22.2 Développement précoce du système nerveux: différenciation du tube neural et des crêtes neurales

• Neurulation primaire et secondaire
• Formation du tube neural
• Les mécanismes moléculaires dans le développement précoce du SNC
  • Différenciation du tube neural primitif ou la transformation neuroblastique de l'ectoderme
  • Polarité antéro-postérieure du tube neural
  • Polarité dorso-ventrale du tube neural
• Formations des crêtes neurales

Neurulation primaire et secondaire

La neurulation primaire est la transformation de l'ectoderme de la région sus-chordale en un tube neural primitif. Elle est contrôlée par l'action inductrice du mésoblaste axial, de la chorde dorsale et de la plaque préchordale 6. En effet, le rôle inducteur de ces structures dans la transformation neuroblastique de l'ectoblaste est maintenant bien documenté, alors qu'il avait déjà été reconnu au début du 20e siècle (Spemann 1924). Le déterminisme du système nerveux passe non seulement par l'induction neuroblastique, mais aussi par la différenciation de ses populations cellulaires. (Mécanismes moléculaires dans le développement du SNC).

La neurulation secondaire, par opposition à la neurulation primaire, concerne le développement de la partie terminale de la moelle épinière à la hauteur du 31e somite (entre la 4e et la 7e semaine). Rappelons que la ligne primitive produit avant de disparaître (29e jour), une structure mésoblastique qui persiste et qui s'appelle l'éminence caudale. Cette dernière sera à l'origine de la partie caudale du tube neural et de l'élongation de la moelle épinière. Le cordon initialement plein se creuse d'une lumière qui s'unit au canal neural, il sera finalement revêtu par le neuroépithélium. (29)

Fig. 2
La neurulation secondaire, concerne le développement de la partie terminale de la moelle épinière. L'éminence caudale mésenchymateuse pleine se creuse d'une lumière qui s'unit au canal neural.

Formation du tube neural

C'est l'apparition de la plaque neurale au 19e jour 7, qui constitue le premier évènement de la formation du futur système nerveux. La plaque neurale se développe en avant de la ligne primitive 6-7 sous forme d'un épaississement médio-sagittal de l'ectoblaste et suit un gradient cranio-caudal. Le développement de la plaque neurale est plus rapide à l'extrémité crâniale, qui s'élargit en forme de raquette, à l'origine du futur cerveau. L'extrémité caudale reste étroite et donnera la moelle épinière. Ces modifications sont concomitantes de la gastrulation.

Fig. 3, Fig. 4.
Vue schématique dorsale du disque embryonnaire au cours de la 3e semaine montrant l'apparition de la plaque neurale ainsi que la ligne primitive et la formation du processus notocordal.

Sur l'image au stade 9, observer l'élargissement plus marqué « en raquette » de la plaque neurale au niveau rostral.

Fig. 5
Représentation schématique de la formation du processus notochordal au 19e jour par invagination des cellules épiblastiques en provenance du noeud primitif.

Fig. 6
Coupe selon C

En effet, c'est lors de l'apparition de la notochorde et sous l'influence inductrice du mésoblaste axial sous-jacent (plaque préchordale et portion crâniale du processus notochordal) que se développe la plaque neurale. Le mécanisme d'induction neural est complexe et serait lié à des substances inductrices sécrétées par les cellules mésoblastiques axiales. Ces facteurs, diffusant vers les cellules ectoblastiques sus-jacentes, activent des gènes responsables de la différenciation de l'épithélium ectoblastique en un épithélium prismatique pseudostratifié: le neuro-ectoblaste.

La plaque neurale apparaît donc à l'extrémité crâniale de l'embryon et progresse par recrutement de nouvelles cellules neuro-ectoblastiques à son extrémité caudale. Au cours de la 3e semaine, les bords de la plaque neurale se surélèvent, formant des bourrelets neuraux qui délimitent la gouttière neurale 8. La partie la plus antérieure de la plaque neurale présente un mouvement d'enroulement faisant basculer les territoires antérieurs et dorsaux en position ventrale.

Les bords de la gouttière neurale vont se rapprocher puis s'accoler dès le 28e jour pour délimiter le tube neural 10, après que se soit détaché de chaque côté un amas cellulaire longitudinal issu de la zone de jonction de la gouttière neurale et de l'ectoblaste. Ces amas latéraux constituent les crêtes neurales 9. La fusion des gouttières neurales est liée au fait que les cellules neuroectodermiques se reconnaissent et augmentent leur capacité d'adhésion grâce à l'expression accrue des N-cadhérines et des N-CAMs à la faveur de la E-cadhérine (spécifique des épithéliums).
L'ectoblaste se reconstitue au-dessus du tube neural flanqué de ses deux crêtes neurales. Environ 50% de l'ectoblaste constitue la plaque neurale, le reste constituera le futur épiderme.
La fermeture du tube neural commence dans la région cervicale (au niveau du 4e somite) et progresse alors simultanément en direction céphalique (le neuropore rostral se ferme au 29e jour 11) et caudale (le neuropore caudal se ferme au 30e jour12).
L'emplacement du neuropore antérieur correspond à la lame terminale du cerveau adulte. Celui du neuropore postérieur, correspond au 31 somites (environ S1), où se fera la neurulation secondaire à partir de l'éminence caudale, qui se terminera chez l'adulte par le cône médullaire. Un défaut de fermeture du tube neural postérieur résulte en une pathologie appelée spina bifida, alors que l'absence de fermeture du neuropore antérieur est responsable d'une anencéphalie.