Tératologie - Teratology

La tératologie est l'étude des anomalies du développement physiologique de tous les organismes, y compris les plantes, pendant toute la durée de vie. Une sous-discipline de la génétique médicale qui se concentre sur la classification des anomalies congénitales est la dysmorphologie . Le terme connexe de toxicité pour le développement comprend toutes les manifestations de développement anormal qui sont causées par une agression environnementale. Ceux-ci peuvent inclure un retard de croissance, un développement mental retardé ou d'autres troubles congénitaux sans aucune malformation structurelle.

Les tératogènes sont des substances qui peuvent provoquer des malformations congénitales via un effet toxique sur un embryon ou un fœtus . Les tératogènes connus comprennent : la thalidomide , le mercure , l' alcool , le plomb et les polychlorobiphényles (PCB).

Étymologie

Le terme a été emprunté en 1842 au français tératologie , où il a été formé en 1830 du grec τέρας teras ( mot racine τέρατ- terat- ), signifiant « signe envoyé par les dieux, présage, merveille, monstre », et -ologie -ologie , utilisé pour désigner un discours, un traité, une science, une théorie ou l'étude d'un sujet.

Dès le XVIIe siècle, la tératologie renvoyait à un discours sur les prodiges et les merveilles de tout ce qui est si extraordinaire qu'il semble anormal. Au XIXe siècle, il acquiert une signification plus étroitement liée aux déformations biologiques, principalement dans le domaine de la botanique. Actuellement, sa signification la plus instrumentale est celle de l'étude médicale de la tératogenèse, des malformations congénitales ou des individus présentant des malformations importantes. Historiquement, les gens ont utilisé de nombreux termes péjoratifs pour décrire/étiqueter les cas de malformations physiques importantes. Dans les années 1960, David W. Smith de la faculté de médecine de l' Université de Washington (l'un des chercheurs qui s'est fait connaître en 1973 pour la découverte du syndrome d'alcoolisme foetal ), a popularisé le terme tératologie . Avec la compréhension croissante des origines des malformations congénitales, le domaine de la tératologie à partir de 2015 chevauche d'autres domaines scientifiques, notamment la biologie du développement , l' embryologie et la génétique . Jusqu'aux années 1940, les tératologues considéraient les malformations congénitales comme principalement héréditaires. En 1941, les premiers cas bien documentés d'agents environnementaux à l'origine de graves malformations congénitales ont été signalés.

Mammifères

Tératogénèse

Parallèlement à cette nouvelle prise de conscience de la vulnérabilité in utero de l' embryon de mammifère en développement, vint le développement et le raffinement des Six Principes de la tératologie qui sont encore appliqués aujourd'hui. Ces principes de tératologie ont été mis en avant par Jim Wilson en 1959 et dans sa monographie Environment and Birth Defects . Ces principes guident l'étude et la compréhension des agents tératogènes et de leurs effets sur les organismes en développement :

  1. La susceptibilité à la tératogenèse dépend du génotype du conceptus et de la manière dont celui-ci interagit avec des facteurs environnementaux défavorables.
  2. La susceptibilité à la tératogenèse varie avec le stade de développement au moment de l'exposition à une influence néfaste. Il existe des périodes critiques de sensibilité aux agents et aux systèmes organiques affectés par ces agents.
  3. Les agents tératogènes agissent de manière spécifique sur les cellules et les tissus en développement pour initier des séquences d'événements de développement anormaux.
  4. L'accès des influences défavorables aux tissus en développement dépend de la nature de l'influence. Plusieurs facteurs affectent la capacité d'un tératogène à entrer en contact avec un conceptus en développement, tels que la nature de l'agent lui-même, la voie et le degré d'exposition maternelle, le taux de transfert placentaire et d'absorption systémique, et la composition des génotypes maternels et embryonnaires/fœtaux.
  5. Il existe quatre manifestations de développement déviant (mort, malformation, retard de croissance et défaut fonctionnel).
  6. Les manifestations de développement déviant augmentent en fréquence et en degré à mesure que la dose augmente du niveau sans effet indésirable observable (NOAEL) à une dose produisant une létalité de 100 % (LD100).

Les études conçues pour tester le potentiel tératogène des agents environnementaux utilisent des systèmes de modèles animaux (par exemple, rat, souris, lapin, chien et singe). Les premiers tératologues ont exposé les animaux gravides à des agents environnementaux et observé les fœtus à la recherche d'anomalies viscérales et squelettiques importantes. Bien que cela fasse encore partie des procédures d'évaluation tératologique aujourd'hui, le domaine de la tératologie évolue vers un niveau plus moléculaire , à la recherche du ou des mécanismes d'action par lesquels ces agents agissent. Un exemple en est l'utilisation de modèles animaux mammifères pour évaluer le rôle moléculaire des tératogènes dans le développement de populations embryonnaires, telles que la crête neurale , qui peut conduire au développement de neurocristopathies . Des souris génétiquement modifiées sont couramment utilisées à cette fin. De plus, les registres de grossesse sont de vastes études prospectives qui surveillent les expositions que les femmes reçoivent pendant leur grossesse et enregistrent l'issue de leur accouchement. Ces études fournissent des informations sur les risques possibles des médicaments ou d'autres expositions pendant les grossesses humaines. L'exposition prénatale à l'alcool (EAP) peut produire des malformations craniofaciales, un phénotype visible dans le syndrome d'alcoolisme fœtal. Les preuves actuelles suggèrent que les malformations craniofaciales se produisent via: l'apoptose des cellules de la crête neurale, l'interférence avec la migration des cellules de la crête neurale, ainsi que la perturbation de la signalisation sonic hedgehog (shh).

Comprendre comment un tératogène provoque son effet est non seulement important dans la prévention des anomalies congénitales, mais a également le potentiel de développer de nouveaux médicaments thérapeutiques sans danger pour les femmes enceintes.

De l'alcool

L'alcool est connu pour agir comme un tératogène. L'exposition prénatale à l'alcool (EAP) reste la principale cause de malformations congénitales et d'anomalies neurodéveloppementales aux États-Unis, affectant 9,1 à 50 pour 1000 naissances vivantes aux États-Unis et 68,0 à 89,2 pour 1000 dans les populations à forte consommation d'alcool.

Humains

Chez l' homme , les troubles congénitaux ont entraîné environ 510 000 décès dans le monde en 2010.

Environ 3 % des nouveau-nés présentent une « anomalie physique majeure », c'est-à-dire une anomalie physique qui a une signification esthétique ou fonctionnelle.

Vacciner pendant la grossesse

Chez l' homme , la vaccination est devenue facilement accessible et est importante pour la prévention de certaines maladies comme la polio, la rubéole, la variole et le Covid-19, entre autres. Il n'y a eu aucune association entre les malformations congénitales et la vaccination, comme le montre la Finlande où les femmes enceintes ont reçu le vaccin antipoliomyélitique oral et n'ont vu aucune différence dans les résultats des nourrissons par rapport aux mères qui n'avaient pas reçu le vaccin. Cependant, il n'est toujours pas recommandé de vacciner contre la polio pendant la grossesse, sauf en cas de risque d'infection. Une autre implication importante de ceci comprend la possibilité de se faire vacciner contre la grippe pendant la grossesse. Pendant les pandémies de grippe de 1918 et 1957, la mortalité chez les femmes enceintes était de 45 %. Cependant, même avec la prévention par la vaccination, la vaccination antigrippale chez les femmes enceintes reste faible à 12%. Munoz et al. ont démontré qu'aucun effet indésirable n'a été observé chez les nouveau-nés ou les mères.

Causes

Les causes de la tératogenèse peuvent être classées en gros comme :

Autres animaux

Dossier fossile

Les preuves de malformations congénitales trouvées dans les archives fossiles sont étudiées par des paléopathologistes, des spécialistes des maladies et des blessures anciennes. Les fossiles portant des preuves de malformations congénitales sont scientifiquement importants car ils peuvent aider les scientifiques à déduire l'histoire évolutive des processus de développement de la vie. Par exemple, parce qu'un spécimen de Tyrannosaurus rex a été découvert avec une vertèbre en bloc , cela signifie que les vertèbres se sont développées de la même manière depuis au moins l'ancêtre commun le plus récent des dinosaures et des mammifères. Parmi les autres déformations fossiles notables, citons un spécimen nouveau-né du dinosaure ressemblant à un oiseau, Troodon , dont la pointe de la mâchoire était tordue. Un autre fossile particulièrement déformé était un spécimen du choristodere Hyphalosaurus , qui avait deux têtes, le plus ancien exemple connu de polycéphalie .

Développement des membres de l'embryon de poussin

La thalidomide est un tératogène connu pour être considérablement préjudiciable au développement de certaines parties du corps et organes du corps tels que les yeux ou le cœur. Au cours de l'embryogenèse, il est observé que de nombreux organismes différents subissent des effets différents des tératogènes sur la morphogenèse et le développement des organes en général. L'un de ces organismes qui sont populaires pour étudier les malformations créées par la thalidomide sont les embryons de poulet. Il est observé que la thalidomide induit des déformations de l'excroissance des membres en induisant un stress oxydatif et en améliorant ainsi la signalisation génétique par l'expression irrégulière de protéines morphogéniques osseuses , Bmp. Selon une étude réalisée en 2007, les résultats ont révélé qu'avec l'augmentation du stress oxydatif favorisé par la thalidomide, la régulation à la hausse du gène cible Bmp et de l'antagoniste Wnt (Dkk1) inhibait à son tour la signalisation canonique Wnt/B-caténine et un une augmentation de la mort cellulaire a été observée. La mort cellulaire induite par la thalidomide a été significativement réduite lorsque l'introduction d'inhibiteurs contre Bmp, Dkk1 (antagoniste de Wnt) et Gsk3B (antagoniste de B-caténine) a été administrée dans les embryons de poulet et la mort cellulaire du tissu des membres a diminué. Ces résultats ont permis de conclure que ces trois voies significativement affectées par la thalidomide pour le développement des membres de poussin et que les résultats tératogènes des déficiences de développement des membres créées par la thalidomide peuvent être inversés si ces trois voies sont inhibées.

Développement des membres de l'embryon de souris

L'acide rétinoïque (AR) est important dans le développement embryonnaire. Il induit la fonction de structuration des membres d'un embryon en développement chez des espèces telles que des souris et d'autres membres de vertébrés. du membre augmente avec la quantité de PR présente pendant le processus de régénération. Une étude a examiné l'activité intracellulaire de la PR chez la souris en relation avec les enzymes CYP26 régulatrices chez l'homme qui jouent un rôle essentiel dans le métabolisme de la PR. Cette étude permet également de révéler que la PR est importante dans divers aspects du développement des membres chez un embryon, mais un contrôle irrégulier ou des quantités excessives de PR peuvent avoir des effets tératogènes provoquant des malformations du développement des membres. Ils ont examiné spécifiquement le CYP26B1 qui est fortement exprimé dans les régions de développement des membres chez la souris. Il a été démontré que l'absence de CYP26B1 provoquait une propagation du signal de PR vers la section distale du membre, provoquant des irrégularités de la structuration proximo-distale du membre. Non seulement il a montré une propagation de la PR, mais une déficience du CYP26B1 a également montré un effet d' apoptose induite dans le membre de souris en développement mais a retardé la maturation des chondrocytes , qui sont des cellules qui sécrètent une matrice cartilagineuse qui est importante pour la structure du membre. Ils ont également examiné ce qui est arrivé au développement des membres chez les souris de type sauvage, qui sont des souris sans déficiences en CYP26B1, mais qui présentaient une quantité excessive de PR dans l'embryon. Les résultats ont montré un impact similaire sur la structuration des membres si les souris présentaient une déficience en CYP26B1, ce qui signifie qu'il y avait toujours une déficience de la structuration distale proximale observée lorsqu'un excès de PR était présent. Cela conclut alors que la PR joue le rôle d'un morphogène pour identifier la structuration distale proximale du développement des membres chez les embryons de souris et que le CYP26B1 est important pour empêcher l'apoptose de ces tissus de membres afin de favoriser le développement approprié des membres de souris in vivo.

Plantes

En botanique , la tératologie étudie les implications théoriques de spécimens anormaux. Par exemple, la découverte de fleurs anormales - par exemple, des fleurs avec des feuilles au lieu de pétales, ou des fleurs avec des pistils de staminoïdes - a fourni des preuves importantes pour la « théorie foliaire », la théorie selon laquelle toutes les parties de la fleur sont des feuilles hautement spécialisées.

Types de déformations dans les végétaux

Les plantes peuvent présenter des mutations qui entraînent différents types de déformations telles que :

  • fasciation  : développement de l'apex (pointe en croissance) dans un plan plat perpendiculaire à l'axe d'élongation,
  • panachure  : dégénérescence des gènes, se manifestant entre autres par une pigmentation anormale,
  • virescence  : développement anormal d'une pigmentation verte dans des parties inattendues de la plante,
  • phyllodie  : les organes floraux ou les fruits se transforment en feuilles,
  • balai de sorcière  : multiplication anormalement élevée de branches dans la partie supérieure de la plante, principalement d'arbre,
  • péloire  : les fleurs zygomorphes régressent vers leur symétrie actinomorphe ancestrale,
  • prolifération : croissance répétitive d'un organe entier comme une fleur

Les galles ne font pas partie de la tératologie végétale car elles sont des excroissances dues à des facteurs externes comme les piqûres d'insectes ou les parasites.

Voir également

Les références

Liens externes