Introduction
Le développement embryonnaire précoce et la formation du placenta sont des processus complexes et cruciaux pour la réussite de la grossesse. Le trophoblaste, une des premières lignées cellulaires à se différencier, joue un rôle essentiel dans ces processus. Au sein du trophoblaste, on distingue deux types cellulaires principaux : le cytotrophoblaste et le syncytiotrophoblaste, chacun ayant des fonctions spécifiques et interdépendantes. Cet article vise à explorer les différences entre ces deux types cellulaires, leur rôle dans le développement placentaire et leur importance pour le maintien de la grossesse.
Formation Initiale du Trophoblaste
Une semaine après la fécondation, le blastocyste, ayant épuisé ses réserves nutritives, se différencie en deux populations cellulaires distinctes : le bouton embryonnaire (qui donnera l'embryon) et le trophoblaste. Le trophoblaste est la couche cellulaire périphérique du blastocyste. Ce dernier interagit avec l’organisme maternel par un processus d’implantation, formant une structure qui permettra au blastocyste de se développer au cours de la gestation : le placenta.
Différenciation en Cytotrophoblaste et Syncytiotrophoblaste
Le trophoblaste se différencie ensuite en deux couches distinctes : le cytotrophoblaste (ou trophoblaste cellulaire), qui est la couche interne, et le syncytiotrophoblaste (ou trophoblaste syncitial), qui est la couche externe. L'ensemble de ces deux couches forme le chorion, la membrane externe de l'œuf.
Cytotrophoblaste : Structure et Fonction
Le cytotrophoblaste est composé de cellules mononucléées qui prolifèrent activement. Ces cellules sont responsables de la régénération du syncytiotrophoblaste tout au long de la grossesse. Elles se différencient par fusion cellulaire pour former le syncytiotrophoblaste sus-jacent.
Syncytiotrophoblaste : Structure et Fonctions Clés
Le syncytiotrophoblaste est une couche cellulaire multinucléée formée par la fusion des cellules cytotrophoblastiques. Cette structure syncitiale est essentielle pour plusieurs fonctions clés :
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- Invasion et Implantation : Le syncytiotrophoblaste possède des propriétés érosives, lui permettant d'attaquer l'épithélium maternel et de s'enfoncer dans la muqueuse utérine, un processus essentiel pour la nidation de l'œuf. Il sécrète des enzymes protéolytiques qui dégradent la matrice extracellulaire de l'endomètre, facilitant ainsi l'ancrage du blastocyste.
- Fonction Barrière et Échanges : Le syncytiotrophoblaste forme la barrière hémato-placentaire, qui régule les échanges entre les sangs maternel et fœtal. Cette barrière permet le passage des nutriments, de l'oxygène et des anticorps de la mère vers le fœtus, tout en éliminant les déchets métaboliques du fœtus vers la mère. La surface du syncytiotrophoblaste est recouverte de nombreuses microvillosités, augmentant ainsi la surface d'échange.
- Production Hormonale : Le syncytiotrophoblaste est un tissu endocrine très actif, sécrétant une variété d'hormones essentielles au maintien de la grossesse. Parmi ces hormones, on trouve :
- hCG (Gonadotrophine Chorionique Humaine) : Cette hormone est sécrétée très tôt pendant la grossesse et permet de confirmer l'existence de celle-ci. Elle maintient le corps jaune, qui continue à produire de la progestérone, essentielle pour la quiescence utérine.
- Progestérone : Elle contrôle, en la réduisant, la contractilité de l'utérus, empêchant ainsi les contractions prématurées.
- Œstrogènes (Œstriol, Œstradiol, Œstrone) : Ces hormones contribuent au développement des organes reproducteurs de la mère et du fœtus.
- HPL (Hormone Lactogène Placentaire) : Sécrétée entre la 24e et la 28e semaine d'aménorrhée, elle joue un rôle dans la préparation de la lactation et diminue la sensibilité tissulaire de la mère à l'insuline, permettant ainsi une plus grande disponibilité de glucose pour le fœtus.
- Leptine : Impliquée dans la régulation du métabolisme maternel et fœtal.
- Hormone de Croissance Placentaire (PGH) : Elle guide la croissance du placenta et joue également un rôle dans la préparation de la lactation.
Trophoblaste Extra-villeux : Invasion et Remodelage Vasculaire
Outre le cytotrophoblaste et le syncytiotrophoblaste villeux, il existe une autre population de cellules trophoblastiques appelée trophoblaste extra-villeux. Ce dernier est invasif et pénètre profondément dans la muqueuse utérine jusqu’au tiers supérieur du myomètre.
Invasion Interstitielle et Endovasculaire
À la base des villosités crampons, les cytotrophoblastes extravilleux sont d’abord prolifératifs, groupés, en colonne. Puis ils perdent leur caractère prolifératif et vont migrer et envahir l’endomètre maternel en interagissant avec les cellules déciduales et les cellules immunocompétentes intra-déciduales, tels, les macrophages et les cellules NK (Natural Killer).
Transformation des Artères Spiralées
Les cytotrophoblastes extravilleux envahissent par voie endo et périvasculaire les artères spiralées utérines dans leur tiers supérieur. Ainsi, se forment des bouchons trophoblastiques obturant ces artères spiralées utérines et jouant un rôle fondamental. En effet, ils ne laissent passer dans la chambre intervilleuse pendant le premier trimestre de la grossesse qu’un infiltrat sanguin dépourvu d’éléments figurés et de fait protègent l’embryon de taux trop élevés d’oxygène à ces étapes critiques du développement. Cette invasion trophoblastique artérielle est essentielle car elle permet de plus la transformation de la tunique élastique artérielle en une paroi fibreuse atone n’offrant que peu de résistance au flux sanguin maternel. Ainsi après disparition progressive des bouchons trophoblastiques, l’arrivée du sang maternel dans la chambre intervilleuse se fait sans résistance.
Rôle des Protéines d'Enveloppe Rétrovirales
Au cours de l’évolution, le génome humain a inséré de nombreuses séquences rétrovirales qui représentent environ 8 à 10 % de celui-ci. De façon tout à fait particulière un grand nombre de ces séquences sont exprimées préférentiellement au niveau placentaire. Elles sont insérées en amont de certains gènes et impliquées dans la régulation de leur expression. Mais de façon encore plus singulière, certaines séquences rétrovirales sont capables de coder pour la protéine d’enveloppe du rétrovirus. Ces protéines d’enveloppe rétrovirale semblent impliquées dans la morphogénèse placentaire et jouent un rôle direct dans la fusion cellulaire, étape limitante de la formation et de la régénération du syncytiotrophoblaste.
Importance de l'Oxygénation
La pression partielle d’oxygène dans l’utérus au moment de l’implantation est faible dans de nombreuses espèces animales, aux alentours de 15 à 18 mm de mercure dans l’espèce humaine. En raison de la présence des bouchons trophoblastiques, la pression d’oxygène dans l’espace intervilleux au premier trimestre de la grossesse est d’environ 20 mm de mercure alors qu’au niveau de la décidue il avoisine 60 mm de mercure. Au cours du premier trimestre de la grossesse, cet environnement faible en oxygène favorise le développement placentaire par la stimulation de l’angiogenèse et la prolifération des cytotrophoblastes. La disparition progressive des bouchons trophoblastiques augmente significativement les pressions intraplacentaires d’oxygène. C’est à ce stade qu’apparaissent au sein du trophoblaste les enzymes antioxydantes telles les superoxydes dismutases à Cuivre Zinc ou à Manganèse.
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Implications Cliniques
Prééclampsie
Un défaut initial de placentation, caractérisé par un défaut d’invasion trophoblastique et de remodelage des artères spiralées utérines induisant une diminution de l’afflux sanguin maternel vers le placenta, est un facteur important dans la physiopathologie de la prééclampsie. Un stress oxydant secondaire aux fluctuations des concentrations en oxygène induisant un dysfonctionnement généralisé du syncytiotrophoblaste placentaire et la libération de fragments syncytiaux apoptotiques dans la circulation maternelle peuvent également contribuer à cette complication.
Trisomie 21
Des études ont révélé un défaut de formation du syncytiotrophoblaste en cas de trisomie 21. Une anomalie de la cinétique d’expression des syncytines lors de la formation du syncytiotrophoblaste est observée dans cette aneuploïdie.
Modèles Expérimentaux : Trophoblastoïdes et Blastoïdes
Depuis environ 10 ans, de nouveaux modèles expérimentaux de développement embryonnaire ont été développés. Ils sont regroupés sous le nom d’organoïdes qui englobe des dérivés du trophectoderme (que nous appelons trophoblastoïde) et du blastocyste (blastoïdes et même gastruloïdes). En partant de blastomères, de fibroblastes induits pour exprimer des facteurs de transcription caractérisant la pluripotence comme Nanog et Oct4, c’est-à-dire la capacité de différencier en cellules des trois feuillets embryonnaires, épiblaste, mésoblaste et endoblaste, de nouvelles structures embryonnaires ont été créées qui miment le développement in vivo du zygote humain.
Cellules Souches Trophoblastiques (HTSC)
Des cellules souches trophoblastiques (HTSC) ont été obtenues à partir du blastocyste ou de cytotrophoblaste de la zone d’ancrage des villosités. Cultivées en milieu 3D, c’est-à-dire en suspension, en présence de EGF, elles s’assemblent en vésicules (trophoblastoïde) de structure inversée par apport aux villosités placentaires : le syncytiotrophoblaste est interne et le cytotrophoblaste est externe. La sous-unité β de l’hCG qui est exprimée signe la présence de syncytiotrophoblaste. Placée en culture 2D, du trophoblaste extra-villeux exprimant HLA-G apparait à la périphérie.
Blastoïdes Humains
En 2022 l’équipe de H. Kugawa, a développé des blastoïdes humains produits à partir des cellules souches pluripotentes naïves (HNPSC) cultivées dans un milieu spécial dit PXGI, inhibant les voies Hippo (une cascade de kinase, de coactivateurs de facteurs de transcription et de partenaire de la liaison à l’ADN), du TGF β et de ERK. Ils présentaient les 3 tissus embryonnaires trophectoderme, épiblaste et endoderme primitif. La proportion des cellules de chaque tissu correspondait approximativement à celle du blastocyste humain in vivo. L’épiblaste y déterminait la spécification du trophectoderme et sa polarisation pour permettre son adhérence à des cellules endométriales préalablement stimulées par des hormones. Les auteurs rapportent la différenciation du trophoblaste en syncytiotrophoblaste et en trophoblaste extra-villeux exprimant la sous-unité β de l’hCG et l’HLA-G respectivement.
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