EMBRYOLOGIE: HISTOIRE, DOMAINE D'ÉTUDES ET BRANCHES - LA BIOLOGIE - 2025

L' embryologie (du grec: embryon = fruit dans l'utérus; logos = traité), des animaux (y compris les humains), est l'étude de toutes les questions relatives au développement, depuis la formation du zygote jusqu'à la naissance.

Le développement commence lorsqu'un ovule est fécondé par un spermatozoïde, formant un zygote. Les œufs et le sperme sont des gamètes. Ils sont formés par gamétogenèse dans les ovaires des femelles et les testicules des mâles.

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La production de gamètes se fait par un processus de division cellulaire appelé méiose. Dans ce processus, quatre cellules, ou gamètes, se forment qui ont la moitié des chromosomes (N = haploïde) qu'une cellule somatique a (2N = diploïde). Le zygote a la moitié des chromosomes de la mère et l'autre moitié du père. Par conséquent, il est diploïde.

La connaissance de la façon dont se déroule le développement normal de l'embryon et du fœtus et des causes des anomalies infantiles à la naissance sont utiles pour augmenter la probabilité d'un développement normal. Par exemple, il est désormais possible de corriger certains défauts du fœtus par chirurgie.

Histoire de l'embryologie

Embryologie dans l'Antiquité et jusqu'au Moyen Âge

Dans l'an 3000 à. C., les Egyptiens pensaient que le dieu du soleil, Aten, créait un germe chez la femme, une semence chez l'homme, et donnait la vie au bébé à l'intérieur de la femme.

En l'an 1416 à. C., un traité hindou d'embryologie, écrit en sanskrit, a décrit que, un jour après la rencontre sexuelle, un embryon (Kalada) est formé, qui est suivi par la formation d'une vésicule (après 7 nuits), une masse ferme (après un mois), la tête (après deux mois) et les membres (après trois mois).

Pythagore (570–495 avant JC), a proposé que le père fournisse les caractéristiques essentielles de la progéniture, qui est connue sous le nom de «spermisme». Hippocrate, 460–377 a. C., a déclaré que le développement de l'embryon de poulet peut être similaire à celui de l'homme.

Aristote (384–322 avant JC) a écrit un traité sur les embryons de poulets et autres animaux. Pour cette raison, il est considéré comme le fondateur de l'embryologie.

Claudius Galenus (129-216 avant JC) a écrit un traité sur la formation du fœtus, décrivant des structures telles que le placenta, l'amnios et l'allantoïde.

Samuel-el-Yehudi, ~ 200 AD, a décrit le développement de l'embryon en distinguant six stades, d'un embryon informe à un fœtus.

Embryologie de la Renaissance au XVIIIe siècle

Léonard de Vinci (1452-1519), en disséquant l'utérus d'une femme enceinte, a réalisé des dessins très précis du fœtus.

William Harvey (1578-1657), croyait que le sperme pénétrait dans l'utérus et se métamorphosait, se transformant en ovule, puis en embryon.

Marcello Malpighi (1628–1694) et Jan Swammerdam (1637–1680), à travers des observations au microscope, ont fourni des informations qui, selon eux, soutenaient la théorie du préformisme, qui proposait que le sperme contenait des êtres humains entiers.

Regnier de Graaf (1641–1643), disséqué et observé les ovaires de diverses espèces de mammifères, y compris les humains, décrivant le corps jaune (follicule de Graaf).

Casper Friedrich Wolff (1733–1794), dans sa publication de 1759 Theory of Generation, a soutenu que les organes du corps n'existent pas avant la gestation, mais sont formés par étapes à partir d'un matériau indifférencié.

Lázaro Spallanzani (1729–1799), a effectué des tests de fécondation in vitro chez les amphibiens et l'insémination chez le chien, concluant que les ovocytes et le sperme sont nécessaires pour initier le développement d'un individu.

Heinrich Christian Pander (1794–1865), a observé le développement précoce des embryons de poulet, décrivant les trois couches germinales: ectoderme, mésoderme, endoderme.

Embryologie moderne

Karl Ernst von Baer (1792–1876), a affirmé que le sperme contenait des millions de cellules en mouvement, qu'il appelait les spermatozoïdes. De plus, il a découvert les ovocytes des ovaires de mammifères, le zygote dans les trompes de Fallope et le blastocyste dans l'utérus. Pour cette raison, il est considéré comme le fondateur de l'embryologie moderne.

Hans Spemann (1869–1941), a introduit le concept d'induction dans le développement de l'embryon, selon lequel l'identité de certaines cellules influence le développement d'autres cellules dans leur environnement. Spermann a reçu le prix Nobel de physiologie et de médecine en 1935.

Patrick Steptoe (1913–1988) et Robert Edwards (1925–) sont les gynécologues et les scientifiques qui ont rendu possible la naissance de Louise Brown en 1978, le premier bébé produit par fécondation in vitro.

Edward Lewis (1918–2004), Christiane Nüsslein-Volhard (1942–) et Eric F. Wieschaus (1947–) ont reçu le prix Nobel de physiologie et de médecine en 1995 pour leur découverte de gènes qui contrôlent le développement embryonnaire.

Ian Wilmut (1944–) et ses collègues ont été les premiers à transférer le noyau d'une cellule adulte différenciée pour produire un clone d'un mammifère, le mouton nommé Dolly, né en 1996.

Branches d'embryologie

L'embryologie est divisée en embryologie générale, embryologie systémique, embryologie descriptive, embryologie comparative, embryologie expérimentale, embryologie chimique et tératologie.

Embryologie générale

Étude du développement depuis la fécondation et la formation de zygotes, en passant par la formation et l'implantation de blastocystes, la formation d'embryoblastes, jusqu'à la formation d'embryons. Ces événements durent huit semaines et sont divisés en périodes pré-embryonnaires et embryonnaires.

Embryologie systémique

Etude du développement des organes et des systèmes au stade embryonnaire.

Embryologie descriptive

Etude, à partir de l'observation directe et de la description, des stades de développement de l'embryon.

Embryologie comparative

Comparaison du développement d'embryons de différentes espèces d'animaux. Cette branche est liée à la biologie comparative et intégrative, qui a donné naissance dans les années 90 à la biologie du développement évolutif, appelée evo-devo.

Embryologie expérimentale

Expériences avec des animaux de laboratoire (rats, souris, amphibiens, etc.) pour étudier le développement embryonnaire.

Embryologie chimique

Etude biochimique du blastocyste, de l'embryon et du fœtus jusqu'au moment de la naissance.

Tératologie

Étude de l'effet des agents infectieux, des substances chimiques, des radiations et d'autres facteurs externes qui altèrent la morphologie et la fonction fœtales.

Embryologie humaine

Chez l'homme, trois stades du développement prénatal ont été décrits: 1) la période pré-embryonnaire, de la conception à la deuxième semaine; 2) période de formation de l'embryon, de la deuxième à la huitième semaine; 3) période fœtale, de la neuvième semaine à la naissance.

En général, le développement prénatal de l'être humain implique la formation: 1) de l'embryon; 2) placenta; 3) membranes du fœtus; 4) cavités corporelles et diaphragme; 5) les systèmes musculaire, squelettique, respiratoire, cardiovasculaire, digestif, urinaire, reproducteur et nerveux; 6) tête et cou; 7) les yeux et les oreilles.

Étapes cruciales du développement embryonnaire

Formation de l'embryon, du placenta et des membranes du fœtus

Une fois le zygote formé, il commence à se diviser par mitose et augmente le nombre de cellules sans augmenter leur taille. Les cellules du zygote sont appelées blastomères. Lorsque 12 cellules sont atteintes, la morula se forme. Ensuite, cela forme le blastocyste, qui est une sphère creuse remplie de liquide.

Le blastocyste a une masse cellulaire interne à un pôle. Il est entouré d'une fine couche de cellules appelée trophoblaste, qui est responsable de sa fixation à la paroi utérine, formant finalement la partie fœtale du placenta.

Les cavités amniotique et chorionique entourent l'embryon. Ses parois forment les membranes du fœtus. La masse cellulaire interne forme, par gastrulation, le disque d'un embryon bilaminaire, formé par l'épiblaste (plus tard ectoderme) et l'hypoblaste (plus tard endoderme). L'ectoderme se différencie et forme une troisième couche: le mésoderme.

Le mésoderme forme les os, le tissu conjonctif, le cartilage, les systèmes cardiovasculaire, lymphatique et reproducteur, les reins, le derme de la peau, entre autres structures. L'ectoderme forme le système nerveux. L'endoderme forme le tractus gastro-intestinal, les poumons et les voies respiratoires.

À huit semaines, la plupart des organes et des systèmes se sont déjà formés, mais sont immatures.

Formation de cavités corporelles et de diaphragme

Au cours de la quatrième semaine, l'embryon est de forme tridimensionnelle et présente un pliage à la suite de la formation du tube intestinal. Un coelome, ou cavité fermée, se forme à l'intérieur de l'embryon à l'origine des couches somatique et viscérale de la plaque latérale du mésoderme.

La couche mésodermique somatique forme la membrane séreuse pariétale, tandis que la couche mésodermique splanchnique forme la membrane séreuse viscérale. Lorsque l'embryon se replie, l'union avec la cavité chorionique est perdue et une cavité se forme qui va de la région pelvienne à la région thoracique.

Le cœlome donne naissance aux cavités péricardique, pleurale et péritonéale. Le septum transversal divise la cavité en deux: la cavité thoracique et la cavité abdominale (ou péritoine). Cependant, la communication entre les deux cavités est maintenue par des canaux péricardiopéritonéaux, qui ont leurs propres membranes.

Les membranes nouvellement nommées divisent la cavité thoracique en cavité péricardique et cavité pleurale, et sont appelées plis pleuropéricardiques. Du vingt et unième jour à la huitième semaine, des cavités se forment.

Le diaphragme est formé principalement du septum transverse et des membranes pleuropéritonéales. Le septum transverse prend naissance, au niveau cervical, vers le vingt-deuxième jour. Il reçoit son innervation des nerfs spinaux C3 - C5.

Entraînement des systèmes musculaire, squelettique, respiratoire et cardiovasculaire

La plupart des muscles proviennent du mésoderme paraxial. Trois types de muscles squelettiques sont formés, lisses et cardiaques. Le muscle squelettique provient des somites, de la couche somatopleurique de la plaque latérale et de la crête neurale. Le muscle lisse des viscères. Le tractus gastro-intestinal et le muscle cardiaque du mésoderme splanchnique.

Le mésoderme constitue la plupart des os et du cartilage. Les cellules sclérotomiques forment les vertèbres individuelles. Dans le développement du crâne, deux parties se forment: le neurocrâne et le viscérocrâne. Les côtes sont formées à partir de l'ossification de précurseurs cartilagineux. L'ossification des os longs marque la fin de la période embryonnaire.

Le développement du système respiratoire est divisé en cinq étapes: 1) embryonnaire, bourgeon initial et ramification; 2) pseudoglandulaire, ramification complète; 3) bronches caniculaires terminales; 4) les sacs sacculaires, terminaux et capillaires entrent en contact; 5) alvéolaire, 8 mois, développement complet de la barrière sang-air.

Le développement du système cardiovasculaire commence par la formation du tube cardiaque. Ensuite, une cloisonnement se produit, une séparation en oreillettes, ventricules et gros vaisseaux. La septation implique la formation de deux septa, qui ne sont complètement fermés qu'à la naissance.

Formation des systèmes digestif, urinaire, reproducteur et nerveux

Le développement du système digestif commence lorsque les couches germinales de l'embryon précoce se replient latéralement et céphalocaudalement. Cela pousse la membrane vitelline dans l'embryon, formant ainsi le tube intestinal, qui est divisé en antérieur (futur pharynx), moyen (futur œsophage) et postérieur (futur duodénum, ​​intestin, côlon et canal anal).

Les systèmes urinaire et reproducteur pourraient être considérés comme un seul car ils ont une origine embryologique commune et partagent des canaux communs. Les deux systèmes se développent à partir du mésoderme intermédiaire, qui forme la crête urogénitale, divisée en cordon néphrogénique et en crête des gonades.

Le cordon néphrogénique donne naissance aux pronéphros, mésonéphros et métanéphros, qui sont impliqués dans la formation des reins. Le système génital se développe à partir de la crête des gonades. Le développement du système reproducteur féminin ou masculin dépend de la paire de chromosomes sexuels.

Le système nerveux se développe dans la troisième semaine à partir de l'ectoderme. Initialement, le tube neural est formé, dont les plis forment la crête neurale. Une moelle épinière se forme et comporte trois couches: neuroépithéliale, manteau, zone marginale. Par la suite, les vésicules du télencéphale, du diencéphale, du mésencéphale, du métancéphale et du mésencéphale se forment.

Développement de la tête, du cou, des yeux et des oreilles

La plupart de la tête et du cou sont formés à partir des arcades pharyngées, des sacs et des rainures, ainsi que des membranes pharyngées. Ces structures forment l'appareil pharyngé et donnent à l'embryon son aspect distinctif au cours de la quatrième semaine de développement.

Les arcades pharyngées sont formées par le mésoderme mésomérique et les cellules de la crête neurale, qui se différencient respectivement en: 1) les muscles et les artères; 2) os et tissu conjonctif. Les sacs pharyngiens consistent en des invaginations de l'endoderme qui bordent l'intestin antérieur.

Les sulci pharyngés consistent en des invaginations de l'ectoderme. Il est situé entre les arcades pharyngées. Les membranes pharyngées sont constituées d'ectoderme, de mésoderme et d'endoderme. Ils sont situés entre les arcades pharyngées.

L'oreille se compose de: oreille interne, oreille moyenne, oreille externe. À la quatrième semaine, l'oreille interne se développe à partir de la plaque otique de l'ectoderme, qui s'invagine en formant les parties utriculaire et sacculaire. Les oreilles moyenne et externe sont dérivées des premières arcades pharyngées et des cellules neurogliales.

Les yeux proviennent de la vésicule optique, qui se forme à partir de la partie latérale du cerveau antérieur au début de la quatrième semaine.

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