Introduction
Le contrôle du développement embryonnaire est la résultante de «l'architecture génétique» des chromosomes. L'évolution de la génétique moléculaire est en pleine expansion et pour des raisons éthiques évidentes l'essentiel des résultats obtenus provient de l'expérimentation animale notamment chez la drosophile, le ver (Caenorhabditis elegans) et la souris.
Les processus du développement embryonnaire dépendent de facteurs génétiques et environnementaux, coordonnés avec précision dans le temps et dans l'espace. Nombreux sont les facteurs contrôlant les interactions tissulaires, la migration et la différenciation cellulaire, la prolifération des colonies cellulaires ainsi que l'apoptose (mort cellulaire programmée), pour ne citer que quelques exemples.
Le développement embryonnaire est un processus de croissance et de différenciation au cours duquel on assiste à une complexité de plus en plus marquée des structures et des fonctions.
Si la croissance fait appel à la multiplication somatique des cellules par mitose et à son contrôle par la notion de restriction (arrêt des mitoses), la complexité des structures est liée, quant à elle, à la morphogénèse et à la différenciation.
En effet, un des éléments les plus fascinants du développement embryonnaire est la génération d'un organisme complexe formé par des milliards de cellules à partir du seul zygote (oeuf fécondé) ! Nous ne citons dans ce chapitre que quelques facteurs d'origine embryonnaire et foetale importants pour le développement prénatal.
Facteurs d'origine embryonnaire et foetale
De nombreuses molécules (hormones, facteurs de croissance et enzymes) jouent un rôle dans la croissance et la différenciation embryonnaire. Quelques unes sont mentionnées ici, mais leur étude dépasse du cadre de ce module.
Les IGF (insuline like growth factor), jouent un rôle majeur dans la croissance prénatale. Ils sont mitogènes, stimulent le métabolisme foeta et coordonnent le métabolisme foeto-placentaire. Les IGF-II affectent le développement embryonnaire précoce, alors que les IGF-I régulent la croissance foetale postnatale.
L'insuline foetale joue un rôle régulateur indirect sur la croissance foetale en modulant l'expression des IGF foetaux. Elle agit en revanche directement sur le tissu adipeux et la prolifération cellulaire foetale. Son effet sur la différenciation tissulaire et la maturation prénatale est minime.
Les glucocorticoïdes foetaux agissent sur la différenciation tissulaire et la maturation prénatale d'organes vitaux tels que le poumon (maturation du surfactant), le foie (contrôle de la glycémie), les intestins (maturation des enzymes digestives et prolifération des villosités).
Les hormones thyroïdiennes et les glucocorticoïdes agissent en synergie sur la maturation des poumons et du système nerveux.
L'hormone de croissance foetale GH n'intervient pas sur la croissance prénatale. Cela explique l'absence de retard de croissance lors d'hypopituitarisme congénital.
Il existe d'autres facteurs de croissance agissant sur la prolifération, la différenciation et la maturation cellulaires. Ils jouent tous un rôle important dans l'embryogénèse.
- Les EGF (epidermal growth factor) sont des mitogènes puissants et constituent une famille de molécules agissant sur le même récepteur, la tyrosine kinase.
- Les TGF (tranforming growth factor) constituent une superfamille contenant plus de 30 membres (TGF-β, activine, BMP ou protéines morphogéniques osseuses, GDNF ou glial derived neurotropic factor).
- Les FGF (fibroblast growth factor), dont on connaît une vingtaine sont tous codés par des gènes différents.
La cholinestérase embryonnaire (Che) est une enzyme active dans la morphogénèse. Suivant le stade de leur développement, les cellules embryonnaires expriment à leur surface des récepteurs muscariniques à l'acétylcholine et synthétisent de la cholinestérase capable d'inactiver le neurotransmetteur.
Les interleukines 1 constituent une famille appartenant à celle des cytokines et jouent un rôle fondamental lors de l'implantation.
Les hormones sexuelles d'origine embryonnaire. La différenciation sexuelle se fait entre la 3e et la 12e semaine, selon une suite d'évènements déterminés par des facteurs génétiques et hormonaux.
On sait depuis 1950 (travaux de A. Jost) que la différenciation sexuelle secondaire (sexe phénotypique) par opposition à la différenciation sexuelle primaire (sexe gonadique) dépend essentiellement de facteurs hormonaux.
Dès la 6e semaine, les cellules interstitielles de Leydig du testicule foetal sécrètent de la testostérone responsable de la différenciation masculine des ébauches de l'appareil génital.
Vers la 7e semaine, l'hormone anti-müllerienne (AMH) membre de la famille des TGF-β, secrétée dans les cordons séminifères par les cellules de Sertoli, induit la régression des canaux de Müller.
L'appareil génital féminin se différencie, quant à lui, spontanément dans le sens femelle en l'absence d'imprégnation hormonale.
Facteurs d'origine maternelle
En règle générale, les hormones et les facteurs de croissance maternels ne traversent pas le placenta. Si cela se produit quand même, cela sera due à une altération du métabolisme placentaire.
L'état général de la mère et d'éventuelles toxicomanies ou maladies (alcool, tabagisme, diabète etc.) peuvent influencer la croissance embryonnaire et foetal.