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BIOLOGIE DU DEVELOPPEMENT

EMBRYOLOGIE HUMAINE DESCRIPTIVE 

 (actualisation : 30 novembre 2008)

REMARQUES

AVANT PROPOS ET GÉNÉRALITÉS

EMBRYOLOGIE HUMAINE DESCRIPTIVE : LE PREMIER MOIS

PREMIERE SEMAINE DE LA VIE EMBRYONNAIRE
DEUXIEME SEMAINE DE LA VIE EMBRYONNAIRE
TROISIEME SEMAINE DE LA VIE EMBRYONNAIRE
QUATRIEME SEMAINE DE LA VIE EMBRYONNAIRE

EMBRYOLOGIE HUMAINE DESCRIPTIVE : A PARTIR DE LA QUATRIEME SEMAINE

VASCULOGÉNÈSE
DÉVELOPPEMENT DES MEMBRES
DÉVELOPPEMENT DE LA FACE ET DU COU
DEVENIR DE LA LAME INTERMÉDIAIRE (actualisation : 30 novembre 2008)
TRANSFORMATION DU CLOAQUE (actualisation : 30 novembre 2008)
DEVELOPPEMENT DE LA GONADE INDIFFÉRENCIÉE
VOIES GÉNITALES : PREMIERS STADES DE DÉVELOPPEMENT
CAVITÉS EMBRYONNAIRES ; FORMATION DU CORDON OMBILICAL

EMBRYOLOGIE HUMAINE DESCRIPTIVE : TÉRATOGÉNÈSE

EMBRYOLOGIE HUMAINE : QUESTIONS DE REFLEXION










REMARQUES

Les fichiers contenus dans ce dossier sont strictement destinés aux étudiants auxquels je délivre l’enseignement d’embryologie, et pour lesquels j’ai fourni une adresse d’accès confidentielle.
Le contenu correspond à l’essentiel des documents et de l’iconographie présentés au cours des leçons successives.
Un grand nombre de schémas sont personnels ou réinterprétés.
D’autres sont empruntés à des ouvrages de référence, plus complets, qui permettent d’approfondir la connaissance.
J’invite l’étudiant à consulter ces ouvrages originaux et de grande qualité ; et plus particulièrement :

- Embryologie médicale de J Langman (Pradel, éditeur)
- Embryologie humaine de W-J Larsen (De Boeck, éditeur)

Par ailleurs, nous sommes à l’heure de l’internet et de la pédagogie en réseau. Voici des sites très utiles :

SITE FRANCAIS (Bordeaux) :

http://www.apprentoile.u-bordeaux2.fr/WEmbryo/

SURTOUT, le site du laboratoire de biologie de Sydney (par le Pr Mark Hill)

Carnegie stage table ; small images
http://anatomy.med.unsw.edu.au/cbl/embryo/wwwhuman/Stages/CStages.htm
Carnegie stage table ; large images
http://anatomy.med.unsw.edu.au/cbl/embryo/wwwhuman/Stages/Allst.htm

EGALEMENT, quelques sites americains (mais les entrées deviennent rapidement payantes) :

http://www.med.upenn.edu/meded/public/berp/
http://www.visembryo.com/baby/hp.html
http://www.ucalgary.ca/UofC/eduweb/virtualembryo/

ENFIN, le tutorial de la société américaine de biologie du développement

http://sdb.bio.purdue.edu/SDBEduca/index.html
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EMBRYOLOGIE
DESCRIPTIVE

Avant propos et généralités

En neuf mois environ l'oeuf fécondé, cellule unique, va devenir un nouveau-né d'environ 3 kg et 50 cm de longueur.

Nous ne discuterons pas ici la durée précise de la grossesse1. Cette notion sera reprise dans d'autres enseignements plus cliniques.

 Nous nous contenterons d'aborder l'embryologie en 2 étapes successives du cours :
- L'embryologie descriptive, ou embryologie formelle, qui décrira à partir de l'oeuf la structuration de l'individu dans le temps et l'espace.
- L'embryologie fonctionnelle, ou embryologie causale et moléculaire. Cette discipline est en plein essor ; elle permettra de mieux comprendre le déterminisme et les facteurs qui contrôlent le développement temporo spatial des tissus et organes.
En PCEM-1 nous n'aborderons que quelques domaines ponctuels. Vous verrez ultérieurement, et dans d'autres cours, que ces mécanismes perdurent chez l'adulte et même au cours du vieillissement. En fait, au même titre que la biologie de la reproduction, l'embryologie causale, mais aussi l'embryologie formelle descriptive (qui reste une base de connaissance incontournable, même si on la simplifie) entrent dans un cadre plus vaste, celui de la Biologie du Développement.

Tant sur le plan d'un exposé de cours, qu'au plan pratique lorsqu'on est confronté à l'identification d'un embryon, il est souvent difficile d'établir une chronologie évolutive et de situer avec exactitude un stade du développement.

C'est pour cette raison que le développement embryonnaire a été divisé en plusieurs périodes. C'est aussi pour cette raison que l'on a codifié les grands stades du développement de l'embryon de moins de 2 mois (classification Carnegie) et qu'on utilise une unité de mesure spécifique (vertex-coccyx) de la 9ème semaine à la naissance (40ème semaine)

I - LES DIFFERENTES PERIODES DU DEVELOPPEMENT EMBRYO-FOETAL :

Pour simplifier, on distingue (voir aussi les schémas joints) :

 I-A La Période Embryonnaire : elle met en place les différents feuillets primordiaux, puis les ébauches des différents organes

 - Stades précoces : de l'oeuf à un disque embryonnaire, d'abord didermique (DED), puis tridermique (DET)
1ère semaine : l'oeuf se segmente, se transforme en morula, puis en une structure creuse, le blastocyste
2ème = DED Mise en place de l'ectoblaste et de l'entoblaste primaire. Le trophoblaste représente l'ébauche du futur placenta
3ème = DET le mésoblaste (3ème feuillet) apparaît ; premières ébauches des principaux organes.

 - Stades ultérieurs : Plicature et organogénèse précoce
4ème semaine : De l'embryon à 2 dimension (Disque) à la fermeture du corps par plicature
de 5 à 8/10 semaines : l'organogénèse précoce se poursuit
à partir de la mise en place de l'ensemble des ébauches

I-B Période Foetale : classiquement de 3 mois (en fait de 2mois1/2 à 3 mois 1/2, selon les organes) jusqu’à la naissance .

L'embryon est constitué. Il a déjà acquis les caractéristiques de l'espèce humaine (membres, face) . Avec la période foetale, on entre dans une phase de maturation et de croissance volumique.
Les mécanismes spécifiques de l'embryologie (hyperprolifération cellulaire, migrations cellulaires, différenciation cellulaire à partir de cellules souches) tendent à s'estomper même si certains perdureront toute l'existence.

II - EVALUATION DES STADES DE DEVELOPPEMENT EMBRYO-FOETAL :

II-A A la période Embryonnaire :

- Les évaluations peuvent être entachées d'erreurs d’interprétation, car tous les tissus n'évoluent pas en simultanéité, en particulier dans le sens cranio caudal. Dater et donner l'âge exact d'un embryon, à plus forte raison d'un fragment d'embryon, est souvent très difficile .

- Néanmoins une table de référence, à partir de la Collection Carnegie (Washington) avec 23 stades identifiés, établit les correlations entre :

- l'âge présumé (compté à partir de l’ovulation)
- la taille (la plus grande longueur de l’embryon en formation)
- des caractères morphologiques, spécifiques et bien identifiables pour chaque stade


Exemples de Stades Carnegie :
- Stade 5 : 0,1 à 0,2 mm ; 7 à 12 jours ; Didermique et vésicule vitelline
- Stade 10 : 2 à 3,5 mm ; 22 à 23 jours ; 4 à 12 somites, Gouttière neurale
en cours de fermeture, 2 arcs branchiaux.
- Stade 15 : 7 à 9 mm ; 37 à 42 jours ; 5 vésicules cérébrales,
cristallin, palettes des mains

Cette classification est très utile et permet d'avoir une vision synthétique du développement embryonnaire humain.
Elle permet en outre d'apporter une référence descriptive admise par tous.

Le graphique ci contre qui repositionne les stades Carnegie en fonction de l'âge de maturation et de la taille met bien en évidence la croissance exponentielle de la taille de l'embryon au cours des premiers stades, particulièrement entre deux semaines et un mois et demi.

Au dela, la croissance redevient plus linéaire et tendra ensuite à s'amortir : l'embryon qui va devenir le foetus va davantage s'accroitre dans les 3 dimensions.

II-B A la période Foetale : du début du 3ème mois à la naissance

 L'identification chronologique est beaucoup plus facile qu'a la période embryonnaire. Des points de repères descriptifs sont beaucoup plus facilement identifiables (voirs schémas et tableaux)
Une unité de mesure est largement reconnue par toute la communauté scientifique au stade foetal : La longueur Vertex-Coccyx (Voir le tableau correspondant)
Par ailleurs, au cours de la période foetale, l'évolution du poids et de la taille ne se fait pas de façon linéaire et harmonieuse. Dans un premier temps la croissance linéaire est encore privilégiée. Ultérieurement le foetus améliore sa "trophicité" et prendra proportionnellement davantage de poids (voir et interprêter les tableaux joints)
De même les proportions entre la tête, le corps et les membres se modifient considérablement avec l'âge du foetus : le schéma joint visualise clairement cette évolution et permet de la décrire
exemple : le volume spécifique de la tête passe de 1/2 à 1/4 (1/7 chez l'adulte)



NOTE : La connaissance des stades Carnegie (qu'on aurait pu croire périmée avec les progrès actuels de la biologie) reprend désormais toute sa valeur : un nouvel Atlas Carnegie, utilisant l'imagerie en résonance magnétique, est en voie d’achèvement aux Etats-Unis.
Les images ci-dessous parlent d’elles même. La finesse de résolution sur des embryons de quelques millimètres permet de distinguer les détails tissulaires (cavités cardiaques, foie, vésicules cérébrales, vertèbres, etc)
Même s'il ne s'agit que de techniques encore du domaine de la recherche, il est logique de penser que l’imagerie "microscopique" aidera un jo

ur à la surveillance sanitaire au cours de la grossesse, avec une amélioration considérable du diagnostic et de la prévention.
Noter la finesse des détails anatomiques observés sur le stade 22 (Figure A) où on ne visualise aucune malformation de l'embryon . Par contre, sur les images précoces du stade 14 (Figure B), on est surpris par la persistance d’ouverture du neuropore antérieur (flêche ; le neuropore sera décritdansuiteducours), très anormale à un 32ème jour présumé.











 






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EMBRYOLOGIE

DESCRIPTIVE

- - -
Première semaine











1. FECONDATION

Les mécanismes de la fécondation seront traités dans le cours de Biologie de la Reproduction.

Brièvement :
- L'ovocyte est libéré de l'ovaire au moment de l'ovulation
- L'ovocyte n'achève sa maturation que s'il est fécondé par un spermatozoïde
- La fécondation se produit normalement dans la trompe utérine
- Au cours de la fécondation l'ovule achève la méiose (passage de 2 N à N chromosomes).
Le noyau du spermatozoïde (à N chromosomes = pronucléus mâle) va pouvoir fusionner avec l'ovule (passé à N chromosomes = pronucléus femelle) pour constituer le zygote à nouveau diploïde (N+N = 2 N)
- Dès ce stade commence le développement embryonnaire.

Par ailleurs,
- l'ovocyte au moment de l'ovulation va être émis avec deux structures annexes.
a) la corona radiata : il s'agit de cellules ovariennes entraînées avec la ponte ovulaire. Ces cellules seront pénétrées par les spermatozoïdes et disparaîtront rapidement dès qu'un spermatozoïde aura été fécondant.


b) La zone pellucide(ou encore parfois appelée membrane pellucide ; à tort).
Il s'agit d'une structure complexe constituée par l'interpénétration de constituants provenant à la fois de l'ovocyte et des cellules de la corona radiata.

La zone pellucide reste intacte après la fécondation et semble constituer une "coque" inextensible qui ne disparaitra que plus tard, quelques heures avant que l'oeuf fécondé ne s'implante dans la paroi utérine.

2 LA SEGMENTATION : DE L'OEUF A LA MORULA

L'oeuf fécondé va subir une série de divisions cellulaires au cours de sa migration dans la trompe utérine.
Ce processus porte le nom de segmentation. Il divise le zygote d'abord en 2 cellules filles, puis 4, puis 8 et ainsi de suite pour rapidement aboutir à une masse cellulaire portant le nom de morula (eu égard à l'aspect microscopique). Le processus de segmentation porte aussi le nom de clivage. Ce terme est parfaitement évocateur puisque l'oeuf fécondé n'augmente pas, ou peu, de volume au cours de ces premières divisions successives. Avec une vision finaliste, on pourrait admettre que la constance volumique au cours de la segmentation est liée à la contrainte exercée par la zone pellucide qui limite la morula en périphérie. Nous verrons en embryologie causale que d'autres explications sont plus rationnelles.
Les premières divisions cellulaires, jusqu'au stade 4 à 8 cellules, n'objectivent pas de différences morphologiques importantes entre les cellules filles.
A partir du stade 8 à 16 cellules, la compaction va initier les premiers évènements de la différenciation embryonnaire.
La compaction génère une nouvelle répartition des cellules de la future morula :
a) les cellules périphériques vont subir une polarisation et se répartissent en une couche qui entoure toute la surface de l'oeuf fécondé. Ces cellules polarisées constituent le trophoblaste primitif
b) les cellules plus internes et initialement non polarisées se regroupent pour constituer la masse de l'embryoblaste.
A la fin du quatrième jour après la fécondation, la morula commence à se creuser d'une cavité à contenu liquidien (futur blastocoele).


3. BLASTULATION : FORMATION DU BLASTOCYSTE ET IMPLANTATION UTÉRINE.

A partir du 5ème-6ème jour, la morula poursuivant ses divisions, va atteindre le stade d'une centaine de cellules et la cavité interne s'accroit pour former le blastocoele.
L'embryon pénètre alors dans la cavité utérine où il va s'implanter vers le 6ème/7ème jour.
Avant l'implantation, la zone pellucide se rompt et l'embryon est alors libéré. Des phénomènes de transferts ioniques et liquidiens provoquent une augmentation de volume du blastocoele.
L'embryon devient alors le Blastocyste.
Le Blastocyste est caractérisé par :
- une couche de cellules périphériques jointives et en couronne : c'est le trophoblaste
- une cavité centrale volumineuse résultant de l'augmentation de volume au cours de la transformation de la morula en blastocyste : le blastocoele.
- une masse de cellules regroupées à un pôle du blastocoele : c'est l'embryoblaste ou bouton embryonnaire.

Le Blastocyste va s'implanter et se différencier en embryon didermique au cours de la 2ème semaine.



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EMBRYOLOGIE
DESCRIPTIVE
- - -
Deuxième semaine

 

 

 


1. DEVENIR DU TROPHOBLASTE

Au cours de la première moitié de la 2ème semaine (7 à 10 jours), le blastocyste va pénétrer dans la paroi de la muqueuse utérine (ou endomètre).
En regard de la zone de contact avec la muqueuse utérine, le trophoblaste va proliférer. La couche des cellules internes (la plus proche du centre du blastocyste) reste compacte et les cellules sont bien individualisées : c'est le cytotrophoblaste.
Pénétrant de plus en plus profondément dans la muqueuse, des cellules émises à partir du cytotrophoblaste prolifèrent et sont à l'origine d'un tissu syncitial (noyaux bien distincts et regroupés sans limites membranaires individualisées) : le syncytiotrophoblaste
Le syncytiotrophoblaste envahit progressivement la totalité de la paroi de l'endomètre et vient dissocier les cellules transformées de la muqueuse utérine (cellules déciduales) ainsi que les espaces vasculaires maternels (sinus sanguins).
Le cytotrophoblaste + le syncytiotrophoblaste + une composante du mésoblaste extra-embryonnaire vont former des expansions, les villosités choriales pénétrant les sinus sanguins maternels et à l'origine de formation du placenta2.

Après avoir laissé une cicatrice transitoire (caillot de fibrine) au niveau de son implantation dans la muqueuse, l'embryon par l'intermédiaire du trophoblaste est entièrement nidé au sein de la paroi utérine.

2 DEVENIR DE L'EMBRYOBLASTE

Dès le début de la 2ème semaine, l'embryoblaste se différencie en 2 couches distinctes

- l'épiblaste, le plus proche du cytotrophoblaste

- l'hypoblaste, en regard direct du blastocoele.

Un peu plus tard, l'épiblaste prolifére latéralement puis s'incurve pour former une couche de cellules (cellules amnioblastiques) en contact avec le cytotrophoblaste. Une nouvelle cavité se creuse et s'agrandit progressivement. Elle éloigne l'embryoblaste (épiblaste + hypoblaste) du cytotrophoblaste. Cette nouvelle cavité va former la future cavité amniotique.
Dès la formation de la cavité amniotique, le disque embryonnaire didermique est parfaitement individualisé (épiblaste + hypoblaste), entre cavité amniotique et blastocoele.

D'autres remaniements se produisent dans la 2ème moitié de la 2ème semaine.

a) l'hypoblaste va proliférer pour fournir une couche de cellules (membrane de Heuser) qui vont tapisser le blastocoele. Le blastocoele se transforme alors en vésicule vitelline primitive.

b) à partir d'une prolifération de l'épiblaste dans la zone caudale présomptive de l'embryon un nouveau tissu vient tapisser la face externe de la vésicule vitelline primitive, ainsi que la face interne du trophoblaste. Il s'agit des feuillets mésoblastiques extra embryonnaires. Ultérieurement, le feuillet mésoblastique tapissant la face externe de la vésicule vitelline primitive constituera majoritairement la splanchnopleure extra-embryonnaire ; le feuillet mésoblastique tapissant la face interne du trophoblaste représentera majoritairement la somatopleure extra-embryonnaire.
Entre les deux feuillets, une nouvelle cavité s'est alors creusée. Elle constitue la cavité choriale ou coelome extra embryonnaire.

L'apparition de la cavité choriale est précédée par un stade transitoire ou un matériel amorphe, le réticulum, sépare la paroi cellulaire de la vésicule vitelline du cytotrophoblaste. Le réticulum est donc un matériel qui occupe l'espace entre le cytotrophoblaste et la vésicule vitelline primitive, avant même que n'apparaissent les feuillets mésoblastiques extra embryonnaires. La nature et l'origine précise du réticulum sont mal connues.

c) Une nouvelle poussée de l'hypoblaste (également appelé entoblaste primaire) et de la membrane de Heuser vient limiter une cavité vitelline plus petite : la vésicule vitelline secondaire. Les reliquats de la vésicule vitelline primitive formeront dans la cavité choriale des vestiges (kystes exocoelomiques).

 



d) Le remodelage du mésoblaste extra embryonnaire, l'élargissement de la cavité coelomique (ou choriale), la réduction simultanée de la cavité vitelline et l'accroissement de la cavité amniotique aboutissent au déplacement latéral du disque embryonnaire qui n'est plus rattaché au restant des annexes extra-embryonnaires que par un pied mésoblastique étroit : le pédicule embryonnaire.

 Schema No 0118 : légendes complétées le 04/10/05

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EMBRYOLOGIE
DESCRIPTIVE
- - -
Troisième semaine






La gastrulation constitue l'évènement majeur de la troisième semaine.

Il s'agit d'un mécanisme complexe, programmé dans le temps et dans l'espace, associant prolifération et migration cellulaires à partir de l'épiblaste.
La gastrulation détermine l'orientation future de l'embryon et sa symétrisation ; elle met en place les 3 feuillets fondamentaux (ectoblaste, entoblaste et mesoblaste) de l'embryon qui devient alors tridermique. En outre la gastrulation se poursuit par la mise en place de la chorde et par la neurulation. Simultanément, et dès la mise en place de la chorde, la mésoblaste intra-embryonnaire va se segmenter dans le sens cranio caudal par un processus de métamérisation.

La gastrulation, avec son déterminisme génétique, est étudiée dans le cours d'embryologie moléculaire (déterminisme génique du développement précoce) mais également dans les lectures du niveau maitrise à propos du développement précoce chez les batraciens.

1 GASTRULATION

Dès le 15ème jour, une structure linéaire, la future ligne primitive, apparait sur le versant épiblastique du disque embryonnaire dans la zone qui constituera ultérieurement la partie caudale de l'embryon. Son orientation prédétermine déjà l'axe crânio-caudal de l'embryon.
La ligne primitive va rapidement se creuser pour former une dépression dont l'extrémité proche du centre du disque embryonnaire se renfle circulairement et se creuse en son centre pour former le noeud de Hensen (ou noeud primitif ou dépression primitive).
La ligne primitive est alors le siège d'importantes migrations cellulaires : les cellules épiblastiques avoisinantes vont migrer, glisser dans la dépression primitive pour venir s'enfouir sous l'épiblaste.


Mais le déterminisme de ces migrations cellulaires obéit à une programmation génétiquement régulée.
- Une première poussée cellulaire au travers de la ligne primitive se déplace jusqu'à l'hypoblaste. Les cellules hypoblastiques situées dans la zone du disque embryonnaire sont alors repoussées par ce nouveau contingent d'origine épiblastique. Ainsi se crée le feuillet entoblastique définitif qui remplace l'hypoblaste (appelé par certains entoblaste primaire) dans la zone du disque embryonnaire.
- Une deuxième composante cellulaire proliférant à partir de la ligne primitive aboutit à la formation de cellules qui migrent et s'insinuent entre épiblaste et entoblaste, latéralement à la ligne primitive mais aussi cranialement et caudalement, pour former un 3ème feuillet : le mésoblaste intra-embryonnaire.

Dans deux zones strictement limitées, à l'extrémité craniale et à l'extrémité caudale du disque embryonnaire, l'épiblaste reste intimement accolé à l'entoblaste. Ces deux zones correspondent respectivement à la membrane pharyngienne et à la membrane cloacale.
Immédiatement en avant de la membrane cloacale, le mésoderme reste plus compact et forme l'éminence caudale. Il en est de même immédiatement en arrière de la membrane pharyngienne où on observe une masse mésoblastique compacte, la plaque préchordale (l'origine et le devenir de la plaque préchordale ne seront pas discutés dans ce cours)

La gastrulation (correspondant aux migration cellulaires que nous venons de décrire à partir de la ligne primitive) est une étape essentielle de l'embryogénèse dont les conséquences sont multiples :

a) Les 3 feuillets définitifs de l'embryon, ectoblaste, mésoblaste, entoblaste dérivent tous d'un même feuillet primaire : l'épiblaste.
b) La ligne primitive détermine l'orientation axiale cranio-caudale, de l'embryon et sa symétrie bilatérale.
c) Le déterminisme de la gastrulation est antérieur à la mise en place de la ligne primitive. Avant même la gastrulation, il existe des territoires présomptifs sur l'épiblaste correspondant à des groupes de cellules qui vont spécifiquement fournir le mésoblaste, l'entoblaste, la chorde après migration dans la ligne primitive ou le noeud de Hensen. Le territoire présomptif du neurectoderme est lui-même déjà prédéterminé.
Par inductions successives, les sous-groupes cellulaires prédéterminés dans les territoires présomptifs seront les précurseurs de l'ensemble des tissus et ébauches de l'organisme (lignage cellulaire).
C'est dire l'importance que revêt le mécanisme de la gastrulation et sa régulation.





2 LA MISE EN PLACE DE LA CHORDE ET LE DEBUT DE LA NEURULATION

Le processus de gastrulation se poursuit et va directement induire la neurulation.
Dès le 16ème jour, à partir du noeud de Hensen, des cellules vont proliférer et former un tube creux, le processus notochordal (ou tube notochordal), qui se dirige vers la future zone céphalique de l'embryon.

Plus en avant de la zone de prolifération du tube notochordal, on observe une densification mésoblastique : la zone préchordale (au même titre qu'il existe une zone dense près de la région postérieure : l'éminence caudale).

Le tube notochordal va alors subir des remaniements qui le transforment, vers le 22ème jour, en un tube cellulaire plein : la chorde dorsale.
En effet, le tube notochordal vient d'abord s'accoler avec l'entoblaste, pour ensuite fusionner avec lui. Le processus notochordal est alors intégré dans l'entoblaste selon l'axe médian de l'embryon et forme la plaque notochordale. Ultérieurement, la plaque notochordale se creuse à nouveau en gouttière ; elle se désolidarise de l'entoblaste et forme la structure longitudinale définitive : la chorde dorsale, cylindre solide dans l'axe céphalique du futur embryon.
Simultanément à la croissance du processus notochordal et à la formation de la chorde, la ligne primitive régresse. In fine, elle ne représentera guère plus de 5 à 10 % de l'axe longitudinal du disque embryonnaire (contre plus de 50 % au 17/18ème jour).

L' individualisation complète de la chorde est un processus qui déborde la 3ème semaine et ne s'achève que vers le 22-24ème jour. Entre-temps, l'intégration du processus notochordal à l'entoblaste avait ménagé localement un orifice au niveau du noeud de Hensen, orifice qui mettait transitoirement en communication la cavité amniotique avec la cavité vitelline : il s'agit du canal neurentérique.

La mise en place de la chorde vient induire l'ectoblaste sus-jacent dans le territoire présomptif qui génèrera le futur système nerveux (par le processus de neurulation). Dans ce territoire, l'ectoblaste s'épaissit et forme la plaque neurale qui s'agrandit antérieurement pour acquérir un aspect lobaire qui couvre la majorité de la zone craniale épiblastique, vers le 20ème jour.
La plaque neurale formera le cerveau et la moëlle épinière. C'est sa partie large et craniale qui produira le cerveau, alors que sa zone caudale (plus proche du noeud de Hensen) va assez rapidement se creuser en gouttière neurale qui sera à l'origine de la moëlle épinière.




3 LE DEBUT DE LA METAMERISATION

Simultanément à l'apparition de la plaque neurale, le mésoblaste intra-embryonnaire se différencie.

D'abord dans la zone céphalique, à partir du 18/19ème jour, le mésoblaste para-axial se condense en blocs segmentaires de cellules qui se disposent en spirales et constituent les somitomères. Les 7 premièrs somitomères, à l'extrémité de la zone céphalique (proches de la membrane pharyngienne), vont dégénérer et tout au plus fourniront un contigent cellulaire pour la formation des muscles de la face, de la mâchoire et du pharynx.

Les somitomères sous jacents vont poursuivre leur développement en blocs "métamérisés" dans le sens cranio caudal. La densification cellulaire s'accroit et aboutit à la formation de somites, structures cellulaires compactes de part et d'autre de la chorde dorsale.

A la fin de la 3ème semaine (21ème jour), une seule paire de somites s'est déjà constituée. Mais ultérieurement et au cours de la 4ème semaine, la somitisation (ou métamérisation) se poursuit dans le sens cranio caudal. Elle aboutira ultérieurement à la mise en place de 44 paires de somites, étagées de la zone cervicale jusqu'à la zone sacro-coccygienne.

La métamérisation est d'abord incomplète et les somites, même individualisés, restent reliés au mésoblaste par une zone compacte et plane, la lame intermédiaire (nous appelons somite primordial, un somite encore indifférencié et relié à la lame intermédiaire).



A la périphérie de la lame intermédiaire, le mésoblaste se clive en 2 feuillets distincts qui tapissent soit l'ectoblaste (ce feuillet porte alors le nom de somatopleure), soit l'entoblaste (ce feuillet porte alors le nom de splanchnopleure) du disque embryonnaire. La somatopleure et la splanchnopleure embryonnaires viennent fusionner avec les feuillets correspondants du mésoblaste extra-embryonnaire déja formé antérieurement et au cours de la deuxième semaine (voir chapitre précédent).



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EMBRYOLOGIE
DESCRIPTIVE
- - -
Quatrième semaine





 On peut affirmer que la 4ème semaine apporte en quelques jours les transformations morphologiques les plus radicales de l'embryon. Cette quatrième semaine est caractérisée par 2 évolutions majeures.

a) la mise en place, à partir des 3 feuillets primordiaux de l'embryon (ectoblaste, mésoblaste, entoblaste), de la majorité des ébauches des grands organes du corps.
Trois évolutions sont particulièrement marquantes :
- la transformation des somites primitifs, à l'origine des vertèbres et des muscles
- la formation à partir de la plaque neurale d'un système nerveux central parfaitement identifiable,
- l'apparition de structures vasculaires et cardiaques déja fonctionnelles.

b) la transformation du disque embryonnaire en un embryon parfaitement reconnaissable grâce à une délimitation du corps de l'embryon. Il s'agit d'un processus de plicatures complexes qui font passer très rapidement l'embryon d'une structure plate, à deux dimensions prévalentes, à une structure à 3 dimensions et symétrique par rapport à l'axe cranio-caudal.

I LA MISE EN PLACE DES ÉBAUCHES
PRIMORDIALES :

I.1. LES SOMITES :

Déjà apparus à la 3ème semaine les somites vont poursuivre leur différenciation dans le sens cranio caudal : toujours par le même processus, les somitomères vont se transformer en somites, et ce jusqu'au début de la 5ème semaine où le processus s'achève dans la zone caudale. 42/44 paires de somites sont alors constituées.
Au cours de cette maturation cranio-caudale, les somites vont subir des transformations successives et fournir différentes ébauches.
Une fente étroite apparait au sein des somites et forme une cavité médiane. Par rapport à cette fente centrale, les cellules de la zone la plus proche de la chorde, ainsi que celles bordant la cavité vont proliférer et émettre des fusées de cellules qui se dispersent dans les espaces embryonnaires, et en particulier se dirigent vers la notochorde et le tube neural. L'ensemble de ces cellules constituent le sclérotome.



I.1.1. Le sclérotome :

La condensation métamérique du sclérotome autour de la chorde et du tube neural sera à l'origine de la formation des vertèbres.

Le processus est néanmoins complexe puisque :

a) Sous l'induction segmentaire du tube neural et l'émergence précoce latérale des nerfs périphériques, la masse compactée des cellules du sclérotome subit un clivage transversal, si bien que chaque hémi-vertèbre définitive résultera de la fusion intersegmentaire de la moitié de deux blocs adjacents de slérotome, comme le montre les figures jointes.

b) La mise en place des vertèbres permet de distinguer une zone postérieure, celle de l'arc vertébral et une zone antérieure, celle du corps vertébral.

c) Le mésenchyme situé entre le corps des vertèbres élémentaires se transforme en disque intervertébral cartilagino-fibreux .
Dans la zone centrale du disque des éléments de la notochorde persistent, il s'agit du nucleus pulposus ; retrouvé chez l'adulte le nucleus pulposus représente anatomiquement le vestige de la chorde (voir cours d'anatomie).

Mais cette notion mérite d'être discutée : plusieurs travaux d'embryologie ont démontré que toutes les cellules chordales sont ultérieurement remplacées par des cellules de sclérotome.



Dans ces conditions,
- pour l'anatomiste le nucleus pulposus représente bien un vestige chordal ;
- mais pour le biologiste du développement, et en terme de lignage cellulaire, la chorde disparait totalement à l'âge adulte.
Ces deux interprétations ne sont nullement paradoxales ou en opposition : elles démontrent au contraire à l'étudiant les difficultés actuelles de présentation des données en fonction du niveau descriptif (anatomique, tissulaire, microscopique, moléculaire, etc). Ce type de difficulté sera rencontrée à plusieurs reprises dans les cours successifs et doit toujours inciter l'étudiant à la réflexion pour une interprétation personnelle.
Quoi qu'il en soit la chorde demeure une des structures essentielles du déterminisme embryonnaire.

d) Par ailleurs, la différenciation des vertèbres induira des modifications de mésenchyme environnant dans la zone de la future cage thoracique : induction des côtes à partir de la 6ème semaine, puis du sternum à partir de la 7ème.



I.1.2. Le dermato-myotome :

La partie dorso latérale des somites subit un devenir très différent. Cette zone reste plus compacte et porte le nom de dermato myotome.
Les dermato-myotomes se séparent rapidement par clivage en dermatome et myotome.
Le dermatome va lui-même diffuser. Avec des éléments issus de la somatopleure intra-embryonnaire il sera à l'origine du derme du cou, du dos et de la partie ventro latérale du tronc.
Quant aux myotomes, ils vont subir une différenciation strictement myogénique, et donc produire la majorité des muscles du corps, y compris ceux des membres.



Dans un souci de précision, il faudrait signaler que le myotome se partage rapidement en deux éléments :
- les épimères qui seront à l'origine des muscles axiaux du dos,
- les hypomères qui forment les autres muscles thoraco abdominaux.
Dans les zones correspondantes, une partie des myoblastes viendront aussi envahir les bourgeons des membres, alors que le restant du membre proviendra de dérivés somatopleuraux et/ou d'un mesenchyme indifférencié, reliquat in situ de la lame latérale (voir plus loin).

I. 2. LA TRANSFORMATION DE LA PLAQUE NEURALE

A peine ébauchée à la fin de la 3ème semaine, la transformation de la plaque neurale va aboutir à la mise en place du système nerveux central pendant la 4ème semaine.
Dès le début de la 4ème semaine, la zone céphalique du corps de l'embryon s'infléchit : c'est la courbure céphalique qui marquera la zone du futur mésencéphale. La zone plus antérieure correspondra au prosencéphale, et la zone plus postérieure formera le rhombencéphale. Au total, la zone antérieure et large de la plaque neurale sera à l'origine des 3 premières vésicules constitutives du cerveau.
Le rhombencéphale (ou cerveau postérieur primitif) apparait segmenté (neuromères ou rhombomères). Cette segmentation explique ultérieurement une émergence sectorielle de certaines paires de nerfs craniens, en particulier les paires III à XI, avec un rôle complémentaire pour les somitomères adjacents qui exercent un tropisme sur les nerfs en croissance, et semblent guider leur progression périphérique.
Dans sa zone plus étroite déjà creusée en gouttière, et à partir du stade 5 somites (fin du 22ème jour), la plaque neurale va s'invaginer pour former le tube neural qui va s'isoler de l'ectoblaste sus-jacent.



Les mécanismes de formation du tube (neurulation) sont encore mal connus (voir embryologie moléculaire : mouvements morphogénétiques ).
Le canal neural, nouvellement formé en regard des somites 5 à 10, va ensuite s'étendre par ses deux extrémités.
Il est donc au début limité par deux larges ouvertures le neuropore antérieur et le neuropore postérieur. Avec l'extension bi directionnelle du tube neural les neuropores vont progressivement se réduire pour totalement disparaitre, d'abord le neuropore antérieur au niveau du prosencéphale ensuite le neuropore postérieur dans la future région du sacrum (somites 30/31).
La fermeture complète du tube neural et des vésicules cérébrales est achevée avant la fin de la 4ème semaine (fin du 26ème jour).

Au-delà de la zone de fermeture du neuropore postérieur la zone terminale du tube neural se forme par neurulation secondaire : l'éminence caudale (voir chapitre précédent) se transforme en cordon plein. Le cordon se creuse ensuite pour former un tube qui fusionne secondairement avec la partie caudale du tube neural. Le processus est achevé tardivement, au cours de la 6ème semaine.

Au cours du processus de neurulation des cellules se détachent latéralement de l'épithélium neural dans la zone où le tube se forme et se désolidarise de l'ectoblaste sus-jacent. Ces cellules vont former les crêtes neurales. Le mécanisme s'effectue progressivement dans un sens cranio caudal. Il est rapidement soumis à une métamérisation en exacte correspondance avec les somites adjacents.

A partir des crêtes neurales (selon des modalités variables pour les crêtes neurales des zones crâniennes et spinales), des cellules vont migrer pour former (ou participer à la formation) de très nombreux tissus de l'organisme. Ce déterminisme est essentiel. Il sera à nouveau décrit ultérieurement, en particulier avec l'organogénèse du système nerveux (cours d'histologie spécialisée), mais aussi dans le cours d'embryologie causale et moléculaire.
Les parties de crêtes neurales restant localisées de part et d'autre du tube neural seront à l'origine de structures ganglionnaires des nerfs périphériques (elles forment les crêtes ganglionnaires proprement dites).



I. 3. LA VASCULOGÉNÈSE (développée avec le chapitre suivant)

Elle permet d'aboutir à la fin de la 4ème semaine à la mise en place d'un système artério-veineux primitif mais déja fonctionnel. La circulation d'échange entre la mère et l'embryon sera établie.
Ce système comprend à la fois,
a) une circulation extraembryonnaire dont l'unité fonctionnelle est représentée par la villosité trophoblastique au sein du placenta en cours de formation,
b) une circulation intraembryonnaire morphologiquement et fonctionnellement très proche du système vasculaire des vertébrés inférieurs (poissons agnathes et protochordés).

Cette circulation primitive va par la suite se modifier au cours du deuxième mois de la vie intra-utérine pour acquérir ses caractéristiques définitives.
La complexité évolutive du système cardiovasculaire mérite d'ouvrir un chapître spécifique (voir plus loin)

I. 4. MAIS LA PLUPART DES AUTRES ORGANES APPARAISSENT AUSSI SOUS FORME D'ÉBAUCHES.

Ces ébauches n'ont cependant encore aucune fonctionnalité.
Nous les verrons évoluer dans les chapîtres suivants, tous intitulés : "à partir de la 4ème semaine...". Nous donnons ci-dessous un rapide aperçu.

 I. 4. 1 La lame intermédiaire évolue pour constituer le pro et le mésonéphros, structures rénales très primitives (cette notion sera reprise dans un chapitre ultérieur). A la fin de la 4ème semaine, la différenciation du rein définitif sera même initiée dans une zone basse et compacte de la lame intermédiaire, le blastème métanéphrogène localisé dans une région latérale au cloaque et proche du sacrum.

 I. 4. 2 Les cellules germinales primordiales apparaissent dans la couche entoblastique de la vésicule vitelline, préférentiellement dans une région proche de l'allantoïde, et à la fin de la 4ème semaine. Ces cellules migreront activement vers le tube digestif puis vers la paroi dorsale du corps dans une zone thoracique basse adjacente au mésonéphros (voir aussi le cours d'embryologie causale).

 I. 4. 3 Les arcs pharyngiens au nombre de 5, se développent dans le sens cranio caudal durant toute la 4ème semaine (22 à 29 jours).

 I. 4. 4 La 4ème semaine verra également la mise en place de 5 bourgeons céphaliques (1 fronto-nasal, 2 maxillaires, 2 mandibulaires) qui par fusion et remodelage constitueront la face.

 I. 4. 5 Les ébauches oculaires et des oreilles apparaissent également

 I. 4. 6 Le tube digestif se forme en s'isolant de la vésicule vitelline, qui était encore sphérique et très volumineuse à la fin de la 3e semaine, grâce aux mécanismes de fermeture du corps de l'embryon

 I.4.7 Le bourgeon pulmonaire : Il se forme simultanément, vers la fin de la 4ème semaine, à partir de l'entoblaste de l'intestin antérieur. Il se divise rapidement en 2 (bourgeons bronchiques droit et gauche)

 I. 4. 8 Les bourgeons des membres apparaissent aussi ; d'abord ceux des membres supérieurs, ensuite ceux des membres inférieurs à la fin de la 4ème semaine/début de la 5ème.

 Le déterminisme du développement des membres sera étudié ultérieurement. Plusieurs points doivent déjà être soulignés :

 - l'apparition d'un épaississement, la crête ectoblastique, à l'extrémité de chaque membre. Cet épaississement est indispensable à la différenciation des membres.

 - l'ossification s'effectue par condensation et remodelage in situ du mésoblaste embryonnaire

 - les muscles résultent d'une migration à partir des myotomes voisins de la racine du membre, par un processus de segmentation du myotome.

 - les doigts et orteils apparaissent à partir d'un aplatissement de l'extrémité du membre : la palette. Les rayons des doigts et orteils se forment. L'individualisation des doigts et orteils est consécutif à un mécanisme d'apoptose (mort cellulaire programmée : voir l'embryologie moléculaire et vos cours de biologie cellulaire)


II DÉLIMITATION DU CORPS DE L'EMBRYON.

Au cours de la 4ème semaine, la croissance différentielle de l'embryon entraîne des plicatures et la délimitation du corps.
On peut admettre que le phénomène est consécutif à une prolifération hétérogène entre l'embryon proprement dit, qui s'accroit considérablement, et la vésicule vitelline qui ne se développe plus. Dès lors, tout se passe comme si la zone de jonction entre embryon et zone vitelline était inextensible. Cette fixité du bord externe entoblastique impose alors les incurvations du corps de l'embryon qui prend une forme convexe.
En fait, il ne s'agit que d'une image macroscopique : les processus de plicature et de courbure, avec les nombreuses migrations cellulaires associées, résultent de processus moléculaires actifs (voir cours d'embryologie causale).

La plicature du corps de l'embryon provoque le rapprochement des bords latéraux du disque vers la zone médio-ventrale. Les feuillets entoblastiques, mésoblastiques et ectoblastiques fusionnent avec les bords homologues donnant naissance à l'embryon en 3 dimensions.

Le processus de fermeture sépare et individualise l'intestin primitif de la vésicule vitelline. La jonction entre les deux structures forme le canal vitellin.

Simultanément, le coelome intra et extra-embryonnaires vont être totalement séparés.
Le coelome intra-embryonnaire est limité par le somatopleure qui tapisse la face interne de la paroi du corps et par la splanchnopleure qui recouvre l'intestin primitif.
Rapidement, dans la portion abdominale, l'intestin primitif va être suspendu dans le coelome par un allongement de la zone de reflexion entre somatopleure et splanchnopleure : il s'agit du mésentère dorsal.

Le coelome intra embryonnaire va également être cloisonné au cours de la 4ème semaine en 3 cavités distinctes, les cavités pleurale, péricardique et péritonéale.

Le cloisonnement le plus important résulte d'une zone de mésoblaste plus compact (et non clivé en somatopleure et splanchnopleure) localisée entre la zone cardiaque et la limite craniale du disque embryonnaire : le septum transversum.
La courbure de l'embryon dans le sens longitudinal, et plus particulièrement la courbure céphalique, amène cette zone à s'enfoncer comme un coin entre la région cardiaque et le futur canal vitellin.
Le septum tranversum fournit une grande partie du diaphragme, séparant cavité thoracique et abdominale.
Le septum tranversum dans sa zone abdominale est pénétré par le bourgeon hépatique cranial et participera à la formation de la glande hépatique.

Après la 4ème semaine, et à cause du phénomène de plicature, l'amnios s'enroule autour de la zone dorsale de l'embryon et finit par entourer totalement l'embryon jusqu'à la zone ventrale. L'amnios continue à s'accroître en volume si bien qu'à la 8ème semaine il aura oblitéré presque totalement la cavité choriale ; la paroi amniotique tapissera aussi le cordon ombilical qui s'est formé par un allongement spectaculaire du pédicule embryonnaire et du canal vitellin. La vésicule vitelline (ou ombilicale) persistera sous forme d'un élément rudimentaire au sein de la zone d'implantation choriale du cordon ombilical.
Le cordon ombilical assurera la jonction vasculaire foeto placentaire. Le vaste espace créé par l'amnios forme un volume important où le foetus est hydrauliquement protégé, et où il peut grandir et bénéficier d'une importante mobilité.

Ces aspects foeto-placentaires seront repris en biologie de la reproduction.










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A titre d'information, il faut au moins distinguer :
- l'âge gestationnel qui fait débuter la grossesse à la date des dernières règles
- l'âge réel qui fait débuter la grossesse à la dâte présumée de la fécondation, soit -15 jours par rapport à l'age gestationnel.
- Enfin l'âge conceptuel, le seul objectif, mais aussi celui qui n'est jamais véritablement connu sauf dans les cas de fécondations in vitro.



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2 la structure du placenta sera traîtée ultérieurement et dans d'autres cours, particulièrement en BDR








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