Caractéristiques de la neurulation, quand et comment elle est produite

Le la neurulation c'est une étape fondamentale du développement embryonnaire dans lequel le tube neural se développe, une structure qui va donner naissance au cerveau et à la moelle épinière (système nerveux central).

Il se produit dans tous les embryons de vertébrés, bien que chez certaines espèces, il subisse deux processus différents: la neurulation primaire et la neurulation secondaire.

Le processus de neurulation commence vers la troisième ou la quatrième semaine du développement embryonnaire.

Le développement de notre cerveau est médiatisé par des instructions génétiques, des signaux intercellulaires et notre interaction avec le monde extérieur. Au départ, ce développement consiste en la mise en place d'un système nerveux primitif.

Ainsi, il commence par la génération de neurones à partir de cellules indifférenciées, la formation de régions cérébrales majeures et la migration des neurones de leurs sites de création vers leur emplacement final. Cela permettra d'établir la base pour la création ultérieure de voies axonales et l'établissement de synapses (connexions).

Le processus de neurulation

Pour comprendre le processus de neurulation, il est nécessaire de connaître certaines étapes fondamentales du développement embryonnaire.

Avant l'apparition des cellules qui vont devenir le cerveau et la moelle épinière, il existe des couches de cellules primitives essentielles au développement ultérieur du système nerveux. Ces couches sont formées lors de la soi-disant "gastrulation", ce que Lewis Wolpert a indiqué en 1986:

"Ce n'est pas la naissance, ni le mariage, ni la mort. La gastrulation est vraiment le moment le plus important de votre vie. "

Au cours de cette période délicate, où une seule feuille de cellules est divisée en trois couches primitives ou couches germinatives:

- Ectoderme ou couche externe: en plus du système nerveux, donnent lieu à l'épiderme et aux structures associées telles que les poils et les ongles.

- Mésoderme ou couche intermédiaire: à partir de cela apparaîtront les muscles, les os, le système circulatoire et les organes reproducteurs et excréteurs.

- Endoderme ou couche interne: conduira au système digestif et au système respiratoire.

Le mésoderme et l'endoderme invaginent (ils se plient sur eux-mêmes), définissant la ligne médiane et les axes antéro-postérieur et dorsal-ventral. Ces axes sont importants car différents événements se produiront dans chaque zone des couches germinales.

La gastrulation a également une fonction clé, à savoir la formation de la notocorde. Il commence à émerger à 18 jours de gestation et consiste en un cylindre défini de cellules mésodermiques qui se développent le long de la ligne médiane de l'embryon.

La notochorde est formée par les mouvements cellulaires qui se produisent pendant la gastrulation. Au début, une fente superficielle est formée, appelée fosse primitive, qui est allongée jusqu'à constituer la "ligne primitive". De là, le mésoderme invagine et se prolonge jusqu'à former un cylindre.

La notochorde établit la ligne médiane de l'embryon, ce qui fera que les deux moitiés du corps seront symétriques. Cette structure définit également la position du système nerveux et est essentielle pour la différenciation neuronale ultérieure.

De cette façon, le processus de neurulation commence. La notochorde commence à envoyer des signaux inductifs à l'ectoderme (qui est juste au-dessus) afin qu'un groupe de cellules neuroectodermiques se différencie en cellules précurseurs nerveuses. Ces derniers sont ceux qui vont faire partie du système nerveux central.

La partie de l'ectoderme qui recouvre la notochorde est définie comme "plaque neurale". Au fur et à mesure que la neurulation progresse, la plaque neurale commence à s’épaissir, accumulant les cellules. Ces cellules sont disposées en deux chaînes des deux côtés de la ligne médiane de la plaque neurale.

Ce dernier commence à se replier dans la ligne médiane (adjacente à la notocorde). Cela donne naissance au sillon neural, environ 20 jours de gestation, qui devient de plus en plus accentué.

La partie de la plaque neurale située immédiatement au-dessus de la notochorde s'appelle la "plaque de plancher". Tandis que l'arrière des extrémités saillantes de la rainure est appelé "crête neurale".

Petit à petit, les deux chaînes de cellules en saillie de la plaque neurale se plient, cherchant à se toucher. Cela se traduit par un cylindre appelé tube neural. Le tube neural se ferme et se termine approximativement à 22 jours de grossesse.

Le mésoderme situé à côté du tube neural devient plus épais, se divisant en structures appelées "somites". Ces structures sont les précurseurs de la musculature et du squelette.

Au cours de la neurulation, différentes parties du tube neural développeront différentes structures de notre corps. Ces changements commencent à 24 jours de gestation. De cette façon:

- La partie du tube neural adjacente aux somites commence à devenir la moelle épinière rudimentaire.

- La zone de la crête neurale donnera naissance aux ganglions sensibles du système nerveux périphérique.

- Les extrémités antérieures de la plaque neurale, appelées «repliement neural antérieur», se dilateront dans la ligne médiane à l’origine du cerveau.

- La cavité du tube neural va devenir le système ventriculaire.

Ainsi, le tube neural donnera naissance au cerveau et à la moelle épinière. Les cellules du tube neural sont appelées cellules précurseurs neurales, qui sont des cellules souches à partir desquelles vont émerger davantage de précurseurs donnant naissance aux neurones et aux cellules gliales.

En revanche, certains sous-groupes de cellules précurseurs neurales ne se divisent pas. Ils sont appelés neuroblastes et se différencient en neurones.

Alors que les cellules de la partie ventrale du tube neural (où se trouve la plaque de plancher) provoquent la moelle épinière et la partie arrière du cerveau.

À 25 jours de gestation, on peut voir 3 vésicules de base qui partent du tube neural: le cerveau antérieur, le mésencéphale et le cerveau postérieur.

Alors qu'à 32 jours ils sont répartis en 5 structures:

- Le télencéphale: qui donne naissance au cortex cérébral, au striatum, au système limbique et à une partie de l'hypothalamus.

- Le diencéphale: qui développera l'épithalamus, le thalamus et l'hypothalamus.

- Le mésencéphale: qui donnera naissance aux pédoncules tectum, tegmento et cérébraux.

- Le métencéphale: qui se différenciera en cervelet et en pont cérébral.

- Le myélencéphale: qui deviendra la moelle allongée (medulla oblongata).

Neurulation primaire et secondaire

La neurulation primaire et secondaire sont deux phases fondamentales du processus de neurulation. En général, ils définissent deux types de formation de tube neural.

La partie antérieure de celle-ci sera formée par la neurulation primaire et postérieure, par la neurulation secondaire. Les deux se produisent en même temps, mais à des endroits différents.

Chaque organisme utilise différents degrés de neurulation primaire et secondaire; sauf les poissons, qui n'utilisent que le secondaire.

Neurulation primaire

Une grande partie du tube neural se développe pendant la troisième semaine de gestation par une neurulation primaire. Sa formation s'étend à Somita 31, qui donne naissance à la deuxième vertèbre sacrée de la colonne vertébrale.

Il commence lorsque les cellules de la plaque neurale commencent à proliférer et à se placer en deux chaînes séparées par une invagination dans la ligne médiane.

Enfin, les chaînes se plient et s'unissent, constituant une partie du tube neural. Cette partie donne naissance à presque tout le système nerveux (encéphale, cervicale, thoracique et lombaire).

Neurulation secondaire

Le reste du tube neural est formé par la neurulation secondaire. Elle provient de la condensation, de la différenciation et de la dégénérescence des cellules mésenchymateuses présentes dans cette zone. (Chávez-Corral, López-Serna, Levario-Carrillo et Sanín, 2013).

Cela se produit en l'absence de la couche germinale ectodermique ou de la plaque neurale. Il commence par la formation d'un cordon médullaire par la condensation des cellules mésenchymateuses, qui est creusée pour donner naissance au tube neural.

Ce tube, également appelé tube médullaire, provient d'une masse indifférenciée de cellules appelée éminence causale. Par des mécanismes morphogénétiques, ils seront organisés en formant une cavité pour donner lieu à la moelle épinière de la région sacrée et coccygienne.

Une fois la neurulation secondaire terminée, elle rejoint la partie la plus caudale de la neurulation primaire.

Altérations dans le processus de neurulation

Il est possible que pendant la neurulation des altérations puissent survenir en raison de mutations génétiques ou d'autres raisons.

Environ 5 ou 6 semaines de gestation, la majeure partie du cerveau et du visage commencent à se former. Les hémisphères différencient et font croître les vésicules optiques, les bulbes olfactifs et le cervelet.

Si ce moment important du développement neurologique est altéré, des troubles neurologiques et neuropsychologiques graves apparaissent généralement. Celles-ci sont généralement accompagnées d'épisodes de crises.

Les modifications de ce processus entraînent des conditions graves. Surtout si la fermeture du tube neural présente des défauts qui ne sont généralement pas compatibles avec la vie. Ce sont entre 1 à 500 naissances vivantes. Les troubles les plus courants liés à une mauvaise fermeture du tube neural sont:

- Anencéphalie: se produit en raison d'une mauvaise fermeture dans la partie antérieure du tube neural pendant la neurulation. Elle se caractérise par l'absence de certaines parties du crâne, de malformations du cerveau et du visage, ainsi que par des problèmes cardiaques.

- Spina bifida: résulte d'un défaut du tube neural qui entraîne un développement incomplet du cerveau, de la moelle épinière ou des méninges (couches protectrices qui entourent le système nerveux central). Il existe plusieurs types de spina-bifida: il peut s'agir d'une malformation cachée d'une ou de plusieurs vertèbres ou d'une malformation des os, des membranes ou des graisses dans cette zone.

Par ailleurs, un autre sous-type est le méningocèle, dans lequel les méninges dépassent de l'ouverture de la colonne vertébrale et peuvent être recouvertes de peau ou non.

Enfin, le sous-type le plus grave est la myéloméningocèle. Dans ce cas, la moelle épinière est exposée et dépasse par l'ouverture de la colonne vertébrale. Cela provoque une paralysie dans les parties du corps situées au-dessous de cette ouverture.

- encéphalocèle: renflement en forme de sac dans lequel le cerveau et les méninges font saillie à travers une ouverture au niveau du crâne.

- Fente palatine ou fente labiale.

Références

1. Chávez-Corral, D.V., López-Serna, N., Levario-Carrillo, M. et Sanín, L.H. (2013). Défauts du tube neural et de la fente labiale et palatine: une étude morphologique. Journal international de morphologie, 31 (4), 1301-1308.
2. Gastrulation et Neurulation. (s.f.) Extrait le 27 avril 2017 du Kenyon College: biology.kenyon.edu.
3. La neurulation (s.f.) Récupéré le 27 avril 2017 sur Wikipedia: en.wikipedia.org/wiki/Neurulation.
4. La neurulation (s.f.) Récupéré le 27 avril 2017 de Boundless: boundless.com.
5. Rosselli, M., Matute, E. et Ardila, A. (2010). Neuropsychologie du développement de l'enfant. Mexico, Bogotá: Editorial Le manuel moderne.
6. Page d'information sur le spina bifida. (s.f.) Extrait le 27 avril 2017 des National Institutes of Neurological Disorders and Stroke: ninds.nih.gov.
7. Purves, D. (2008). Neuroscience (3ème éd.). Editorial Panamericana Medical.