De l'embryon à la morale

Une visite guidée des trois infinis : petit, grand et complexe

L’humain découvre la grammaire de base de son système nerveux

On parle d’embryon pendant le premier stade de développement d’un être humain, c’est-à-dire grosso modo durant les deux premiers mois de la grossesse. Ensuite, et jusqu'à la fin de la grossesse, le futur être humain prend le nom de fœtus. Tous les organes existent alors à l’état rudimentaire. Du point de vue médical, la durée de la grossesse se calcule à partir du premier jour de la dernière menstruation. La fécondation, elle, n'a lieu que 14 jours plus tard.

DE LA FÉCONDATION À L'EMBRYON

Le développement humain a ceci de merveilleux qu'il est le fruit d’une double influence : génétique (ou interne) d'une part, et environnementale (ou externe) d'autre part. C'est la combinaison de ces deux facteurs qui fait que nous sommes tous différents les uns des autres, y compris les vrais jumeaux.

Le premier stade du développement d’un être humain, le stade embryonnaire, commence par la fécondation. Celle-ci se déroule généralement dans le premier tiers de la trompe de Fallope, ce canal reliant chaque ovaire à l’utérus. La membrane de l'ovocyte, après la pénétration du spermatozoïde, devient infranchissable pour d'autres spermatozoïdes.

A partir de sa fécondation, la cellule primordiale appelée zygote va migrer en direction de la muqueuse utérine. Cette migration s’accompagne de divisions successives qui forment bientôt 2, 4, 8 cellules, etc.

a) stade deux cellules; b) stade quatre cellules; c) stade huit cellules; d) et e) stade morula.

La première structure tridimensionnelle à surgir de cette prolifération cellulaire est une sphère de cellules. On emploie le terme morula pour designer les stades embryonnaires de développement suivants, soit de 16, 32 et 64 cellules. La morula est donc le fruit des premiers clivages cellulaires qui n’engendrent pratiquement pas de croissance, les cellules filles étant de plus en plus petites.

La morula est semblable à une balle pleine, mais après le stade de 64 cellules, cette balle va développer une cavité intérieure pour former la blastula. Cette cavité, appelée blastocoele, est délimitée par une couche unique de cellules. C’est durant ce stade, environ 7 à 8 jours après la fertilisation, que se fait l’implantation dans la paroi utérine.

Les cellules de la blastula vont bientôt se déplacer vers l’intérieur de la cavité pour former des couches distinctes qui vont se redistribuer à mesure que la blastula va s’invaginer durant le stade suivant, celui de la gastrulation.

La blastula devient donc la gastrula quand une portion des cellules de surface de la sphère rentre à l’intérieur de celle-ci, formant ainsi l’ectoderme et l’endoderme.

Le stade qui suit celui de la gastrulation est d’ailleurs celui de la neurulation, le processus qui initie toute la formation du système nerveux.

Le placenta se forme au cours de la grossesse à partir de la membrane enveloppant le fœtus et la muqueuse de l’utérus. Fixé à la paroi de l’utérus, il ressemble à un gâteau spongieux qui apporte nutriments et oxygène au fœtus par l’entremise du cordon ombilical. Il permet aussi au fœtus d’éliminer les déchets produit par son métabolisme dans le sang de la mère. Le placenta sécrète également plusieurs hormones comme la progestérone, des oestrogènes, des hormones favorisant la lactation, ainsi qu’une hormone appelée gonadotrophine chorionique que l’on retrouve dans l'urine au cours de la grossesse et sur laquelle reposent les tests de grossesse. Malgré les échanges intimes qu’il permet, le placenta empêche le sang de la mère et celui du fœtus de se mélanger. Il joue ainsi un rôle de douane, empêchant par exemple la plupart des microbes de le traverser. Les anticorps de la mère et les médicaments qu’elle peut prendre durant la grossesse traversent cependant placenta. Cela est utile pour un antibiotique qui va protéger le bébé contre une infection. Mais cela peut aussi avoir des effets négatifs sur son développement dans le cas de l’alcool ou d’autres drogues.

Les révélations du génome néandertalien

La fermeture du tube neural est un événement crucial du développement du système nerveux. Il dépend d’une séquence d’événements affectant la position des cellules et les processus d’adhésion entre elles. Lorsqu’elle ne se fait pas correctement, des malformations importantes peuvent survenir. Une des plus connues est la spina bifida (un cas sur 1000 naissances environ), caractérisée par un défaut de formation de la partie postérieure du tube neural. Il en résulte une malformation des vertèbres du bas du dos qui expose souvent la moelle épinière, la rendant vulnérable aux lésions et causant souvent un usage restreint des membres inférieurs. Il semble que cette malformation soit associée à une carence en acide folique. Cette vitamine se retrouve en quantité suffisante dans l’alimentation de la mère, mais une diète pauvre ou mal équilibrée peut l’en priver suffisamment pour nuire à la formation du tube neural. Le contraire de la spina bifida, c’est-à-dire un tube neural qui reste ouvert dans sa partie supérieure, n’est guère mieux puisqu’il produit l’anencéphalie, une condition où l’organisation des grandes structures cérébrales est grandement perturbée.

LA MISE EN PLACE DU SYSTÈME NERVEUX

Tout comme l’étude des origines évolutives du cerveau humain nous renseigne sur son anatomie, celle du développement du système nerveux au cours de la vie d’un individu nous permet de mieux comprendre son organisation.

La formation de celui-ci survient assez tôt au cours du développement et reçoit le nom de neurulation. Une structure importante qui apparaît à la fin du stade précédent, celui de la gastrulation, est la corde dorsale (ou notochorde). Ce cylindre de cellules du mésoderme définit l’axe antéro-postérieur de l’embryon en s’étendant sur toute la longueur de celui-ci.

C’est cette corde qui, autour de la troisième semaine de développement, envoie un signal moléculaire qui amène les cellules de l’ectoderme situées juste au-dessus à s’épaissir en une colonne épithéliale individualisé, la plaque neurale. Après cette induction neurale, la plaque neurale commence à s’invaginer pour former la gouttière neurale, puis se referme en faisant sailli à la surface de l’embryon pour devenir le tube neural.

Du côté le plus dorsal du tube neural, une autre population particulière de cellules se distingue à l’endroit où le tube neural fait sailli, d’où son nom de crête neurale. Ces cellules vont éventuellement migrer en suivant des voies spécifiques qui vont les exposer une fois de plus à différentes molécules inductrices. Elles se différencieront finalement pour former entre autres les ganglions spinaux et végétatifs.

De chaque côté du tube neural, le mésoderme s’épaissit et se subdivise en structures appelées somites. Celles-ci sont les précurseurs de la musculature axiale et du squelette. Le tube neural situé dans la région des somites formera la future moelle épinière. Les extrémités antérieures du tube neural vont pour leur part se refermer et continuer de s’étendre pour donner naissance aux différentes structures cérébrales.

LA FORMATION DES GRANDES RÉGIONS DU CERVEAU

On parle de différenciation pour désigner l’étape du développement au cours de laquelle des structures cérébrales plus élaborées vont naître du tube neural.

On voit d’abord apparaître un cerveau embryonnaire fait de 3 vésicules primaires. Au cours de la septième semaine de développement, deux de ces vésicules vont se subdiviser à leur tour en deux pour former un total de cinq vésicules secondaires.

La partie antérieure du prosencéphale va bourgeonner latéralement pour donner naissance au télencéphale, deux grosses vésicules qui deviendront les hémisphères cérébraux. La partie postérieure du prosencéphale formera quant à elle le diencéphale qui comprendra le thalamus, l’hypothalamus, l’hypophyse, la glande pinéale et la rétine. La partie médiane des trois vésicules primitives, le mésencéphale, ne se divise pas. Son évolution est plus lente et aboutira entre autres à la formation du tegmentum et des colliculi supérieurs et inférieurs. Le rhombencéphale s'allonge pour sa part rapidement; ce qui l'oblige à se couder ventralement, formant la flexion pontique. Cette flexion délimite une partie antérieure, le métencéphale (la protubérance et le cervelet en devenir), et une partie postérieure, le myélencéphale, qui deviendra le bulbe rachidien.