Ontogenèse = Développement embryonnaire + Développement post-embryonnaire + Maturation sexuelle

• Développement embryonnaire

Transformation d’un œuf unicellulaire diploïde (zygote) en un embryon pluricellulaire.

L’embryon a une organisation transitoire, sans organes ni tissus adultes clairement définis, mais déjà structurée.

• Développement post embryonnaire

Passage de l’embryon au jeune (si développement direct) ou à une larve (si développement indirect).

_{Ex : chez les Mammifères, on parle de fœtus quand les organes sont formés mais immatures.}

Chez les espèces à larve, une métamorphose permet de passer à l’adulte : transformation brutale, massive et irréversible.

• Maturation Sexuelle

Acquisition de la maturité reproductive.

Maturation des gonades, début ou reprise de la gamétogenèse (variable selon les phylums).

• Embryologie descriptive

Observation et description des stades embryonnaires successifs.

But : comprendre les transformations morphologiques de l’œuf jusqu’au stade fœtal.

• Embryologie Expérimental

Méthode interventionniste : greffes, ablations, transplantations sur embryons vivants (souvent xénope, poulet…).

But : déterminer l’importance d’un territoire embryonnaire selon sa position, son moment d’activation ou son environnement.

1. Science intégrative croisant embryologie, biologie cellulaire, moléculaire et génétique.
2. Objectif : comprendre les mécanismes cellulaires (migrations, divisions, apoptose…) et moléculaires (facteurs de transcription, protéines de développement) qui permettent de construire un organisme.
3. Étudie comment l’expression spatio-temporelle des gènes pilote la formation des tissus, organes et structures.

Les métazoaires (animaux pluricellulaires) suivent tous un développement embryonnaire structuré, mais les modalités varient selon les groupes :

• Chez les vertébrés : développement complexe, avec segmentation, gastrulation, organogenèse et formation des annexes embryonnaires (chez les amniotes).
• Chez les invertébrés : grandes diversités, mais le développement reste basé sur un plan commun avec segmentation → gastrulation → différenciation.

Le cycle vital (ou cycle de vie) d’un organisme correspond à l’enchaînement ordonné des stades biologiques et des étapes fonctionnelles qu’il traverse depuis sa conception (zygote) jusqu’à la production d’une nouvelle génération.

Chez les animaux, ce cycle est sexué : il débute par une fécondation et se termine par la reproduction de l’adulte, bouclant ainsi la boucle.

• La gamétogenèse : Formation des cellules reproductrices (spermatozoïdes et ovocytes) dans les gonades de l’adulte.
• La fécondation : Union des gamètes pour former le zygote. Peut avoir lieu dans le corps (interne) ou dans le milieu extérieur.
• Le développement embryonnaire: De la cellule-œuf à l’embryon : segmentation, gastrulation, organogenèse.
• et post-embryonnaire : Transition de l’embryon vers une larve ou un jeune. Parfois suivi d’une métamorphose (brusque transformation).
• La reproduction de l’adulte : L’adulte produit à son tour des gamètes pour engendrer une nouvelle génération.

• Oursin

Type : Invertébré, deutérostomien

Intérêts : Fécondation externe / Développement rapide, transparent / Très nombreux embryons

Limites : Éloigné des vertébrés

• Xénope (grenouille)

Type : Vertébré, amphibien

Intérêts : Développement externe facile à observer / Embryologie expérimentale possible / Gènes similaires à l’humain

Limites : Non amniote, pas d’annexes embryonnaires

• Poulet

Type : Vertébré, sauropsidé (amniote)

Intérêts : Œufs accessibles sans détruire l’embryon / Développement proche des mammifères (annexes embryonnaires)

Limites: Manipulations délicates

• Souris

Type : Vertébré, mammifère

Intérêts : Modèle de référence chez les mammifères / Vérification des résultats des autres modèles

Limites : Expérimentation coûteuse / Faible nombre d’embryons

• Poisson zèbre

Type : Vertébré, téléostéen

Intérêts : Embryons transparents / Génétique facile : mutants, transgenèse / Nombreux embryons

Limites : Non amniote

• Drosophile

Type : Insecte, protostomien

Intérêts : Génétique puissante / Nombreux descendants / Élevage facile et rapide

Limites : Invertébré, développement très différent

• C.elegans (nématode)

Type : Invertébré, protostomien

Intérêts : Lignage cellulaire connu à 100 % / Taille réduite, élevage facile / Études de biologie cellulaire précises

Limites : Pas de tissus complexes comme chez les vertébrés

Réserves vitellines (vitellus)

• Nature : Nutriments : glucides, lipides, protéines
• Fonction : Source d’énergie (ATP) et de matière pour les premières divisions.

Produits du programme de développement

• Nature : ARNm, protéines précoces
• Fonction : Acteurs moléculaires du développement précoce.

Chez les animaux triploblastiques, on observe la formation de trois feuillets embryonnaires lors de la gastrulation :

• Ectoderme (En surface) -> Épiderme, système nerveux, organes sensoriels
• Mésoderme (Entre ecto- et endoderme) -> Muscles, squelette, système circulatoire, reins, chorde…
• Endoderme (Intérieur) -> Tube digestif, glandes associées (foie, pancréas), appareil respiratoire

• Cas particulier : ARCHENTERON

Cavité creusée dans l’endoderme formant le tube digestif primitif de l’embryon.

C’est la future lumière intestinale chez l’adulte.

Détermination

• Une cellule déterminée est déjà engagée dans une voie de différenciation, même si elle n’est pas encore morphologiquement spécialisée.

La gastrulation est la deuxième grande phase de l’embryogenèse. Elle succède à la segmentation et correspond à un remaniement profond de l’embryon. À ce stade, la blastula, formée de cellules indifférenciées en surface, se transforme en gastrula, un embryon organisé en couches cellulaires distinctes, appelées feuillets embryonnaires.

Les mouvements morphogénétiques

Les mouvements morphogénétiques sont les mécanismes cellulaires qui permettent aux cellules de se déplacer, de se réorganiser et de prendre des positions spécifiques à l’intérieur de l’embryon.

On distingue deux grands types de mouvements :

•  Les déformations cellulaires

Il s’agit de changements de forme des cellules, soit de façon isolée, soit à l’échelle de tout un territoire cellulaire. Ces déformations sont actives et nécessitent l’intervention du cytosquelette, notamment les microfilaments d’actine F, associés à des protéines motrices comme les myosines. Ces changements de forme contribuent à l’invagination, l’étirement ou l’allongement de régions entières de l’embryon.

• Les migrations cellulaires

Certaines cellules se déplacent activement à travers l’embryon. Elles peuvent le faire de manière isolée ou en groupe (on parle alors de territoires cellulaires cohérents). La migration active dépend toujours du contact des cellules avec la matrice extracellulaire (MECA). Les migrations peuvent aussi être passives, lorsque des cellules sont poussées ou tirées par d’autres, grâce aux CAM (cell adhesion molecules) qui assurent leur cohésion.

Ces mouvements permettent de positionner les cellules dans des zones spécifiques, où elles pourront interagir avec d’autres cellules et commencer à se différencier.

La gastrulation aboutit à la formation de trois feuillets embryonnaires chez les animaux triploblastiques (comme l’humain) :

• L’ectoderme : situé à la surface de l’embryon, il donnera la peau, le système nerveux (tube neural, organes sensoriels), et d’autres structures superficielles.
• Le mésoderme : feuillet intermédiaire, à l’origine des muscles, os, sang, reins, système circulatoire, et des organes reproducteurs.
• L’endoderme : couche interne, à l’origine du tube digestif et des organes associés comme le foie et le pancréas.

Les cellules de ces feuillets sont multipotentes : elles ont déjà restreint leur potentiel de différenciation à certains types cellulaires spécifiques de leur feuillet, contrairement aux cellules totipotentes (zygote) ou pluripotentes (certaines cellules souches embryonnaires). Cette restriction progressive du destin cellulaire se fait au cours de la blastulation et de la gastrulation.

Les animaux diploblastiques, comme les Cnidaires (méduses, coraux) ou les Spongiaires (éponges), possèdent seulement deux feuillets embryonnaires : l’ectoderme et l’endoderme. Ils n’ont donc pas de mésoderme et leur organisation interne est plus simple.

Les animaux triploblastiques, qui regroupent tous les autres groupes animaux, possèdent les trois feuillets embryonnaires. Cela leur permet de développer des tissus et organes plus complexes.

Chez les triploblastiques, plusieurs structures spécifiques apparaissent à partir du mésoderme lors de la gastrulation et de l’organogenèse :

• Les lames latérales : régions mésodermiques situées de part et d’autre de l’embryon, elles s’organisent en deux couches qui entourent une cavité : le coelome.
• Le cœlome : cavité liquidienne formée dans les lames latérales, elle deviendra la cavité générale du corps (cavité thoracique et abdominale), où se logent les organes.
• Les somites : blocs de mésoderme disposés de manière segmentaire de part et d’autre de la chorde ; ils donneront naissance aux muscles squelettiques, vertèbres et derme.
• La chorde (ou notochorde) : structure mésodermique centrale, propre aux vertébrés, qui sert de support axial à l’embryon et induit la formation du tube neural.
• Le tube neural : dérivé de l’ectoderme sous l’effet d’induction par la chorde, il est à l’origine du système nerveux central (cerveau + moelle épinière).

Après la gastrulation, débute la troisième phase de l’embryogenèse : l’organogenèse.

Elle correspond à la mise en place des ébauches d’organes, appelées aussi bourgeons d’organes. Ces structures sont formées par un regroupement de cellules issues des différents feuillets embryonnaires. Elles ne sont pas encore fonctionnelles, mais vont évoluer progressivement pour devenir les organes différenciés.

Dès cette étape, les cellules commencent à se différencier, c’est-à-dire à acquérir une forme, une organisation et des fonctions spécialisées. Lorsqu’une cellule est engagée de manière stable dans une voie de différenciation, on dit qu’elle est déterminée.

Chez les vertébrés, l’organogenèse commence par une étape très importante : la neurulation.

Un organisme animal traverse cinq grands stades au cours de son cycle de vie :

• Œuf (zygote) : cellule issue de la fécondation.
• Embryon : stade pluricellulaire en cours d’organisation.
• Larve ou fœtus : forme intermédiaire selon les espèces.
• Larve : si développement indirect (ex : grenouille).
• Fœtus : si développement direct (ex : mammifères).
• Jeune : forme proche de l’adulte mais pas encore reproducteur.
• Adulte : forme mature, capable de se reproduire.

À chaque changement de stade, correspond une étape du développement (fécondation, segmentation, gastrulation, maturation…). L’ensemble de ces étapes constitue l’ontogenèse.