Embryon -Embryo

Embryon
Embryon 7 semaines après la conception.jpg
Un embryon humain mâle , âgé de sept semaines
ou de neuf semaines d' âge gestationnel
Identifiants
ET E1.0.2.6.4.0.5
Terminologie anatomique

Un embryon est le premier stade de développement d'un organisme multicellulaire . En général, chez les organismes qui se reproduisent sexuellement , le développement embryonnaire est la partie du cycle de vie qui commence juste après la fécondation et se poursuit par la formation de structures corporelles, telles que les tissus et les organes. Chaque embryon commence son développement en tant que zygote , une cellule unique résultant de la fusion de gamètes (c'est-à-dire le processus de fécondation qui est la fusion d'un ovule femelle et d'un spermatozoïde mâle ). Dans les premiers stades du développement embryonnaire, un zygote unicellulaire subit de nombreuses divisions cellulaires rapides, appelées clivage , pour former une blastula , qui ressemble à une boule de cellules. Ensuite, les cellules d'un embryon au stade blastula commencent à se réorganiser en couches dans un processus appelé gastrulation . Ces couches donneront chacune naissance à différentes parties de l'organisme multicellulaire en développement, telles que le système nerveux, le tissu conjonctif et les organes .

Un être humain nouvellement en développement est généralement appelé embryon jusqu'à la neuvième semaine après la conception, date à laquelle il est alors appelé fœtus . Dans d'autres organismes multicellulaires, le mot "embryon" peut être utilisé plus largement pour tout stade précoce du développement ou du cycle de vie avant la naissance ou l'éclosion .

Étymologie

Attesté pour la première fois en anglais au milieu du 14 s., le mot embryon dérive du latin médiéval embryo , lui-même du grec ἔμβρυον ( embruon ), lit. "jeune", qui est le neutre de ἔμβρυος ( embruos ), allumé. "grandir", de ἐν ( en ), "dans" et βρύω ( bruō ), "gonfler, être rassasié" ; la forme latinisée appropriée du terme grec serait embryum .

Développement

Embryons animaux

Développement embryonnaire de la salamandre, vers les années 1920
Embryons (et un têtard ) de la grenouille ridée ( Rana rugosa )

Chez les animaux, la fécondation commence le processus de développement embryonnaire avec la création d'un zygote, une cellule unique résultant de la fusion de gamètes (par exemple, ovule et sperme). Le développement d'un zygote en un embryon multicellulaire passe par une série d'étapes reconnaissables, souvent divisées en clivage, blastula, gastrulation et organogenèse.

Le clivage est la période de divisions cellulaires mitotiques rapides qui se produisent après la fécondation. Pendant le clivage, la taille globale de l'embryon ne change pas, mais la taille des cellules individuelles diminue rapidement à mesure qu'elles se divisent pour augmenter le nombre total de cellules. Le clivage donne une blastula.

Selon l'espèce, un embryon au stade blastula peut apparaître comme une boule de cellules au-dessus du jaune ou comme une sphère creuse de cellules entourant une cavité médiane. Les cellules de l'embryon continuent de se diviser et d'augmenter en nombre, tandis que les molécules à l'intérieur des cellules telles que les ARN et les protéines favorisent activement les processus de développement clés tels que l'expression des gènes, la spécification du destin cellulaire et la polarité.

La gastrulation est la phase suivante du développement embryonnaire et implique le développement de deux ou plusieurs couches de cellules (couches germinales). Les animaux qui forment deux couches (comme Cnidaria ) sont appelés diploblastiques, et ceux qui en forment trois (la plupart des autres animaux, des vers plats aux humains) sont appelés triploblastiques. Lors de la gastrulation des animaux triploblastiques, les trois couches germinales qui se forment sont appelées ectoderme , mésoderme et endoderme . Tous les tissus et organes d'un animal adulte peuvent retracer leur origine jusqu'à l'une de ces couches. Par exemple, l'ectoderme donnera naissance à l'épiderme cutané et au système nerveux, le mésoderme donnera naissance au système vasculaire, aux muscles, aux os et aux tissus conjonctifs, et l'endoderme donnera naissance aux organes du système digestif et à l'épithélium de le système digestif et le système respiratoire. De nombreux changements visibles dans la structure embryonnaire se produisent tout au long de la gastrulation lorsque les cellules qui composent les différentes couches germinales migrent et provoquent le pliage ou l'invagination de l'embryon auparavant rond en une apparence en forme de coupe.

Après la gastrulation, un embryon continue de se développer en un organisme multicellulaire mature en formant des structures nécessaires à la vie en dehors de l'utérus ou de l'œuf. Comme son nom l'indique, l'organogenèse est l'étape du développement embryonnaire au cours de laquelle les organes se forment. Au cours de l'organogenèse, les interactions moléculaires et cellulaires incitent certaines populations de cellules des différentes couches germinales à se différencier en types cellulaires spécifiques à un organe. Par exemple, dans la neurogenèse, une sous-population de cellules de l'ectoderme se sépare des autres cellules et se spécialise davantage pour devenir le cerveau, la moelle épinière ou les nerfs périphériques.

La période embryonnaire varie d'une espèce à l'autre. Dans le développement humain, le terme fœtus est utilisé à la place d'embryon après la neuvième semaine après la conception, alors que chez le poisson zèbre , le développement embryonnaire est considéré comme terminé lorsqu'un os appelé cleithrum devient visible. Chez les animaux qui éclosent d'un œuf, comme les oiseaux, un jeune animal n'est généralement plus appelé embryon une fois qu'il a éclos. Chez les animaux vivapares (animaux dont la progéniture passe au moins un certain temps à se développer dans le corps d'un parent), la progéniture est généralement appelée embryon à l'intérieur du parent et n'est plus considérée comme un embryon après la naissance ou la sortie du parent. Cependant, l'étendue du développement et de la croissance accomplis à l'intérieur d'un œuf ou d'un parent varie considérablement d'une espèce à l'autre, à tel point que les processus qui se déroulent après l'éclosion ou la naissance chez une espèce peuvent avoir lieu bien avant ces événements chez une autre. Par conséquent, selon un manuel, il est courant que les scientifiques interprètent la portée de l' embryologie au sens large comme l'étude du développement des animaux.

Embryons végétaux

L'intérieur d'une graine de Ginkgo , montrant l'embryon

Les plantes à fleurs ( angiospermes ) créent des embryons après la fécondation d'un ovule haploïde par le pollen . L'ADN de l'ovule et du pollen se combinent pour former un zygote diploïde unicellulaire qui se développera en embryon. Le zygote, qui se divise plusieurs fois au cours de sa progression tout au long du développement embryonnaire, est une partie d'une graine . Les autres composants de la graine comprennent l' endosperme , qui est un tissu riche en nutriments qui aidera à soutenir l'embryon de la plante en croissance, et le tégument, qui est une enveloppe extérieure protectrice. La première division cellulaire d'un zygote est asymétrique , ce qui donne un embryon avec une petite cellule (la cellule apicale) et une grande cellule (la cellule basale). La petite cellule apicale donnera éventuellement naissance à la plupart des structures de la plante mature, telles que la tige, les feuilles et les racines. La plus grande cellule basale donnera naissance au suspenseur, qui relie l'embryon à l'endosperme afin que les nutriments puissent passer entre eux. Les cellules embryonnaires végétales continuent de se diviser et de progresser à travers des stades de développement nommés d'après leur apparence générale : globulaire, cœur et torpille. Au stade globulaire, trois types de tissus de base (dermique, terrestre et vasculaire) peuvent être reconnus. Le tissu dermique donnera naissance à l' épiderme ou à l'enveloppe extérieure d'une plante, le tissu de base donnera naissance à du matériel végétal interne qui fonctionne dans la photosynthèse , le stockage des ressources et le soutien physique, et le tissu vasculaire donnera naissance à du tissu conjonctif comme le xylème et phloème qui transporte les fluides, les nutriments et les minéraux dans toute la plante. Au stade cardiaque, un ou deux cotylédons (feuilles embryonnaires) se formeront. Les méristèmes (centres d' activité des cellules souches ) se développent au cours de la phase de torpille et produiront éventuellement de nombreux tissus matures de la plante adulte tout au long de sa vie. À la fin de la croissance embryonnaire, la graine entre généralement en dormance jusqu'à la germination. Une fois que l'embryon commence à germer (sortir de la graine) et forme sa première vraie feuille, on l'appelle un semis ou une plantule.

Les plantes qui produisent des spores au lieu de graines, comme les bryophytes et les fougères , produisent également des embryons. Chez ces plantes, l'embryon commence son existence attaché à l'intérieur de l' archégone sur un gamétophyte parental à partir duquel l'ovule a été généré. La paroi interne de l'archégone est en contact étroit avec le «pied» de l'embryon en développement; ce "pied" consiste en une masse bulbeuse de cellules à la base de l'embryon qui peut être nourrie par son gamétophyte parent. La structure et le développement du reste de l'embryon varient selon le groupe de plantes.

Étant donné que toutes les plantes terrestres créent des embryons, elles sont collectivement appelées embryophytes (ou par leur nom scientifique, Embryophyta). Ceci, ainsi que d'autres caractéristiques, distingue les plantes terrestres des autres types de plantes, telles que les algues , qui ne produisent pas d'embryons.

Recherche et technologie

Processus biologiques

Les embryons de nombreuses espèces végétales et animales sont étudiés dans des laboratoires de recherche biologique du monde entier pour en savoir plus sur des sujets tels que les cellules souches , l'évolution et le développement , la division cellulaire et l'expression des gènes . Des exemples de découvertes scientifiques faites lors de l'étude d'embryons qui ont reçu le prix Nobel de physiologie ou de médecine incluent l' organisateur Spemann-Mangold , un groupe de cellules découvertes à l'origine dans des embryons d'amphibiens qui donnent naissance à des tissus neuraux, et des gènes qui donnent naissance à des segments corporels découverts . dans des embryons de mouches de drosophile par Christiane Nüsslein-Volhard et Eric Wieschaus .

Technologie de procréation assistée

La création et / ou la manipulation d'embryons via la technologie de procréation assistée (ART) est utilisée pour résoudre les problèmes de fertilité chez les humains et d'autres animaux, et pour la reproduction sélective des espèces agricoles. Entre les années 1987 et 2015, les techniques d'ART, y compris la fécondation in vitro (FIV), ont été responsables d'environ 1 million de naissances humaines aux États-Unis seulement. D'autres technologies cliniques incluent le diagnostic génétique préimplantatoire (PGD), qui peut identifier certaines anomalies génétiques graves, telles que l' aneuploïdie , avant de sélectionner les embryons à utiliser dans la FIV. Certains ont proposé (ou même tenté - voir l'affaire He Jiankui ) l'édition génétique d'embryons humains via CRISPR-Cas9 comme moyen potentiel de prévention des maladies ; cependant, cela a été largement condamné par la communauté scientifique.

Les techniques ART sont également utilisées pour améliorer la rentabilité des espèces animales agricoles telles que les vaches et les porcs en permettant l'élevage sélectif pour les traits souhaités et/ou pour augmenter le nombre de descendants. Par exemple, lorsqu'elles sont autorisées à se reproduire naturellement, les vaches produisent généralement un veau par an, tandis que la FIV augmente le rendement de progéniture à 9-12 veaux par an. La FIV et d'autres techniques d'ART, y compris le clonage par transfert nucléaire de cellules somatiques interspécifiques (iSCNT), sont également utilisées pour tenter d'augmenter le nombre d'espèces menacées ou vulnérables, telles que les rhinocéros blancs du Nord , les guépards et les esturgeons .

Cryoconservation de la biodiversité végétale et animale

La cryoconservation des ressources génétiques consiste à collecter et à stocker le matériel reproductif, tel que les embryons, les graines ou les gamètes, d'espèces animales ou végétales à basse température afin de les conserver pour une utilisation future. Certains efforts de cryoconservation d'espèces animales à grande échelle comprennent des « zoos congelés » dans divers endroits du monde, y compris dans l' Arche gelée du Royaume-Uni , le Centre d'élevage pour la faune arabe menacée (BCEAW) aux Émirats arabes unis et le San Diego Zoo Institute for Conservation aux États-Unis. En 2018, il y avait environ 1 700 banques de semences utilisées pour stocker et protéger la biodiversité végétale, en particulier en cas d'extinction massive ou d'autres urgences mondiales. Le Svalbard Global Seed Vault en Norvège conserve la plus grande collection de tissus reproducteurs végétaux, avec plus d'un million d'échantillons stockés à -18 ° C (0 ° F).

Embryons fossilisés

Les embryons d'animaux fossilisés sont connus depuis le Précambrien , et se retrouvent en grand nombre durant la période cambrienne . Même des embryons de dinosaures fossilisés ont été découverts.

Voir également

Remarques

Liens externes


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