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Fermeture du tube neural

Le tube neural se ferme lorsque les plis neuraux appariés sont réunis au niveau de la ligne médiane dorsale. Les plis adhèrent les uns aux autres et les cellules des deux plis fusionnent. Chez certaines espèces, les cellules de cette jonction forment les cellules de la crête neurale. Chez les oiseaux, les cellules de la crête neurale ne migrent de la région dorsale qu’après la fermeture du tube neural à cet endroit. Chez les mammifères, cependant, les cellules de la crête neurale crânienne (qui forment des structures du visage et du cou) migrent pendant que les plis neuraux s’élèvent (c.-à-d. avant la fermeture du tube neural), tandis que dans la région de la moelle épinière, les cellules de la crête attendent jusqu’à ce que la fermeture se produise (Nichols, 1981; Erickson et Weston, 1983).

La fermeture du tube neural ne se produit pas simultanément dans tout l’ectoderme. Ceci est mieux observé chez les vertébrés (tels que les oiseaux et les mammifères) dont l’axe du corps est allongé avant la neurulation. La figure 12.5 représente la neurulation chez un embryon de poussin de 24 heures. La neurulation dans la région céphalique (tête) est bien avancée, tandis que la région caudale (queue) de l’embryon est toujours en cours de gastrulation. La régionalisation du tube neural se produit également à la suite de changements dans la forme du tube. À l’extrémité céphalique (où le cerveau se formera), la paroi du tube est large et épaisse. Ici, une série de gonflements et de constrictions définissent les différents compartiments cérébraux. Caudal à la région de la tête, cependant, le tube neural reste un simple tube qui se rétrécit vers la queue. Les deux extrémités ouvertes du tube neural sont appelées neuropore antérieur et neuropore postérieur.

Figure 12.5

Stéréogramme d’un embryon de poussin de 24 heures. Les parties céphaliques terminent la neurulation tandis que les parties caudales sont encore en cours de gastrulation. (De Patten 1971; d’après Huettner 1949.)

Contrairement à la neurulation chez les poussins (dans laquelle la fermeture du tube neural est initiée au niveau du futur mésencéphale et « se resserre » dans les deux sens), la fermeture du tube neural chez les mammifères est initiée à plusieurs endroits le long de l’axe antéro-postérieur (Golden et Chernoff, 1993; Van Allen et al. 1993). Différentes anomalies du tube neural sont causées lorsque diverses parties du tube neural ne se ferment pas (Figure 12.6). Le fait de ne pas fermer les régions du tube neural postérieur humain au jour 27 (ou la rupture subséquente du neuropore postérieur peu de temps après) entraîne une affection appelée spina bifida, dont la gravité dépend de la quantité de moelle épinière restant exposée. L’échec de la fermeture des régions du tube neural antérieur entraîne une condition mortelle, l’anencéphalie. Ici, le cerveau antérieur reste en contact avec le liquide amniotique et dégénère par la suite. Le développement du cerveau antérieur fœtal cesse et la voûte du crâne ne se forme pas. L’échec de la fermeture de l’ensemble du tube neural sur tout l’axe du corps est appelé craniorachischisis. Collectivement, les anomalies du tube neural ne sont pas rares chez l’homme, car elles sont observées chez environ 1 naissance vivante sur 500. Les défauts de fermeture du tube neural peuvent souvent être détectés pendant la grossesse par divers tests physiques et chimiques.

Figure 12.6

Neurulation chez l’embryon humain. (A) Coupes dorsales et transversales d’un embryon humain de 22 jours initiant la neurulation. Les neuropores antérieures et postérieures sont ouvertes au liquide amniotique. (B) Vue dorsale d’un embryon humain neurulant un jour plus tard. Le (plus…)

La fermeture du tube neural humain nécessite une interaction complexe entre les facteurs génétiques et environnementaux. Certains gènes, tels que Pax3, sonic hedgehog et openbrain, sont essentiels à la formation du tube neural des mammifères, mais des facteurs alimentaires, tels que le cholestérol et l’acide folique, semblent également être critiques. Il a été estimé que 50% des anomalies du tube neural humain pourraient être évitées par la prise d’acide folique supplémentaire par une femme enceinte (vitamine B12), et le Service de santé publique des États-Unis recommande à toutes les femmes en âge de procréer de prendre 0,4 mg de folate par jour pour réduire le risque d’anomalies du tube neural pendant la grossesse (Milunsky et al. 1989; Czeizel et Dudas 1992; Centers for Disease Control 1992).

Le tube neural forme finalement un cylindre fermé qui se sépare de l’ectoderme de surface. On pense que cette séparation est médiée par l’expression de différentes molécules d’adhésion cellulaire. Bien que les cellules qui deviendront le tube neural expriment à l’origine de l’E-cadhérine, elles cessent de produire cette protéine lorsque le tube neural se forme et synthétisent à la place de la N-cadhérine et de la N-CAM (Figure 12.7). En conséquence, l’ectoderme de surface et les tissus du tube neural n’adhèrent plus les uns aux autres. Si l’ectoderme de surface est amené expérimentalement à exprimer la N-cadhérine (en injectant l’ARNm de la N-cadhérine dans une cellule d’un embryon de xénope à 2 cellules), la séparation du tube neural de l’épiderme présumé est considérablement entravée (Detrick et al. 1990; Fujimori et coll. 1990).

Figure 12.7

Expression des protéines d’adhésion à la N-cadhérine et à l’E-cadhérine lors de la neurulation chez Xenopus. A) Développement normal. Au stade de la plaque neurale, la N-cadhérine est visible dans la plaque neurale, tandis que l’E-cadhérine est visible sur l’épiderme présumé. Finalement, le (plus…)