CELLULES GERMINALES: CARACTÉRISTIQUES, FORMATION, TYPES, MIGRATION - LA BIOLOGIE - 2024

Les cellules germinales sont les cellules précurseurs des gamètes chez les animaux ayant une reproduction sexuée. Ce sont des précurseurs embryonnaires qui se différencient des multiples lignées de cellules somatiques (soma = corps) très tôt dans le développement de la plupart des espèces.

Pratiquement tous les organismes qui se reproduisent sexuellement proviennent de la fusion de deux cellules gamétiques. Les gamètes sont des cellules spécialisées qui portent la moitié de l'information génétique de l'individu qui les produit, le père et la mère (ce sont des cellules haploïdes).

Cellules souches embryonnaires humaines en culture cellulaire. Ryddragyn sur Wikipedia anglais

Tous les gamètes produits par un animal sont formés à partir d'une lignée spéciale de cellules connue sous le nom de lignée germinale, qui se développent selon un ensemble complexe de signaux spécifiques. Ces cellules représentent la principale voie de «transfert» du génome et des composants cytosoliques d'une génération à l'autre.

Les cellules germinales sont responsables des processus de spéciation et d'évolution, puisque ce sont les changements qui s'y produisent qui se transmettent d'une génération à l'autre. De plus, ces cellules sont celles qui assurent la médiation de la transmission des maladies héréditaires des parents à leurs enfants, en particulier chez les humains.

Caractéristiques des cellules germinales

Les cellules germinales sont des cellules embryonnaires «pluripotentes» ou «totipotentes», c'est-à-dire qu'elles peuvent se différencier en presque n'importe quel type de cellule dans les bonnes conditions et les bons signaux. De plus, ce sont des cellules compétentes pour leur «auto-renouvellement», car elles sont responsables de leur propre régénération.

Ces cellules sont les seules capables de produire des gamètes, qui sont les cellules capables de former un nouvel organisme, propriété que les autres cellules d'un embryon perdent à mesure qu'elles se différencient.

Certains auteurs les considèrent alors comme les «cellules souches» d'une espèce, puisqu'elles ne forment pas des organes mais plutôt de nouveaux individus. De même, ces cellules sont le principal moyen par lequel les espèces évoluent et sont les vecteurs de transmission des maladies héréditaires, notamment chez l'homme.

Les cellules germinales produisent des gamètes par des processus connus sous le nom de méiose et de gamétogenèse (oogenèse et spermatogenèse chez de nombreux animaux), qui sont caractéristiques et uniques à ce groupe de cellules.

Tubules séminifères avec spermatozoïdes matures. Néphron

Formation

Les cellules germinales se distinguent tôt des autres lignées cellulaires somatiques au cours du développement embryonnaire.

Comment cela se produit-il chez certains invertébrés?

Drosophila melanogaster, mouche des fruits. Tiré et édité de: Sanjay Acharya

Chez de nombreuses espèces, comme la mouche des fruits D. melanogaster, ces cellules sont formées à partir de cellules primordiales de la blastula qui ont «hérité» d'un déterminant cytosolique appelé «germoplasme» ou «germoplasme», c'est-à-dire blastomères très particuliers.

Ledit matériel génétique contient des éléments structurels et de l'ARN messager et pendant l'ovogenèse et la fécondation, il subit différents mouvements cytosoliques, pour former plus tard des amas cellulaires primordiaux au stade blastula, qui donneront naissance à des cellules germinales primordiales.

Les blastomères qui ont le «plasma germinatif» se divisent de manière asymétrique, héritant du matériel génétique à une seule cellule fille. Lorsque l'embryon atteint le stade gastrula, la division équivalente de ces cellules commence et la population de cellules primordiales de la lignée germinale se développe.

Comment cela se produit-il chez les humains?

Chez les mammifères comme l'homme, en revanche, l'implication d'un «germoplasme» n'a pas été signalée au cours du processus de formation des cellules germinales primordiales, mais la spécification de cette lignée est plutôt déterminée par des interactions cellule-cellule.

Les cellules germinales primordiales, aux premiers stades de l'embryogenèse, sont situées dans une sorte de compartiment extra-embryonnaire et, chez l'homme, cela se produit vers la troisième semaine de développement.

Une fois la lignée de cellules primordiales définie, elles migrent vers les gonades femelles ou mâles, où les processus d'ovogenèse ou de spermatogenèse sont respectivement activés.

L'interaction des cellules primordiales avec les cellules somatiques des gonades, en plus de la présence de chromosomes sexuels et d'autres facteurs maternels, est ce qui définit la détermination du sexe dans la lignée germinale, bien que ce processus puisse varier considérablement d'une espèce à l'autre. et autre.

Expression génique différentielle

Pour que la "séparation" initiale des cellules somatiques et des cellules germinales ait lieu, la première chose qui se produit est une expression différentielle des gènes, puisque dans la lignée germinale les gènes caractéristiques des lignées somatiques sont réprimés afin de lancer le programme " Génétique des cellules germinales.

Au cours de leur processus de formation, ces cellules migrent également de leur point de départ vers l'endroit précis où se formeront les gonades, qui sont les tissus producteurs de gamètes chez l'adulte.

La migration cellulaire est également réalisée par l'activation de toute une «machinerie» migratoire et de différents mécanismes de «guidage», qui ont à voir avec de multiples facteurs génétiques et épigénétiques (qui n'ont rien à voir avec la modification de la séquence nucléotidique).

Migration

Les cellules germinales primordiales, celles qui donnent naissance aux «vraies» cellules germinales, se forment loin de l'endroit où elles se développent et, pour s'établir, doivent migrer vers les sites où se trouvent les ovaires et les testicules, qui sont les gonades femelles et mâles..

Les cellules germinales primordiales sont initialement vues pendant la gastrulation comme un amas de cellules à la base de l'allantoïde, qui est une membrane extra-embryonnaire qui se forme comme un écoulement du tube digestif primaire de l'embryon.

Gastrulation d'un animal diblastique. 1-Blastula. 2-Gastrula. Pidalka44

A ce stade, les cellules primordiales acquièrent une morphologie polarisée et certaines expériences ont montré qu'elles prolongent de longs processus au fur et à mesure de leur mobilisation.

Plus tard, ceux-ci deviennent évidents dans l'intestin postérieur, puis émergent du dos de l'intestin et migrent latéralement, colonisant les crêtes génitales.

Au fur et à mesure que les cellules primordiales passent de l'intestin postérieur au tissu conjonctif environnant, ce dernier s'allonge, formant le mésentère intestinal (le tissu qui tapisse l'intestin grêle et le relie à la paroi abdominale), un processus qui se produit alors que les cellules émergent à travers la paroi de l'intestin.

Mécanismes de contrôle

L'arrivée des cellules précurseurs dans le tissu gonadique est contrôlée par les cellules somatiques de ces structures, qui exercent apparemment un effet «chimioattractant» sur les premières.

Il a été démontré expérimentalement que l'expression d'un gène connu sous le nom de fragilis a beaucoup à voir avec le développement de la motilité dans les cellules germinales primordiales.

Ce gène est impliqué dans les processus d'adhésion cellule-cellule et dans le contrôle du cycle cellulaire, on soupçonne donc que la régulation des processus d'adhésion pourrait être cruciale pour l'initiation du processus migratoire.

Cependant, certains auteurs considèrent que la voie de migration de ces cellules est contrôlée au niveau environnemental, au lieu d'être un processus autonome.

En route vers les gonades et une fois à l'intérieur, ces cellules se multiplient par mitose, générant de multiples clones qui parviennent à augmenter le nombre d'individus dans la population cellulaire.

Types de cellules germinales

Une fois que les cellules germinales primordiales atteignent leurs tissus définitifs, elles se développent en cellules germinales femelles ou en cellules germinales mâles, selon le cas et les signaux endogènes et exogènes qu'elles reçoivent.

Les gonades femelles sont les ovaires et les gonades mâles sont les testicules. Une fois dans ces tissus, les cellules primordiales se multiplient rapidement, mais les schémas de cette prolifération mitotique diffèrent entre les deux.

Il existe donc deux types de cellules germinales appelées oogonie et spermatogonie.

Cellules germinales féminines: oogonie

Oogonia. Source: Chassot AA, Gregoire EP, Lavery R, ​​Taketo MM, de Rooij DG, et al.

Les oogonies sont des cellules mitotiquement actives. Elles se divisent intensément au cours du développement embryonnaire, en particulier du deuxième au cinquième mois de grossesse chez l'homme, formant ainsi jusqu'à plus de 7 millions de ces cellules, bien que certaines dégénèrent naturellement.

Ces cellules ne se divisent pas à nouveau par mitose dans les stades postnatals, mais se différencient plutôt périodiquement. Au cours des dernières étapes du développement fœtal, cependant, ils commencent à se diviser par méiose, un processus qui reste en «arrêt» jusqu'au début de la puberté.

Cellules germinales mâles: spermatogonie

La prolifération des spermatogonies est quelque peu différente de celle des oogonies, car malgré le fait qu'elles commencent à se former et à se multiplier dans les testicules embryonnaires, elles conservent leur capacité à se diviser pendant pratiquement toute la vie postnatale.

Les canaux séminifères des testicules sont bordés intérieurement de spermatogonies germinatives et certaines des populations composées de ces cellules se divisent par mitose. Au début de la puberté, des groupes de spermatogonies (spermatocytes primaires) commencent à se diviser par méiose pour former les spermatocytes secondaires qui donneront naissance à des spermatides haploïdes.

Les mutations

Les cellules germinales sont les «usines» où sont produits les «véhicules» de transmission d'informations d'une génération à l'autre. De même, ces cellules sont d'une grande importance pour les processus évolutifs, car presque toutes les modifications qu'elles subissent seront imprimées sur la progéniture.

Nous pouvons dire que l'ADN de toutes les cellules d'un organisme est sujet aux mutations et bien que les mutations dans les cellules somatiques soient importantes dans le contexte de nombreuses maladies et autres conditions, elles ne s'étendent pas toujours au-delà de la durée de vie de l'organisme. individu qui les porte.

Les mutations germinales, quant à elles, contribuent directement aux processus génétiques évolutifs, puisque ces changements peuvent être transmis d'une génération à l'autre par les gamètes et les zygotes.

Pour ces raisons, les mutations des cellules germinales ne peuvent être visibles que dans la descendance et cela dépend, très souvent, de l'homozygotie ou de l'hétérozygotie des gènes affectés chez chaque parent.

Les causes des mutations germinales sont nombreuses, car elles peuvent survenir en réponse à des signaux endogènes ou exogènes. Certaines de ces mutations produisent des maladies qui peuvent être héritées par la lignée maternelle ou par la lignée paternelle, selon les cas.

Tumeurs des cellules germinales

La division incontrôlée des cellules dans presque tous les tissus du corps humain, ainsi que chez d'autres animaux, peut entraîner la formation de tumeurs, qui peuvent être bénignes ou malignes.

Ceux qui proviennent des cellules germinales sont généralement appelés néoplasmes et peuvent être:

- Germinomes

- Tératomes

- Carcinomes embryonnaires

- Tumeurs des sinus endodermiques

- Choriocarcinomes

Ces tumeurs peuvent survenir régulièrement dans les régions internes des gonades, bien qu'elles puissent également être liées à la prolifération ou à la migration aberrante des cellules germinales primordiales, ce qui implique qu'elles peuvent apparaître dans différentes zones du corps.

Micrographie électronique d'un néoplasme intratubulaire des cellules germinales dans les testicules ou `` séminome '' (Source: Nephron via Wikimedia Commons)

Les tumeurs associées à la lignée de cellules germinales primordiales sont appelées germinomes, tandis que les carcinomes embryonnaires sont ceux qui sont dérivés de cellules "souches" embryonnaires ou de cellules dérivées.

Habituellement, les cellules germinales primordiales qui se forment dans les sites extragonadaux sont éliminées, mais les tératomes sont des excroissances aberrantes de cellules germinales extragonadales qui ont réussi à survivre et sont constituées de mélanges aléatoires de tissus différenciés tels que le cartilage, la peau, les cheveux ou les dents.

Les tumeurs des sinus endodermiques sont celles qui sont formées à partir de cellules dérivées de tissus extra-embryonnaires et qui sont différenciées, qui forment le sac vitellin endodermique. Si, au contraire, la tumeur se forme dans la couche trophoblastique, on parle de choriocarcinome.

Les tumeurs germinales des ovaires représentent environ 20% de toutes les tumeurs ovariennes, sont fréquentes chez les filles et les jeunes adultes jusqu'à environ 20 ans et sont presque toujours des tératomes de nature maligne.

Parmi ceux-ci, on a distingué des dysgerminomes, qui sont des tumeurs solides et charnues à couverture souple, composées d'agrégats de cellules d'aspect polygonal, avec des membranes plasmiques proéminentes et un grand nombre de granules cytosoliques.

Références

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