La formation d'un nouvel être vivant est un processus complexe et fascinant, débutant par la fécondation et se poursuivant à travers une série d'étapes de développement embryonnaire. Parmi ces étapes, le stade à 8 cellules occupe une place importante. Cet article explore en détail ce stade crucial, en s'appuyant sur les connaissances scientifiques actuelles.
De la fécondation à la segmentation
La fécondation, point de départ de ce processus, est la rencontre entre un spermatozoïde et un ovule. De cette union naît un embryon, initialement constitué d'une seule cellule, le zygote. L'embryon entame alors sa migration vers la cavité utérine, tout en se divisant successivement en 2, puis 4, et enfin 8 cellules. C'est la segmentation, une phase de divisions cellulaires rapides.
Le stade à 8 cellules : Un tournant
Au stade 8 cellules, des événements importants se produisent. Au cours de l'embryogenèse des mammifères, les blastomères au stade 8 cellules sont initialement lâchement attachés les uns aux autres, mais lors de la compaction, l'adhérence cellule-cellule devient nettement plus forte. La compaction a lieu au stade 8 cellules chez la souris et de manière asynchrone entre les stades 8 et 16 cellules chez l’Homme.
Compaction : Un processus essentiel
La compaction est un processus clé pour le développement embryonnaire. Elle nécessite la présence d’ions Ca2+ extracellulaires, ce qui suggère l’implication de cadhérines, des molécules transmembranaires jouant un rôle dans l’adhérence cellulaire et dont l’activité dépend des ions Ca2+. Des études plus poussées ont montré que la compaction est causée par l’exocytose de vésicules intracellulaires contenant de la E-cadhérine. Des embryons où les deux allèles du gène codant la E-cadhérine ont été délétés réalisent quand même la compaction ce qui montre que la E-cadhérine impliquée à cette étape est d’origine maternelle. La compaction de l'embryon humain est également contrôlée par la contractilité cellulaire dépendante des interactions actine-myosine générant une augmentation de la tension superficielle à l’interface cellule-milieu. Cette tension est augmentée 4 fois dans les embryons humains lors de la compaction (et que 2 fois chez la souris).
Activation du génome embryonnaire
Au stade 8 cellules, l'activité de transcription est effective et produit les premiers ARN embryonnaires. Chez l’homme, la vague majeure d’activation du génome zygotique se produit au stade 8 cellules.
Lire aussi: Évent laminaire : conception
Les différents types de clivage
Le clivage, ou segmentation, peut se dérouler selon différents modes, influençant la disposition des cellules filles.
Clivage en spirale
Le clivage en spirale est caractérisé par une rotation de 45° du fuseau mitotique par rapport à l’axe animal-végétatif dans la transition du stade quatre à huit cellules. Cette rotation persiste dans les divisions ultérieures, avec à chaque fois une alternance de sens, soit dextre soit senestre. Finalement, cela se traduit par des cellules situées au pôle animal de l’embryon affichant un arrangement compact en forme de spirale, d’où le nom de ce type de clivage. Le clivage en spirale est présent chez au moins huit grands groupes d’animaux, incluant les Annélides, les Mollusques et les Plathelminthes. Souvent considéré à tort comme le modèle de clivage typique des Protostomiens, le clivage en spirale est plutôt spécifique et probablement une synapomorphie des Spiralia.
Clivage chez les amphibiens
Chez les amphibiens, le zygote subit une série de mitoses très rapides qui vont le rendre pluricellulaire. L’ensemble du volume de l’ovocyte est cellularisé : on parle de clivage total ou holoblastique. Le premier plan de clivage est méridien et correspond à l’axe pôle animal/pôle végétatif. Le zygote est divisé en deux cellules de taille similaire, appelées blastomères. Le second plan de division est également méridien mais perpendiculaire au premier. Le troisième plan de division est perpendiculaire aux deux précédents, parallèle à l’ »équateur » mais légèrement décalé dans l’hémisphère animal. Les cellules générées n’ont plus les mêmes tailles avec 4 cellules plus petites (appelées micromères) autour du pôle animal et 4 cellules plus grosses (appelées macromères) du côté du pôle végétatif. Avec de nouvelles divisions, on arrive au stade blastula. Les macromères autour du pôle végétatif sont toujours plus gros (car plus riches en vitellus) que les micromères autour de pôle animal.
Clivage chez les oiseaux
Chez les oiseaux tels que la poule, le clivage ne concerne qu’une toute petite région du volume de l’ovocyte, le reste restant occupé par le vitellus et restant acellulaire. La première mitose a lieu environ 4 heures après la fécondation et les 16 premières cellules ne sont pas complètement entourées par une membrane plasmique et restent « ouvertes » sur le vitellus. Ensuite, les nouvelles cellules produites sont complètement « fermées ». Les axes de l’embryon de poule sont mis en place à ce stade. L’axe dorso-ventral est défini par la proximité avec le vitellus (le côté ventral est le plus proche du vitellus). L’embryon passe alors 20h dans la partie de l’appareil génital appelé utérus et où se dépose la coquille calcaire. La paroi musculeuse de l’utérus provoque une lente rotation de l’œuf (10 à 12 tours par heure) assurant ainsi la distribution homogène des cristaux. Lorsque l’œuf est pondu, l’embryon a terminé son clivage et possède 20.000 à 30.000 cellules.
Clivage chez les mammifères
Le clivage a lieu dans les voies génitales femelles, avant l’implantation. L’activation du génome zygotique a lieu dans un embryon avec peu de cellules contrairement à la drosophile et au xénope. Cette activation comprend deux vagues : une mineure et une majeure. Chez la souris, la vague mineure a lieu à la fin du stade zygote, tandis que la vague majeure se produit au stade 2 cellules. Chez l’homme, la vague mineure a lieu au stade 4 cellules tandis que la majeure se produit au stade 8 cellules. La vague mineure tant chez la souris que chez l’homme est sous le contrôle du facteur de transcription DUX4. Chez la souris, l’ARN polymérase II qui synthétise les ARNm est positionnée sur de nombreux sites de la chromatine dès le stade zygote mais change de positionnement au stade 2 cellules juste avant la vague majeure. Ce changement de répartition essentiel à l’activation du génome zygotique est sous le contrôle des protéines OBOX.
Lire aussi: Mécanismes de l'accouchement
Après le stade à 8 cellules : Morula et blastocyste
Après le troisième jour, les divisions s’accélèrent, tout en restant dans l'espace contraint par la zone pellucide. Au stade 8 cellules (mais cela a été initié dès le stade 4 cellules), l’activité de transcription est effective et produit les premiers ARN embryonnaires. Dès le quatrième jour, l’embryon, au stade morula, commence à se transformer en blastocyste dans lequel on distinguera deux types de cellules : des cellules aplaties, en périphérie et ménageant une cavité remplie de liquide, et des cellules formant un amas sur l’un de ses bords. Les premières forment le trophectoderme, qui sera à l’origine des annexes embryonnaires, dont le placenta.
Différenciation cellulaire
Au stade blastocyste, l'embryon se différencie en trois régions aux destinées différentes : le trophectoderme, la masse cellulaire interne (MCI) et le blastocèle. Le trophectoderme (TE) génère le placenta. La spécification de ces lignages est initiée lorsqu’un groupe de cellules est dirigé vers l’intérieur de l’embryon au cours de deux séries de divisions asymétriques aux transitions de 8 à 16 cellules et de 16 à 32 cellules. Les cellules à l’extérieur de l’embryon sont destinées à se différencier en TE extra-embryonnaire, tandis que les cellules à l’intérieur forment la MCI pluripotente. Plus tard, vers E3,5 chez la souris (et vers E5 chez l’Homme), les cellules de la MCI deviendront soit l’épiblaste pluripotent qui donnera naissance au fœtus, soit l’endoderme primitif qui contribuera principalement aux tissus extra-embryonnaires.
L'implantation
Au moins six jours après la fécondation, la membrane qui entoure l'œuf se rompt et les cellules sortent, entrant en contact avec la muqueuse de l'utérus, l'endomètre. S'il est bien préparé grâce aux stimulations hormonales, les cellules s'implantent dans les tissus : c'est la nidation. L’implantation est le processus par lequel l’embryon se fixe à la muqueuse utérine (endomètre) et s’intègre dans le tissu. Lorsque l’endomètre est réceptif, il est dans un état qui est le plus compatible avec l’implantation d’embryons pour conduire à une grossesse.
Réceptivité endométriale
Comment savoir si l’endomètre est réceptif ? L’épaisseur de l’endomètre peut être mesurée à l’aide d’ultrasons et cela peut être utilisé pour prédire la réceptivité.
Métabolisme embryonnaire
Après la fécondation, les premières divisons cellulaires se succèdent lentement, à raison d’environ une division par jour, durant les trois premiers jours. L’activité métabolique et biosynthétique est au ralenti et dépend des ARN maternels. L’énergie provient quasi exclusivement de l’activité mitochondriale, liée au catabolisme des acides carboxyliques (pyruvate et lactate) et des acides aminés non essentiels. Après le troisième jour, les divisions s’accélèrent, tout en restant dans l'espace contraint par la zone pellucide. À ce stade, par activation de la voie glycolytique, le glucose devient le principal nutriment énergétique. En présence de dioxygène, les cellules somatiques produisent l’ATP en métabolisant le glucose par la voie de la phosphorylation oxydative, qui couple sa conversion en pyruvate et la respiration mitochondriale. En l’absence de dioxygène, le glucose est métabolisé en lactate par la voie de la glycolyse anaérobie et la production d’ATP est faible. De façon inhabituelle, les cellules embryonnaires au stade blastocyste, convertissent 30 à 50 % du glucose en lactate, alors que le milieu n’est pas anoxique. À la fin de la première semaine, le blastocyste se situe dans la cavité utérine.
Lire aussi: Ovulation et cycle menstruel
tags: #schema #embryon #a #8 #cellules