Embryologie: Développement, Types d'Œufs et Annexes

Notions d'Embryologie

Le Développement Embryonnaire

L'embryologie étudie le développement de l'embryon jusqu'à la formation d'un individu adulte.

Développement selon le lieu

En fonction du lieu de développement de l'embryon, on peut diviser les animaux en:

• Ovulipares: Animaux dont les femelles pondent leurs œufs dans l'eau, où la fécondation externe se produit. Par exemple, certains poissons et amphibiens.
• Ovipares: Animaux à fécondation interne, dans lesquels la femelle dépose l'œuf, qui se développe à l'extérieur aux dépens des réserves nutritionnelles. Ex: les reptiles en général, les oiseaux et divers invertébrés.
• Ovovivipares: L'œuf se développe également à l'intérieur, aux dépens de ses réserves, mais ces progrès s'inscrivent dans la femelle. Ex: certains poissons et invertébrés.
• Vivipares: Les vivipares sont généralement représentés par des mammifères. Ils se forment dans l'utérus de la mère, un organe qui s'appelle le placenta. À travers lui, l'embryon reçoit nourriture et oxygène, et élimine aussi les excréments.

Types d'Œufs

Les œufs de vertébrés sont classés en fonction de la quantité et de la distribution du vitellus.

Selon la quantité et la distribution du vitellus, il y a quatre sortes d'œufs qui sont:

• Œuf oligolécithe ou alécithe: C'est l'œuf des mammifères et des invertébrés marins (éponges, coraux, étoiles de mer). Il a peu de vitellus, qui se propage dans tout le cytoplasme. Cet œuf se divise complètement de manière égale.
• Œuf hétérolécithe: La quantité de jaune d'œuf est plus élevée que dans les oligolécithes, se trouvant concentrée dans la région inférieure de l'œuf (le pôle végétatif). Par exemple, les amphibiens, certains poissons et crustacés.
• Œuf télolécithe ou mégalécithe: Le vitellus remplit presque tout l'oeuf, sauf dans le pôle animal, où se trouve le noyau de la cellule. Dans ce cas, le vitellus est aussi appelé réserve nutritive. La segmentation de ces œufs ne se produit que dans le pôle animal et forme un petit disque de cellules - la cicatrice - coincé dans le jaune.
• Œuf centrolécithe: Le jaune d'œuf occupe la région centrale de la cellule. Dans ce cas, le noyau se divise plusieurs fois à l'intérieur du vitellus, puis migre vers la périphérie, à la suite de la division du cytoplasme. Le vitellus reste au centre de l'œuf sans se diviser. Par exemple, les arthropodes.

Segmentation

Les premières divisions de l'ovule sont appelées processus de segmentation ou de clivage et les cellules formées sont appelées blastomères. Une boule massive de blastomères est appelée morula.

Le type de segmentation dépendra, entre autres facteurs, de la quantité cumulée de jaune dans l'œuf.

• Holoblastique égale: Formée avec le troisième clivage, huit blastomères égaux. Se produit dans les œufs isolécithes, alécithes ou oligolécithes.
• Holoblastique inégale: Ils forment, avec le troisième clivage, des blastomères de tailles différentes: quatre mineurs et quatre majeurs. Survenant dans les œufs hétérolécithes.
• Méroblastique discoïdale: Les divisions se produisent seulement dans la région de la cicatrice, formant un disque de cellules. Se produisent dans les œufs télolécithes.
• Méroblastique superficielle: Se produisent dans les œufs centrolécithes. Les cellules se trouvent à la surface de l'œuf.

Développement Direct et Indirect

• Développement direct: L'œuf des reptiles et des oiseaux donne un petit animal semblable à l'adulte. Chez les mammifères, l'absence de jaune est parfaitement compréhensible, puisque dès le début, l'embryon commence à recevoir de la nourriture directement de la mère.
• Développement indirect: Les animaux dont les œufs ont peu de jaune et ne sont pas vivipares ont une structure plus simple et sont appelés larves. Celles-ci sont capables de se déplacer et de stocker suffisamment de nourriture pour se transformer en un animal adulte. Cette transformation est appelée métamorphose.

Gastrulation

Au cours de la gastrulation, l'embryon acquiert une organisation tridimensionnelle complexe.

Pendant la gastrulation, les cellules embryonnaires se séparent en deux couches dites germinales ou feuillets embryonnaires. La couche extérieure est l'ectoderme, l'interne l'endoderme. Cet embryon possède une cavité nommée archentéron (arché = primitif; entéro = intestin), qui donnera lieu à l'appareil digestif.

L'archentéron communique avec l'extérieur par un trou appelé le blastopore. Dans le cas des protostomiens (la plupart des invertébrés), le blastopore donne origine à la bouche de l'animal futur. Chez les échinodermes et les chordés (deutérostomiens), la bouche va s'ouvrir à l'opposé du blastopore.

Vient ensuite un troisième feuillet embryonnaire, le mésoderme, à partir d'une région du feuillet interne. En même temps, apparaissent le cœlome (cavité où se situent généralement les organes du corps), la notochorde et l'intestin.

Dans la région dorsale de l'embryon, induite par le mésoderme sous-jacent, l'ectoderme forme le tube neural chez les vertébrés, qui donnera naissance au cerveau et à la moelle épinière et aux parties dorsales du système nerveux. À ce stade du développement, l'embryon est appelé neurula.

Les cnidaires restent avec deux feuillets (ectoderme et endoderme) et sont appelés diblastiques. Chez les autres animaux, le mésoderme se développe et ils sont considérés comme triblastiques. Mais tous n'ont pas de cœlome: les plathelminthes sont acœlomates, les nématodes sont pseudocœlomates (faux cœlome situé entre le mésoderme et l'endoderme) et les autres triblastiques sont cœlomates.

Organogenèse

Il y a une différenciation des tissus à partir des feuillets embryonnaires, et ces tissus se réunissent pour former les différents organes.

Feuillets Embryonnaires

• Ectoderme: Émail des dents, système nerveux, peau, ongles, plumes, cristallin de l'œil, glandes.
• Mésoderme: Derme de la peau, muscle cardiaque, squelettique et lisse, cartilage, os, sang, moelle osseuse, plèvre, péritoine, péricarde, organes génitaux, systèmes urinaire et reproducteur.
• Endoderme: Tube digestif, système respiratoire, thyroïde, parathyroïde, thymus, vessie urinaire et urètre.

Annexes Embryonnaires

Le développement de l'embryon est facilité par des annexes embryonnaires, qui n'existent pas chez les adultes. Les annexes sont formées à partir des feuillets embryonnaires: chez les reptiles et les oiseaux, on trouve quatre annexes qui permettent la survie hors de l'eau: l'amnios, le sac vitellin, l'allantoïde et le chorion. Le sac vitellin, seule annexe embryonnaire présente chez les poissons et les amphibiens, est progressivement consommé au cours du développement embryonnaire. Le sac amniotique, ou amnios, contient un liquide amniotique qui protège l'embryon contre les chocs mécaniques et évite le dessèchement, aide à maintenir la température, en évitant les changements brusques. L'allantoïde accumule les excréments de l'embryon et extrait l'oxygène de l'air, rejetant le dioxyde de carbone. Elle supprime également le calcium de la coquille chez les reptiles et les oiseaux. Le chorion est une annexe avec une fonction de protection extérieure. Chez les mammifères, il produit des villosités qui pénètrent la muqueuse utérine et permettent la fixation de l'embryon dans l'utérus.

Le placenta est responsable de l'échange de substances entre le sang maternel et le sang fœtal. Dans le placenta, il n'y a pas de communication directe entre les vaisseaux sanguins de la mère et du fœtus, et donc il ne se produit pas de mélange de cellules sanguines. Grâce aux échanges qui surviennent dans le placenta entre le sang maternel et fœtal, le fœtus reçoit de l'eau, de l'oxygène, des nutriments (glucose, acides aminés, acides gras, etc.) et des anticorps qui lui confèrent une immunité passive naturelle. La circulation maternelle reçoit les déchets du fœtus, comme le dioxyde de carbone et l'urée.

Le placenta sécrète des hormones comme l'œstrogène et la progestérone et maintient l'intégrité de l'endomètre pendant la grossesse.

Fonctions du placenta: nutrition, respiration, excrétion et production d'hormones.

Chez les poissons et les amphibiens, on trouve le sac vitellin. Mais seulement chez les reptiles, les oiseaux et les mammifères, on trouve l'amnios, l'allantoïde et le chorion. Donc, ce groupe de vertébrés, adaptés au développement hors de l'eau, sont appelés amniotes, tandis que les poissons et les amphibiens sont appelés anamniotes.

Le Développement Embryonnaire de l'Homme

Trois à quatre jours après la fécondation, l'embryon atteint l'utérus. Au bout de six jours, l'embryon est un blastocyste et s'implante dans l'utérus. À ce stade, on peut observer une couche externe de cellules - le trophoblaste, qui donne lieu au chorion - et une masse cellulaire interne - qui formera l'embryon et les annexes embryonnaires.

Le trophoblaste sécrète des enzymes qui ouvrent un espace entre les cellules de l'endomètre, apportant des nutriments à l'embryon à partir de son implantation dans l'utérus (nidation) autour du 14e jour. L'endomètre se développe autour de l'embryon et l'isole de la cavité utérine. Plus tard, le placenta est formé. Après environ 8 semaines, l'embryon prend un aspect typiquement humain. Il sera alors appelé fœtus.

Après environ 40 semaines, la naissance se produit, précédée par la rupture de la poche des eaux.

Formation des Jumeaux

Il existe deux types de jumeaux: les jumeaux monozygotes et les jumeaux dizygotes.

• Jumeaux monozygotes (ou vrais jumeaux): Formés lorsque, au début du développement (jusqu'à 8 jours après la fécondation), l'embryon se divise en deux groupes de cellules. Chaque groupe donne naissance à un individu. Les deux individus sont donc du même sexe et génétiquement identiques. Ce phénomène est appelé polyembryonie.
• Jumeaux dizygotes (ou faux jumeaux): Résultent de la fécondation de deux ovules distincts et donc génétiquement différents et peuvent ou non avoir le même sexe.