerveau moyen après 26 heures. La fermeture progresse vers l’avant, isolant le cerveau antérieur vers 30-33 heures. La fermeture du tube neural s’achève au niveau caudal après 44 heures d’incubation. L’embryon commence à se détacher de la masse de l’oeuf : la région antérieure se soulève au-dessus du blastoderme. Il se forme alors un repli céphalique ectodermique ventral qui entraîne la délimitation de l’intestin antérieur en repliant avec lui l’endoderme sous-jacent. Le même pincement délimitera plus tard l’intestin postérieur ; les deux ébauches se rencontrent au bout de 4 jours ; la communication entre le tube digestif et le vitellus sous-jacent est alors réduite à un simple tube, le pédicule vitellin. Les somites se différencient à partir de la 20e heure d’incubation, la métamérisation découpant le mésoderme somitique à raison d’1 paire par heure et demie environ d’incubation. Les pièces intermédiaires s’individualisent. Les lames latérales se rejoignent ventralement sous le pharynx en avant de la zone des somites. Des ébauches paires qui s’en détachent fusionnent pour former le tube cardiaque. Les lames latérales extra-embryonnaires s’insinuent dans l’aire opaque à la périphérie du blastoderme. C’est dans la paroi de leur splanchnopleure que se différencient les îlots sanguins avec les premières cellules sanguines. Ces îlots se ramifient et fusionnent en une aire vasculaire extra-embryonnaire. Les lames latérales extra-embryonnaires entreront dans la constitution des annexes embryonnaires. Le noeud de Hensen et la ligne primitive continuent de reculer et de se raccourcir en direction caudale, tandis que la gastrulation se poursuit. En dessous du nœud de Hansen tout est resté en place et tant qu’il n’est pas redescendu rien ne se passe (juste mise en place des trois feuillets et en très longue périphérie se forme les ilots sanguins = mésoderme le plus latéral). (Traquit et Demongeot, 2003) 19  Partie 1 : Embryologie Descriptive Figure 10 : Neurulation chez l’embryon d’oiseau (www.biodeug.com/licence-12-bio-du-developpement-tp4-developpement-des- oiseaux/ ) 20  Partie 1 : Embryologie Descriptive Figure 11 : Embryon d’Oiseau de 33 heures en vue dorsale et en coupes sagittale et transversales. (www.biodeug.com/licence-12-bio-du-developpement-tp4-developpement-des- oiseaux/) 1-2-5 ANNEXES EMBRYONNAIRES Ce sont des formations d’origine ectodermique, mésodermique et endodermique qui se développent hors du corps de l’embryon proprement dit, et qui assurent des fonctions de protection, d’absorption des réserves, de respiration, de stockage et d’élimination des déchets. 21  Partie 1 : Embryologie Descriptive Figure 12 : Coupe sagittale d’embryon de 96 heures avec ses annexes (www.biodeug.com/licence-12-bio-du-developpement-tp4-developpement-des- oiseaux/) Vers 20-24 heures d’incubation, le corps de l’embryon commence à se distinguer des tissus périphériques ; les plis antérieur, postérieur et latéraux le soulèvent et l’isolent de la masse vitelline. Pendant ce temps, les feuillets embryonnaires s’étendent hors du corps de l’embryon et vont contribuer à former les annexes : vésicule vitelline, amnios et allantoïde. Celles-ci s’individualisent tandis que l’isolement de l’embryon par rapport à la masse de l’œuf s’accentue rapidement. À 96 heures d’incubation, il n’est plus relié à la vésicule vitelline et à l’allantoïde que par les pédicules vitellins et allantoïdien. La cavité amniotique l’entoure alors complètement. Ces mêmes annexes vont se retrouver au cours de l’ontogenèse des Mammifères. 1-2-6 Destinée des annexes après l’éclosion L’amnios, l’allantoïde et la séreuse sont éliminés en même temps que la coquille. L’albumine a été totalement utilisée. Il reste 1/3 à 1/5 du jaune. Il se rétracte à l’intérieur de la cavité abdominale de l’embryon et se trouve incorporé à l’intestin moyen ; il sera utilisé dans les deux premières journées de la vie libre. (Traquit et Demongeot, 2003) 22  Partie 1 : Embryologie Descriptive 1-3- INSECTES 1- 3-1- SEGMENTATION ET FORMATION DU BLASTODERME A la fin de l’ovogenèse l’ovocyte est entouré par une membrane vitelline très faible plus une membrane épaisse le chorion fabriquée par les cellules folliculaires sur lequel se présente un trou appelé le micropyle qui est le seul point de passage des spermatozoïdes. Figure 13 : Œuf de la Drosophile Lors de la fécondation un pronucléus entre dans la cellule œuf. On observe rapidement après l’amphimixie (fusion des deux noyaux) les premières divisions nucléaires mais il n’y a pas de division cellulaire jusqu’au stade 256 noyaux dans le cytoplasme. Ces noyaux s’entoureront plus tard de cytoplasme pour devenir des énergides. (noyaux entourés d’un domaine cytoplasmique dépourvu de réserve et de membrane limitante). A 512 noyaux, ces noyaux migrent vers la membrane plasmique pour former un blastoderme syncytial. Dans la région postérieure se différencient les cellules polaires (futures cellules germinales) (Scarlet, 2006). 23  Partie 1 : Embryologie Descriptive Figure 14 : Schémas de la segmentation de l’œuf de drosophile et formation du blastoderme. (www.biodeug.com/licence-12-bio-du-developpement-tp2-developpement-de-la- drosophile/) Au 13eme cycle cellulaire on observe une segmentation réelle mais superficiel = blastoderme cellulaire. Figure 15 : Formation du blastoderme cellulaire 24  Partie 1 : Embryologie Descriptive Au 14eme cycle ces cellules deviennent mobiles et la gastrulation peut commencer. (Foucrier et al., 2013) 1- 3-2- GASTRULATION ET NEURULATION On constate un épaississement du blastoderme sui une face, sur lequel apparaît le bouton embryonnaire. Figure 16 : Coupe transversale d’une blastula (www.biodeug.com/licence-12-bio-du-developpement-tp2-developpement-de-la- drosophile/) De part et d’autre de cette zone médio-ventrale s’étendent, latéralement et dorso- latéralement, les territoires neurectodermiques. On trouve, en position antérieure et postérieure, des territoires ectodermiques et endodermiques qui participeront à la formation du futur tube digestif. Figure 17 : Carte simplifiée des territoires présomptifs de la blastula en vue latérale externe (www.biodeug.com/licence-12-bio-du-developpement-tp2-developpement-de-la- drosophile/) 25  Partie 1 : Embryologie Descriptive Les cellules mésodermiques s’invaginent le long d’un sillon ventral qui se referme, et forment une ébauche aplatie de mésoderme sous l’ectoderme ventral (Heusser and Dupuy, 2008) Figure 18 : C- Coupe sagittale au début de la gastrulation ; invagination de la partie postérieure du tube digestif. C’ - Détail d’une coupe transversale au même stade ; formation du sillon ventral par invagination de la bandelette mésodermique (www.biodeug.com/licence-12-bio-du-developpement-tp2-developpement-de-la- drosophile/) Une double invagination du blastoderme, d’abord à l’arrière puis à l’avant du sillon ventral, met en place les territoires endodermiques antérieur et postérieur de l’intestin moyen qui se rejoignent sous la forme de deux bandelettes ventrales. Figure 19 : D- Formation de l’ébauche de la partie antérieure du tube digestif vue en coupe sagittale. F - Extension en direction dorsale de la partie postérieure de la bandelette germinative (www.biodeug.com/licence-12-bio-du-developpement-tp2-developpement-de-la- drosophile/) 26  Partie 1 : Embryologie Descriptive L’extension de la bandelette germinative dans sa partie postérieure retrousse cette dernière en position dorsale. L’extrémité de cette région qui correspond aux futures structures abdominale et caudale, se trouve ainsi repliée au-dessus de la future région céphalo-thoracique Au cours de l’élongation dorsale de la bandelette germinative, la région de l’amnioséreuse se trouve refoulée ; elle ne formera, chez la drosophile, qu’une structure de jonction constituée par une mince couche cellulaire aplatie (Richard et al., 2010) Figure 20 : Vue externe d’un embryon de 5 heures. (www.biodeug.com/licence-12-bio-du-developpement-tp2-developpement-de-la- drosophile/) Des cellules neuroblastiques se détachent du feuillet neurectodermique ventral et migrent pour former deux bandelettes longitudinales qui sont à l’origine de la chaîne nerveuse ventrale. Par condensation, ces cellules forment une paire de ganglions par segment ; les ganglions de la région céphalique fusionnent ensuite en ganglions cérébroïdes. 27  Partie 1 : Embryologie Descriptive Figure 21 : l’ébauche de la chaîne nerveuse ventrale s’est formée et la fermeture de l’intestin moyen est en cours d’achèvement. (www.biodeug.com/licence-12-bio-du-developpement-tp2-developpement-de-la- drosophile/) L’embryon se contracte dans le sens antéro-postérieur, et le repli en position dorsale de la partie abdominale disparaît. La division du corps en segments ou métamères devient visible.(Scarlet, 2006) Figure 22 : Vue externe d’un embryon de 10 heures, après rétraction de la partie retroussée postérieure de l’embryon. (www.biodeug.com/licence-12-bio-du-developpement-tp2-developpement-de-la- drosophile/) 28  Partie 1 : Embryologie Descriptive CHAPITRE 2 : Eléments nécessaires au développement 2-1- Vitellogenèse La vitellogenèse correspond à la production par l’organisme maternel et au stockage au sein du cytoplasme ovocytaire de substances de réserve protéiques et lipidiques sous la forme de vitellus. Ce phénomène s’observe selon une importance variable chez les espèces ovipares. Elle se déroule en deux étapes, on distingue une phase de petit accroissement, dit également pré-vitellogénèse, elle s’étend de 2 à 3 ans selon les espèces. Une deuxième étape qui est la phase de croissance qui est la vitellogénèse, au cours de cette phase, l’ovocyte accumule des réserves qui lui permettront un développement autonome en dehors des voies génitales. La présence et le développement des réserves conditionnent le développement ultérieur de l’embryon. On distingue des réserves endogènes et des réserves exogènes. Les réserves endogènes sont élaborées au sein de l’ovocyte et les réserves exogènes prélevées chez la femelle puis accumulées dans l’ovocyte. a) Les réserves endogènes Au cours de la vitellogenèse , l’ovocyte accumule dans le cytoplasme des métabolites tels que : les acides aminés , glucides , phosphore, glutamine , glycogène ,organites (=organelles) , ribosomes , liposomes, lysosomes , granules pigmentaires , mitochondrie , réticulum endoplasmique , granules corticaux. L’ovocyte accumule aussi des protéines, telles que des protéines de structure, des enzymes des facteurs de transcription, des facteurs de croissance, et des acides nucléiques (ARNt, ARNr, ARNm). b) Les réserves exogènes Se confondent essentiellement avec ce que l’on appelle le vitellus, c’est la substance de réserve des ovocytes qui peut être de nature protéique, lipidique, ou glucidique. Il est assemblé dans l’ovocyte, mais ses précurseurs sont souvent synthétisés hors de l’ovaire. (Foucrier et al., 2013) 29  Partie 1 : Embryologie Descriptive Figure 23 : Sites de production des réserves exogènes (http://ressources.unisciel.fr/biodudev/co/grain_2_3.html) Ce vitellus est le résultat d’une adaptation évolutive chez l’amphibien qui permet à l’embryon de se développer en absence de ressources nutritives externes, jusqu’ au stade larvaire. Le vitellus s’accumule au cours de la vitellogenèse et représente 80% des réserves protéiques de la cellule, il est présent dans le cytoplasme sous forme d’agrégats, constitué de protéines et de lipides que l’on appelle plaquette vitelline. La charge en vitellus est l’un des éléments qui déterminent le futur mode de segmentation de l’œuf, selon les espèces l’ovocyte 2 a un diamètre de 1 à 2 millimètres , il 30  Partie 1 : Embryologie Descriptive contient 52% d’eau , 34.5% de protéines , 7.5% de lipides , 3% de glucides et 2% d’acides nucléiques. (Traquit et Demongeot, 2003) 2-2- Hétérogénéité de la distribution des réserves Les réserves endogènes et exogènes se distribuent de façon très hétérogène dans le cytoplasme. Il y aura un établissement de gradient de vitellus, et d’un gradient de ribonucléoprotéines. Ce gradient vitellin s’établit au cours de la vitellogenèse, on retrouve un gradient de vitellus minimal a un pôle de la cellule et maximal a l’autre. Il sera minimal au pôle dit hémisphère animal (PA) Il sera maximal au pôle dit hémisphère végétatif (PV) Figure 24 : Hétérogénécité de distribution des réserves (www.biodeug.com/licence-12-bio-du-developpement-tp3-developpement-des- amphibiens/) 31  Partie 1 : Embryologie Descriptive 2-3- Les différentes enveloppes qui protègent le gamète À part la membrane cytoplasmique qui délimite toute cellule, des enveloppes additionnelles entourent l'œuf de toutes les classes zoologiques, sauf certaines éponges et certains cœlentérés. Il existe deux catégories d'enveloppes : les enveloppes primaires se développent autour de l'œuf quand il est encore dans l'ovaire tandis que les enveloppes secondaires sont sécrétées par les tissus des voies génitales parcourues par l'oeuf après l'ovulation. a) enveloppes primaires La zone pellucide est sécrétée pas l'ovocyte durant l'ovogenèse. Il s'agit d'une épaisse membrane basale, riche en mucopolysaccharides (PAS+) et en protéines fibreuses. Chez les groupes sous-mammaliens, l'on ne parle pas de zone pellucide mais de membrane ou enveloppe vitelline. Figure 25 : représentation schématique des enveloppes primaires de l’œuf (www.mapageweb.umontreal.ca/cabanat/bio2460/Gametogenese.html) Elle comprend quatre glycoprotéines : ZP1, ZP2, ZP3 et ZPB, avec les gènes de même nom. Le rôle de la ZP1 est de lier les filaments de ZP3 et ZP2 pour former la zone pellucide. Elle est dégradée lors de la réaction corticale. Elle se fixe également sur l'acrosome du spermatozoïde, jouant ainsi un rôle dans la fertilisation. Les protéines ZP2 et ZP3 alternent pour constituer des filaments (hétéropolymères liés par des liaisons covalentes) reliés entre eux par la protéine ZP1 (dimères associés). ZP1, riche en cystéine, établit des ponts disulfures au sein du dimère et avec les hétéropolymères. 32  Partie 1 : Embryologie Descriptive La protéine ZP3 (400 aa) est le récepteur du spermatozoïde qui permet sa fixation à la zone pellucide. (Wassarman,1990) Figure 26 : Composition de la zone pellucide (www.vetopsy.fr) Les cellules folliculaires retenues autour de l'ovocyte et de sa zone pellucide (ou enveloppe vitelline) à l'ovulation ne font pas partie de l'enveloppe primaire. Elles seront détachées au fur et à mesure que l'œuf parcourt l'oviducte. b) enveloppes secondaires Sécrétées par les cellules de la paroi de l'oviducte, les enveloppes secondaires sont déposées à la surface de l'oeuf. Chez les mammifères, une substance gélatineuse qui a la propriété d'absorber l'eau entoure la corona radiata. Chez les reptiles et les oiseaux, une couche fibreuse est ajoutée à l'enveloppe vitelline dès que l'œuf atteint l'oviducte. Elle est considérée comme faisant partie de l'enveloppe vitelline. Dans les trois heures suivantes, l'albumen (blanc de l'œuf) est déposé autour. Entourant l'albumen, les deux membranes coquillères, interne et externe, se composent de kératine. Finalement, la coquille de carbonate de calcium délimite l'œuf entier. Chez les amphibiens, les poissons et les invertébrés aquatiques, une gelée, ayant aussi la propension de retenir l'eau, permet aux œufs de s'agglutiner, d'adhérer aux plantes aquatiques ou flottantes, aux roches, etc.+ (Bejin and Chauvin, 2010) 33  Partie 1 : Embryologie Descriptive Figure 27 : Représentation schématique des enveloppes secondaires de l’oeuf www.mapageweb.umontreal.ca/cabanat/bio2460/Gametogenese.html 34  Partie 2 Embryologie Humaine 35  Partie 2 : Embryologie Humaine CHAPITRE 3 : LA FECONDATION 3-1 Définition La fécondation est le processus de fusion de deux cellules sexuées (gamètes), elle réalise deux objectifs distincts: la sexualité c.-à-d. combinaison des gènes des deux parents et la reproduction création de nouveaux organismes. 3-2 Types de fécondation 3-2-1 Fécondation naturelle a- Fécondation externe les gamètes sont émis dans le milieu extérieur (dans l'eau ), Il n'y a pas d'accouplement, les gamètes libérés se rencontrent hasardement dans l’eau où s’uniront. La fécondation externe est trouvée généralement chez les espèces vivant en milieu aquatique.(oursins, amphibiens…) Figure 28 : reproduction sexuée chez l’oursin (www.coursdesvt.over-blog.fr/article-chapitre-6-la-reproduction-sexuee-95780463.html) 36  Partie 2 : Embryologie Humaine b- Fécondation interne Le sperme mâle est émis dans les voies génitales de la femelle, où les spermatozoïdes rencontreront les ovocytes suit à l’accouplement. Elle est trouvée généralement chez les espèces vivant en milieu terrestre (mammifères, oiseaux, reptiles…) 3-2-2 Fécondation artificielle On appelle une fécondation in vivo, une fécondation naturelle. Par contre la fécondation in-vitro (artificielle) est réalisée hors de l'organisme maternel. En 1978, Louise Brown est le premier bébé obtenu par fécondation in vitro, 3-3 Préparation des gamètes pour la fécondation 3-3-1 Maturation des spermatozoïdes Les spermatozoïdes acquièrent leur mobilité et leur pouvoir fécondant dans le canal épididymaire. De l’épididyme se détachent deux canaux déférents: droit et gauche. Après les deux vésicules séminales, les deux canaux éjaculateurs et la prostate, ensuite ils débouchent dans l’urètre. (Lin et al., 2013) a) Maturation épididymaire Figure 29 : Schéma représentatif d’une coupe de testicule (https://pt.slideshare.net/larajakson/planches-en-couleurs- embryo/4?smtNoRedir=1) 37  Partie 2 : Embryologie Humaine Elle s’effectue dans les voies génitales mâles:  Les spz Acquièrent leur mobilité (modification de La mb des spz et enrichissement en cholestérol) dans un liquide riche en ATP, AMPc, Mg2+  Avoir des protéines reconnaissantes de gamète femelle (qui s’expriment après capacitation), ces sites de reconnaissance sont revêtus en chaines glucidiques dans le liquide séminal pour les protéger.  renforcement du noyau de spz par l’ajout de protamine (ponts disulfures) b) Capacitation C’est une maturation dans les voies génitales femelles :  les sécrétions du tractus génital permettent de laver le liquide séminal.  au niveau de la mb du spz et de la mb externe de l’acrosome il y’aura une mobilité des protéines membranaires. (avant tète et segment équatorial)  dans certaines zones membranaires du spz il y’aura diminution du cholestérol (déstabil. Mbrn.)  Augmentation de la mobilité des spz 50µm/s (suite à l’augmentation de la flexibilité de flagelle et la pièce intermédiaire) (Santi et al., 2010). Figure 30 : Différence entre spermatozoïde capacité et non capacité (https://pt.slideshare.net/larajakson/planches-en-couleurs- embryo/4?smtNoRedir=1) 38  Partie 2 : Embryologie Humaine 3-3-2 Maturation ovocytaire  formation à partir de follicule primordial  follicule primaire,  follicule secondaire,  follicule tertiaire  et follicule mûr «follicule de Graaf». (Folliculogénèse)  Expulsion du 1er globule polaire 3 à 6 h avant l’ovulation.  Noyau bloqué en métaphase II  Formation de granules corticaux à partir de l’App. Golgi  Accroissement ovocytaire et accumulation des réserves (il s’agit de réserves fonctionnelles, informationnelles (ARN), énergétiques, protéiques (vitellus) …). Ovulation Des enzymes (collagénases et enzymes lysosomiales) sécrétées par l’épithélium ovarien et la granulosa attaqueront la paroi folliculaire, l’acide hyalauronique sécrété par la corona radiata dissocie les cellules du cumulus oophorus avec l’action des muscles de la thèque expulsent l’ovule. 3-4 Déroulement de la fécondation 3-4-1 Trajet des spermatozoïdes  Après éjaculation, 3 ml de sperme environ est émis dans le vagin. Seuls les éléments mobiles pénètrent dans la glaire cervicale du col utérin  Dans le col utérin, la production de la glaire cervicale est maximale au moment de l'ovulation. Elle ne laisse passer les spermatozoïdes que pendant la phase d'ovulation c'est-à-dire 2 jours avant et 1 jour après.  Parmi les 300 millions de spermatozoïdes déposés dans la cavité vaginale, à peine 2 millions parviennent dans la cavité utérine grâce à leurs propres mouvements, les contractions du col utérin aideront par la suite le mouvement des autres spz.  Les autres spermatozoïdes sont éliminés soit par le pH acide du vagin, soit par les mailles de la glaire cervicale.  Au cours du transit utéro-tubaire, les spermatozoïdes sont aidés dans leurs déplacements par un courant liquidien créé par les mouvements des cils et les contractions de la paroi utérine et des trompes; (Dean, 2004) 39  Partie 2 : Embryologie Humaine  Leur nombre diminue encore, car un bon nombre est digéré par les cellules phagocytaires.  Dans le tiers externe de l’oviducte, une dizaine de spermatozoïdes est retenue autour de l’ovocyte II, bloqué en métaphase II. la durée du trajet des spermatozoïdes, de la cavité vaginale jusqu’au tiers externe de l’oviducte, est de 30 minutes en moyenne.  Dans l’appareil génital féminin, la durée de vie des spermatozoïdes est de 48 heures, quant à celle de l’ovocyte II est de 24 heures en moyenne dont la fertilité diminue à partir de la 7ème heure qui suit l’ovulation. 3-4-2 Rencontre des deux gamètes a) Attraction des spermatozoïdes vers l’œuf les spz sont attirés vers les œufs de la même espèce par chimiotactisme (substance chimique secrétée par l’œuf.) c’est le cas des : Cnidaires, Mollusques, Echinodermes… chez les mammifères d’après (Scott et Gilbert 2003) le chimiotactisme est encore discuté. b) Reconnaissance réciproque des gamètes et fixation du spz à la zone pellucide le spz capacité dont l’acrosome est intact se fixe spécifiquement en premier lieu aux protéines ZP3 de la zone pellucide grâce à des molécules de sa mb spermatique, c’est la reconnaissance des 2 gamètes. Figure 31 : Début de la fécondation (https://pt.slideshare.net/larajakson/planches-en-couleurs- embryo/4?smtNoRedir=1) 40  Partie 2 : Embryologie Humaine c) Réaction Acrosomiale Après fixation primaire (reconnaissance), la vésiculisation de la membrane du spermatozoïde et la membrane externe de l’acrosome provoque la réaction acrosomiale, qui consiste en une ouverture de l’acrosome dont il y’aura libération du contenu acrosomial (principalement 3 enzymes) Les hyaluronidases : elles détruisent le ciment intercellulaire du cumulus oophorus et celui de la corona radiata ; La C.P.E. (Corona Penetrating Enzym) : elle dissout les cellule de la corona radiata ; L’acrosine: elle dépolymérise les glycoprotéines (ZP1), responsables de la consolidation de la zone pellucide. Après fixation primaire (avec ZP3) au cours de la réaction acrosomique, la mb interne de l’acrosome en contact avec la zone pellucide implique la ZP2 pour une fixation secondaire. La traversée de la zone pellucide du spz jusqu’au espace périvitellin est assurée par la lyse des enzymes et la propulsion flagellaire. (Dean, 2004; Gupta and Bhandari, 2011) Figure 32 : Représentation schématique classique des étapes de la réaction acrosomique. (https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/ef/Acrosome_reaction_diagram_fr.s vg) 41  Partie 2 : Embryologie Humaine d) Fusion des membranes le spz arrive tangentiellement à la surface de l’ovocyte il y a alors fusion de la mb de l’ovocyte avec la mb du segment équatorial du spz. (mammifère) 3-5 Modification de la structure de l’œuf après la fécondation 3-5-1 Blocage de la polyspermie Par exocytose, les granules corticaux de l’ovocyte II rejettent leurs produits de sécrétions dans l’espace périvitellin, compris entre la zone pellucide et la membrane plasmique de l’ovocyte II, pour former la membrane de fécondation, qui intervient dans la destruction des sites récepteurs des spermatozoïdes et le blocage de la polyspermie (pénétration d’autres spz) les granules corticaux contiennent des enzymes qui modifient la structure de la zone pellucide ex: ZP3, ZP2 (mammifères) Chez l’oursin les granules corticaux contiennent : ca++, enzymes, mucopolysaccharides sulfatés, hyaline…), une enzyme modifie spécifiquement le récepteur de la bindine, la hyaline forme une couche autour de l’œuf. 3-5-2 Réactivité de la cellule- œuf a)- les signaux calcium Des pulsations périodiques d’influx de calcium à partir des réservoirs de R. endoplasmique cellulaire sont marquées lors de la pénétration du spz. (durée de qlq dizaines de sec chez l’homme). cette mobilisation de ca++ intracellulaire contrôle l’exocytose des granules corticaux et le démarrage de devlp. De la cellule. (augmentation du pH). 42  Partie 2 : Embryologie Humaine cette dynamique de Ca++ assure avec des calciprotéines  métabolisme + reprise de méiose + initiation de réplication ADN + déploiement de développement cellulaire. b)- La reprise de la méiose au moment de la fécondation  méiose bloquée au métaphase II. Ce blocage est dû aux facteurs cytoplasmiques ovocytaires qui sont inactivés par l’apport de Ca++. c)- Reprise du métabolisme Marqué en particuliers par une augmentation de synthèse et de la consommation de l’oxygène de la cellule-œuf. (Baba et al., 2002). 43  Partie 2 : Embryologie Humaine CHAPITRE 4 : SEGMENTATION 4.1. Transformation de l’œuf en une structure pluricellulaire La segmentation a lieu au cours de la migration tubaire, c'est-à-dire du transit du cellule- œuf depuis l'ampoule tubaire, siège de la fécondation, jusqu'à la cavité utérine, où s'effectuera la nidation. Cette période, dite pré-implantatoire, correspond exactement à la 1ère semaine du développement. Elle consiste en une série de divisions mitotiques morcelant l'œuf en cellules de plus en plus petites appelées blastomères, ce qui aboutit à la formation d'un blastocyste, dans lequel les cellules à l’origine du futur placenta se distinguent déjà des cellules embryonnaires. 4-1-1 Formation de la morula Les premières divisions donnent des blastomères (d'abord 2, puis 4, etc.) de forme sphérique et de taille identique, dont la surface, comme celle de l'œuf, est hérissée de microvillosités. A partir d’une douzaine de blastomères la cellule-œuf prend la forme d'une petite mûre, appelée morula, dans laquelle les cellules sont seulement juxtaposées, indépendantes les unes des autres (la rupture de la zone pellucide les disperserait). Sa taille est identique à celle de l'œuf (110 μm environ). 4-1-2 Cavitation de la morula : apparition du blastocyste Dès que la morula a une trentaine de blastomères, il apparaît des lacunes intercellulaires, qui fusionnent ensuite en une cavité unique de plus en plus volumineuse. Le contenu de cette cavité provient de l'extérieur, grâce à l'activité Na-K ATPase dont sont dotés les micromères et qui entraîne un courant d'ions Na+ et donc un flux liquidien, par action osmotique vers cette cavité. La cellule-œuf devient alors un blastocyste (ou blastula), avec une couche périphérique de cellules aplaties formant le trophoblaste ou trophectoderme, la cavité blastocystique ou blastocèle, et un groupe de cellules sphériques appendu au trophoblaste, 44  Partie 2 : Embryologie Humaine formant l'embryoblaste ou bouton embryonnaire (encore appelé masse cellulaire interne). (Foucrier et al., 2013) Figure 33 : représentation schématique du blastocyste et activité Na+/K+ATPase (www.chups.jussieu.fr/polys/biodudeveloppement/chapitre3.pdf) A la fin de la segmentation le blastocyste subit une expansion de sa cavité qui amène son diamètre à 200 μm. La zone pellucide distendue se rompt alors sous l'influence d’une protéase, la strypsine, sécrétée par le trophoblaste. Il apparaît un orifice par lequel le blastocyste sort en se déformant. Cette phase est indispensable, car la persistance de la zone pellucide empêcherait la prise de contact entre le blastocyste et la muqueuse utérine lors de la nidation. 4-2 Molécules intervenant dans la segmentation 4-2-1 Compaction de la morula Lorsqu'il y a une vingtaine de blastomères, ceux-ci deviennent solidaires et leur forme sphérique disparait. Cette compaction met en jeu des protéines membranaires impliquées dans les modifications de la forme cellulaire et dans l'adhérence intercellulaire : ce sont les protéines de la famille des CAM (Cell Adhesion Molecules) : l'ankirine, la vinculine, la foldine, la connexine et surtout une E-cadhérine appelée uvomoruline. (Traquit et Demongeot, 2003) 45  Partie 2 : Embryologie Humaine Figure 34 : Compaction de la morula et polarité structurale et moléculaire. (www.chups.jussieu.fr/polys/biodudeveloppement/chapitre3.pdf) A mesure que les cellules se divisent, on distingue deux régions différentes eu égard aux contacts cellulaires. Dans l'hémisphère animal, les cellules de petite taille (micromères) restent jointives et fortement adhérentes, grâce à des jonctions cellulaires. L'espace entre deux cellules contiguës mesure habituellement 15 à 40 nanomètres. Des jonctions vont permettre de renforcer la cohésion entre les cellules. Ce sont :  Les jonctions serrées ou tight junctions qui assurent la cohésion des cellules épithéliales et l'étanchéité aux molécules, même de petite taille.  Les jonctions d'ancrage (anchoring junctions) qui attachent les cellules entre elles ou à la matrice extracellulaire par le cytosquelette. Par exemple, les desmosomes avec les protéines desmogléines et desmocolines.  Quant aux hémidesmosomes formés par les intégrines, ils sont impliqués dans les interactions cellule-matrice, notamment dans le cas des membranes basales  Enfin ce sont également, les jonctions communicantes ou Gap junctions qui mettent en communication deux cellules adjacentes. Les cellules ainsi connectées peuvent s'échanger des molécules de petite taille (10000 Da) et des ions. Toutes ses structures se mettent progressivement en place dès le début de l'embryogenèse, notamment dès le début de la période de clivage. (Traquit et Demongeot, 2003) 46  Partie 2 : Embryologie Humaine Figure 35 : Adhérence cellulaire au stade blastula (http://ressources.unisciel.fr/biodudev/co/grain_5_3_2.html) 4-3 Interactions et affinités cellulaires Au cours de l'embryogenèse, les tissus se reconnaissent ou s'excluent. Ces comportements cellulaires sont associés à des propriétés de la membrane cellulaire et à des différences d'adhesion. Dans les années 50, il a été possible à Holtfetter de démontrer la reconnaissance cellulaire en recombinant des tissus embryonnaires chez les amphibiens à partir du stade blastula. Dans un premier temps, Holtfreter, dissocie les tissus à l'aide de milieux de culture dépourvus de calcium et de magnésium. En quelques 20 à 30 minutes les cellules se séparent et roulent sur le fond de la boîte de Pétri. Dans un deuxième temps, il prend des cellules dissociées provenant de tissus embryonnaires différents et les mélange dans une autre boîte de Pétri avec du milieu contenant du calcium et du magnésium. Il effectue ainsi un grand nombre de recombinaisons parmi lesquelles on retiendra : épiderme + mésoderme, mésoderme + endoderme, épiderme + mésoderme + endoderme. 47  Partie 2 : Embryologie Humaine Dans tous les cas, les cellules se reconnaissent en fonction de leur origine. Au cours de la réassociation, on observe les cellules se regrouper par affinité. Puis les tissus qui se reforment, se ségrègent et s'organisent dans une configuration spatiale conforme à leur disposition dans l'organisme. Par exemple, dans le premier cas, les cellules du mésoderme se regroupent, se différencient en vésicules dans lesquelles on peut reconnaître des cellules de type sanguin, quelques cellules musculaires sont formées, alors que les cellules de l'épiderme forment un épithélium cilié qui recouvre l'ensemble, semblable à de l'épiderme embryonnaire. Il en va de même lors de la recombinaison entre cellules mésodermiques et endodermiques où la nature épithéliale de l'endoderme la force à entamer les différenciations mésodermiques. Enfin, si l'on mélange l'épiderme, le mésoderme et l'endoderme, on assiste au regroupement qualitatif des cellules. Les tissus s'organisent alors conformément à leur disposition relative. L'épiderme entoure l'ensemble formé par le mésoderme et l'endoderme interne. Ainsi l'ordre des tissus embryonnaires est respecté, l'épiderme externe, l'endoderme interne et le mésoderme en position intermédiaire. (Townes and Holtfreter, 1955) 48  Partie 2 : Embryologie Humaine Figure 36 : Dissociation des cellules de la morula et leur réorganisation par affinité selon (Townes and Holtfreter, 1955) 4-4 Régulation de la segmentation Le rythme des premières divisions est d'une vingtaine d'heures puis il se raccourcit pour passer à une quinzaine d'heures. Elles sont théoriquement synchrones au début de la segmentation, mais il n’est pas rare d’observer des stades fugaces à 3, 5, 6 ou 7 cellules. A partir du stade morula avancé il n'y a plus de synchronisme, les micromères et les cellules trophoblastiques qui en dérivent se divisant plus vite que les macromères et les cellules de l'embryoblaste. L’apoptose touche aussi certaines cellules et ce d’autant plus que la segmentation avance. Les premiers cycles cellulaires de la segmentation diffèrent de ceux des cellules somatiques ultérieures, ils sont biphasiques, avec seulement une phase S et une phase M. Ils sont régulés par une protéine ubiquitaire, le MPF (Mitosis Promoting Factor), active pendant la phase M et inactive pendant la phase S. Ce MPF comporte 2 sous-unités. La plus petite est une protéine kinase (kinase cdc2) qui a comme cible l'histone Hl (intervenant dans la condensation des chromosomes), les laminines de l'enveloppe nucléaire (rupture de cette enveloppe) et la myosine cytoplasmique (ATPase engagée dans le fonctionnement des filaments d'actine du cytosquelette). La plus grosse sous-unité est une cycline, dont la concentration oscille périodiquement : elle s'accumule pendant la phase S et est dégradée pendant la phase M ; c'est elle qui rend active la petite sous-unité. (Scarlet, 2006) 49  Partie 2 : Embryologie Humaine CHAPITRE 5 : GASTRULATION 5-1 Positionnement des trois tissus primordiaux La 3ème semaine du développement embryonnaire est marquée par 2 évènements majeurs : - La gastrulation proprement dite qui aboutit à la formation d’un embryon tridermique; - Le début de la formation du placenta, à partir du trophoblaste. De plus, pendant cette 3ème semaine sera mise en place l’allantoïde, une autre annexe embryonnaire, et certaines ébauches d’organes commenceront à apparaître. La gastrulation correspond à la mise en place des 3 feuillets embryonnaires primordiaux. Elle est marquée par une détermination cellulaire bien définie et des mouvements morphogénétiques importants. Plusieurs modifications morphologiques sont visibles sur la face supérieure du disque embryonnaire, dont la taille augmente progressivement et qui prend une forme de poire, avec une extrémité crâniale élargie. (Richard et al., 2010) Figure 37 : formation de la ligne primitive 50  Partie 2 : Embryologie Humaine 5-1-1 Les évènements apparents de la gastrulation a. Formation de la ligne primitive C’est un épaississement superficiel du grand axe du disque, qui apparaît au 15ème jour à la partie postérieure, donc du côté du pédicule embryonnaire. Il s'allonge vers l'avant et au 18ème jour il occupe la moitié postérieure de cet axe. Il est parcouru par un discret sillon qui s’évase à son extrémité antérieure en une dépression plus nette creusée dans une nodosité appelée noeud de Hensen. La ligne primitive paraît ensuite se raccourcir, mais c'est en fait le disque embryonnaire qui s'allonge vers l'avant ; et elle disparaît au début de la 4ème semaine. (Foucrier et al., 2013) b. Formation du prolongement céphalique C'est une ligne dense, interne, donc visible par transparence à travers l’épiblaste, qui prolonge vers l'avant la ligne primitive. Il apparaît le 17ème jour et va s’allonger jusqu'à la fin de la 3ème semaine, atteignant l'extrémité antérieure du grand axe du disque embryonnaire. Des coupes transversales et sagittales permettent de comprendre les mouvements morphogénétiques de la gastrulation. 5-1-2 Formation des 3 feuillets La ligne primitive correspond à une accumulation de cellules de l’épiblaste latéral qui prolifèrent et convergent vers le grand axe du disque ; elle est parcourue par une fissure virtuelle, mais bien visible au niveau du noeud de Hensen, par laquelle basculent les cellules, pour passer sous l’épiblaste. Les premières cellules à effectuer ce mouvement, au 15ème jour atteignent l'hypoblaste, dont elles prennent la place pour constituer un nouveau feuillet discoïdal appelé entoblaste. (Bejin and Chauvin, 2010) Les cellules suivantes, à partir du 16ème jour, s’interposent entre l’épiblaste et l’entoblaste pour constituer un feuillet appelé mésoblaste. Celui-ci a deux composantes, le mésoblaste latéral et le mésoblaste axial ou chordal. Le premier provient des cellules qui sont passées par la ligne primitive et qui en divergeant vers les bords du disque forment deux lames latérales ; ces dernières vont confluer avec le mésenchyme extra-embryonnaire à la jonction des lames amniotique et vitelline. Le second provient des cellules qui ont basculé par le noeud de Hensen et qui s’organisent en un processus plein s'allongeant dans le grand axe en avant du noeud de Hensen ; ce processus chordal correspond au prolongement céphalique 51  Partie 2 : Embryologie Humaine et son extrémité antérieure porte le nom de plaque préchordale. Ce qui reste de l’épiblaste après ces migrations cellulaires prend alors le nom d’ectoblaste. Les 3 feuillets définitifs, c'est-à-dire l’embryon au sens strict, proviennent donc de l’épiblaste, l'hypoblaste donnant des annexes embryonnaires. Aux deux extrémités du grand axe du disque embryonnaire, l'ectoblaste et l’entoblaste restent jointifs, sans interposition de mésoblaste ; ces deux zones, de forme circulaire, constituent la membrane pharyngienne en avant et la membrane cloacale en arrière. (Foucrier et al., 2013) 5-2 Inductions primaire et secondaire 5-2-1 Induction primaire: La neurulation primaire est la transformation de l'ectoderme de la région sus- chordale en un tube neural primitif, contrôlée par l'action inductrice du mésoblaste. Elle correspond à l'apparition de la plaque neurale au 19e jour qui constitue le premier événement de la formation du futur système nerveux. a. Stade du canal chordal A partir du noeud de Hensen, les cellules du processus chordal progressent vers l'avant, tout en s’organisant en un tube creux, le canal chordal, ouvert à son extrémité antérieure dans la cavité vitelline et à son extrémité postérieure dans la cavité amniotique par le noeud de Hensen. b. Stade de la plaque chordale (20ème jour) A son extrémité antérieure le canal chordal fusionne avec l'entoblaste sur la voûte de la vésicule vitelline. Le matériel chordal apparaît alors comme une gouttière renversée, qui, tout en progressant vers la partie caudale, s'aplatit pour former finalement une plaque longitudinale, remplaçant l’entoblaste sur la partie axiale du toit de la vésicule vitelline. Ce processus se déroule de l'avant vers l'arrière, si bien qu’il persiste un petit canal vertical au niveau du noeud de Hensen ; c'est le canal de Lieberkhun ou canal neurentérique, ainsi appelé parce qu’il met en communication les futures ébauches du tube neural (partie superficielle de l’ectoblaste) et du tube digestif (entoblaste de la voûte de la vésicule vitelline). (Foucrier et al., 2013) 52  Partie 2 : Embryologie Humaine c. Stade de la chorde (21ème jour) Les cellules de la plaque chordale se détachent aussitôt du toit de la vésicule vitelline vers l'intérieur du disque embryonnaire ; puis elles s’organisent en un axe plein bien distinct de l'entoblaste, qui est la chorde dorsale ou notochorde. Le canal neurentérique est obstrué et la ligne primitive n’occupe plus qu'une portion très réduite en arrière de l’emplacement du noeud de Hensen ; les cellules mésoblastiques qui sont au-dessous de ce reste de ligne primitive constituent l’éminence caudale. Par ailleurs le mésoblaste axial le plus antérieur n'a pas suivi cette évolution et persiste tel quel : c’est la plaque préchordale. (Mogli, 2013) 5-2-2 Induction secondaire: L’induction secondaire, par opposition à l’induction primaire, concerne le développement de la partie terminale de la moelle épinière à la hauteur du 31e somite (entre la 4e et la 7e semaine). La ligne primitive produit avant de disparaître (29e jour), une structure mésoblastique qui persiste et qui s'appelle l'éminence caudale. Cette dernière sera à l'origine de la partie caudale du tube neural et de l'élongation de la moelle épinière. Le cordon initialement plein se creuse d'une lumière qui s'unit au canal neural, il sera finalement revêtu par le neuroépithélium. ( Hammond et Tritsch, 1990) 5-3 Molécules intervenant dans la migration cellulaire 5-3-1 LES MIGRATIONS CELLULAIRES Il s'agit de mouvement n'intéressant pas un feuillet entier et sa mise en place, mais le déplacement de cellules isolées, entre différents tissus de l'embryon ou au sein d'un même tissu au cours de sa différenciation. Les exemples seraient là encore multiples (crêtes neurales, somites, cellules germinales, devenir des cellules nerveuses primitives, cellules souches immunitaires, croissance des prolongements neuronaux, etc). a. La migration des cellules des crêtes neurales Ces cellules quittent le neurectoderme du tube neural au moment de sa fermeture et migrent vers différents territoires pour s'y différencier en des types très variés : cellules nerveuses des ganglions rachidiens et des ganglions sympathiques, cellules la médullo- surrénale, cellules gliales, cellules pigmentaires, cellules à l'origine des os du crâne, cellules endocrines, etc. (Johnson, 2013) 53  Partie 2 : Embryologie Humaine En quittant le neurectoderme, les cellules des crêtes neurales migrent dans un espace extracellulaire élargi par la grande quantité d'acide hyaluronique. Notons que les N-CAM, protéines membranaires d'adhésion indépendantes du calcium, et les cadhérines disparaissent des membranes des cellules des crêtes neurales pendant la phase de migration, alors que des intégrines membranaires apparaissent. Pour se déplacer, ces cellules se lient par des récepteurs membranaires spécifiques (intégrines) aux molécules de la matrice extracellulaire (fibronectine et laminine) La capacité migratoire des cellules des crêtes neurales est également due à leur activité protéasique (caractère commun avec de nombreuses cellules tumorales migratrices) qui facilite le "passage" et la progression des cellules, en particulier en lysant les membranes basales. Les cellules des crêtes neurales qui vont former des cellules non nerveuses migrent entre l'ectoderme et les somites par une voie latérale. Les cellules qui vont se différencier en cellules nerveuses se déplacent entre les somites et le tube nerveux ou la chorde par une voie ventrale. Elles se réassocient ensuite pour former les différents ganglions ou la masse de la médullo surrénale. La fin de la migration cellulaire est associée à une ré-expression des cadhérines et des N-CAM molécules favorables à l'adhésion des cellules. (Traquit et Demongeot, 2003) b. La migration des cellules des sclérotomes Après rupture de la membrane basale entourant le sclérotome primitif (également intervention de protéases), la migration des cellules du sclérotome est favorisée par l'apparition dans l'environnement somitique para axial d'une matrice extracellulaire riche en acide hyaluronique (élargissement et oedéme des espaces, facilitant la mobilité) et en fibronectine. La fibronectine a un rôle de "guidage" sur la trame matricielle par interaction avec les intégrines et la trame collagénique. Après migration, les cellules des sclérotomes s'immobilisent au niveau du tube neural et de la chorde pour former les ébauches des vertèbres. La fin de cette migration cellulaire est concomitante d'une diminution en acide hyaluronique et en fibronectine dans la matrice extracellulaire. c. La migration des cellules germinales primordiales Les cellules germinales primordiales apparaissent très précocement chez l'embryon. Elles vont migrer et coloniser les ébauches gonadiques, dans lesquelles elles formeront des 54  Partie 2 : Embryologie Humaine gonies, cellules précurseurs des gamètes. La migration de ces cellules germinales primordiales est interstitielle chez les mammifères. Comme précédemment, le déplacement cellulaire est guidé par une support matriciel essentiellement à base de fibronectine. Un chimiotactisme est exercé par l'épithélium germinatif qui est ainsi spécifiquement colonisé par les cellules germinales primordiales. Des peptides régulateurs, tel le TGFß, auraient un rôle inducteur dans le chimiotactisme facilitant la reconnaissance puis l'implantation spécifique des cellules germinales dans cette zone strictement localisée de l'épithélium coelomique. 5-3-2 Les molécules d'adhésion cellulaire ou CAM (Cell Adhesion Molecules) Dès le début de la gastrulation les cellules épiblastiques produisent de l'acide hyaluronique, qui s'accumule dans l'espace intercellulaire entre l'épiblaste et l'hypoblaste. L'acide hyaluronique est fréquemment associé à la migration cellulaire. Cette molécule peut lier massivement l'eau et jouerait un rôle anti-agrégant au niveau des cellules mésoblastiques. Toutefois la présence de l'acide hyaluronique ne suffit pas à expliquer la migration depuis la ligne primitive. Chez tous les embryons vertébrés cette dernière serait en outre liée à la présence de fibronectine associée à la lame basale sous l'épiblaste. La fibronectine est une glycoprotéine extracellulaire. (Foucrier et al., 2013) Figure 38 : La migration des cellules des crêtes neurales 55  Partie 2 : Embryologie Humaine 5-4 Mouvements morphogénétiques C’est au cours de la pré-gastrulation et de la gastrulation que débutent les mouvements cellulaires morphogénétiques qui président à la mise en place des différents tissus et organes de l’embryon et du foetus. Ingression : migration individuelle de cellules vers l’intérieur de l’embryon Délamination : dédoublement d’un épithélium. Epibolie : glissement d’une nappe cellulaire Invagination : mouvement d’un groupe de cellules vers l’intérieur Evagination : mouvement d’un groupe de cellules vers l’extérieur. Figure 39 : Devenir des feuillets embryonnaires (www.vdsciences.e-monsite.com/pages/sciences-biologiques/biologie- animale/organogenese/organogenese-generale-et-anatomie-comparee- vertebres.html) 56  Partie 2 : Embryologie Humaine Chapitre 6 NEURULATION 6-1 Le neuro ectoderme et l'ectoderme 6-1-1 Le tube neural Au cours de la quatrième semaine, la gouttière neurale se soude par ses bords et se transforme en tube neural. Cette soudure commencée au niveau de la partie moyenne, sétend vers les extrémités mais chaque extrémité reste provisoirement ouverte dans la cavité amniotique. Ces deux ouvertures s'appellent les neuropores antérieur et postérieur:  le neuropore antérieur se ferme au 25ème-26ème jour  le neuropore postérieur se ferme au 28ème jour. Le système nerveux prend alors la forme d'un tube creux de calibre réduit (future moelle épinière) avec une extrémité crâniale plus large (futur cerveau ou encéphale) repliée sous la face ventrale de l'embryon au moment de la délimitation. A la fin de la quatrième semaine, l'extrémité encéphalique présente trois zones dilatées :  le prosencéphale  le mésencéphale et  le rhombencéphale 57  Partie 2 : Embryologie Humaine Figure 40 : Différentes zones de l’extrémité céphalique 6-1-2 Les crêtes neurales De chaque côté, la zone de jonction située entre les bords de la gouttière neurale et le reste de l’ectoderme s'isole du reste du neuroectoderme au moment de la fermeture du tube neural. Cette zone fait saillie sur la face dorsale d’où son nom de crête neurale. Très rapidement les cellules crestales s’enfoncent dans le mésenchyme sous-jascent et, en même temps que se produit la segmentation du mésoblaste para-axial, les crêtes neurales se fragmentent en petits amas cellulaires disposés sur le même plan transversal que les somites : ces amas constituent les ébauches des ganglions spinaux. (Mogli, 2013) 6-1-3 L'ectoderme L'ectoderme se modifie peu au cours de la quatrième semaine sauf au niveau de l'extrémité céphalique où il apparaît des zones de différenciation à destinée sensorielle: les placodes (auditives, olfactives et optiques ou cristalliniennes). 58  Partie 2 : Embryologie Humaine Figure 41 : schéma d’un embryon de 4 semaines de grossesse ressemblant à un shwingum 6-2 Le chordo mésoblaste 6-2-1 La chorde La chorde, formée à la 3ème semaine, constitue l'ébauche du squelette axial de l'embryon. Pendant la 4ème semaine, elle pénètre dans l'extrémité caudale de l'embryon ; au niveau de l’extrémité crâniale, elle reste à distance de la membrane pharyngienne. Elle est constituée de cellules vacuolaires entourées d'une mince gaine. (Richard et al., 2010) 6-2-2 Le mésoblaste Le mésoblaste est constitué, depuis la troisième semaine, de chaque côté de l'axe chordal par trois bandes tissulaires longitudinales (para-axiale, intermédiaire et latérale). a) Le mésoblaste para-axial Continue sa segmentation dans le sens longitudinal commencée pendant la 3ème semaine constituant les somites , amas cellulaires disposés par paire de part et d'autre du tube neural et de la chorde. Cette segmentation contribue à diviser l'embryon en étages superposés, bien visibles au niveau du tronc. Chaque étage est constitué de la paire de somites, de