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Cours pour 3e année médecine Univ Aix-Marseille, en français, sur l'implication des cellules de la crête neurale dans la formation embryonnaire du coeur. 3rd year medical student course at the University Aix-Marseille, in French, on the roles of neural crest cells in embryonic heart formation. Discussion of cardiac malformations.
Citation preview
Embryologie cardiaque
et cellules de la crête neurale
Heather Etchevers, Ph.D.
INSERM UMR_S910
Université Aix-Marseille
février 2013
Malformations cardiaques : 1/150 naissances
Récidive pour 2ème enfant possible mais pas forcement même manifestation
Transmission multigénique souvent récessive Associées à des syndromes
DiGeorge (microdel 22q11) Holt-Oram (TBX5) CHARGE (CHD7) Trisomie 21 Marfan et Marfan-like (FBN1, TGFBR2, dom)
Acquises lors de l’exposition à la rubéole ou à certains médicaments
© Margaret Kirby and Karen Waldo
Mésalignement de la voie efférente
Plusieurs causes Plusieurs effets
Chien 2000 doi:10.1038/35025196
Tetralogie de Fallot
Sténose du tronc pulmonaire
Déficience du septum inter-ventriculaire membraneux
Passage à l’aorte mal orienté (chevauchement des ventricules)
Ventricule droit élargi (résistance)
Différences au niveau d ’oxygénation et de pression
Cœur normal Cœur avec tetralogie de Fallot
La cloisonnement cono-troncale est incomplète Peut s’étendre jusqu’au niveau des valves
sémilunaires ou du septum inter-ventriculaire membraneux
Tronc artériel commun(persistent truncus arteriosus ou common arterial trunk)
Transposition des gros vaisseaux
Spirale absente du septum cono-troncale
Inversion des raccordements entre ventricules et aorte ou tronc pulmonaire
Compensations pour une transposition des gros vaisseaux
Anomalies associés défaut de septum interventriculaire défaut de septum interauriculaire canal artériel persistent
Très cyanotique
Canal artériel persistant
Défaut de régression du 6ème arc aortique en sa connexion avec le 4ème qui persiste à gauche (l ’aorte)
Se ferme normalement en ligamentum arteriosum grace à l’action contractile des cellules de muscle lisse d’origine crête neurale
Yajima et al., PLoS One 2013
Qu’est-ce la crête neurale ?Chimères caille-poule (Le Douarin, 1968)
Donneur caille Hôte poule
Crête neurale
Tubeneural
Révélation cellules de caille
Dérivés de la crête neurale
telencephalon
mesen-cephalon
diencephalon
Le Douarin and Kalcheim (1999) The Neural Crest 2nd ed.
Crête neurale
Mésectoderme (dans la tête) Cellules endocriniennes Système nerveux
périphérique Mélanocytes
Crête neurale “cardiaque”
© Margaret Kirby and Karen Waldo
PP© Theveneau et Mayor 2012, http://dx.doi.org/10.1016/j.ydbio.2011.12.041http://dx.doi.org/10.1016/j.ydbio.2011.12.041
Mésectoderme : Derme et tissu adipeux Tendons, tissu conjonctif des
muscles faciaux Tissu conjonctif des glandes du
cou et de la tête Odontoblastes, papilles dentaires Majorité des cartilages/os du crâne Tous les os membraneux Méninges du prosencéphale Péricytes, muscle lisse vasculaire
cerveau
épiderme
La crête neurale céphalo-cardiaque :cellules pluripotentes
Les artères à J29
Aorte dorsale
Plexusvitellineartériel
Endoderme
1ère pochepharyngienne
Artères vitellines
Arcs aortiques
Carotide interne
Artères ombilicales
Des niveaux différents des bourrelets neuraux contribuent à différents niveaux du mésectoderme
Couly et al. (1996) Development 122:3393
Accompagnement des arcs aortiques par les CCN cardiaques
© Margaret Kirby and Karen Waldo
Des niveaux différents des bourrelets neuraux contribuent à différents vaisseaux (1)
r8 neural fold
Les CCN cardiaques forment la muscle lisse du tronc artériel et du canal artériel
Mx.
Md.
L.
St. te.
Oph.Eth.
St. sup.
C. i.
C.c.
C .c. m.C. c. p.
T. m. d.
P.c.
C. c. a.
La crête neurale céphalique construit l’extérieur du secteur vasculaire branchial
Sturge-Weber
Etchevers et al. (2001) Development 128:1059
Modèles de souris marquant CCN
Wnt-1 cre/R26RPax3-Cre/R26R
Epstein et al., Development 127, 1869-1878, 2000
Jiang et al.,Development2000
Contributions des CCN cardiaques (souris)
CCN cardiaques chez le poisson
I II III IVRegions
Contributions des CCN cardiaques
© Margaret Kirby and Karen Waldo
Noms traditionnels des parties du tube cardiaque primitif
= Oreillette
= Ventricule droit= Ventricule gauche
Bulbus cordis
C S
Morphogenèse du tube cardiaque
Maintenance du sens linéaire du flux sanguin
Sinus venosus, oreillette, ventricule, bulbus cordis
conotruncus
Embryons humains à 21 et 24j
Oreillette
Le cœur en boucle
Maintenance du sens du flux sanguin
Sinus venosus, oreillette, ventricule, bulbis cordis conus cordis + truncus conus cordis + truncus arteriosus («conotruncus»)arteriosus («conotruncus»)
J26S
La circulation fœtale (vers J28)
Tête Queue
Chorion
Veines vitellines
Veine cardinaleantérieure
Veine cardinalepostérieure
Villositéschorioniques
Veine ombilicale
Artères vitellines
Arcs aortiques
Carotide interne
Artère ombilicale
Aorte dorsale
Aorte ventrale
Formation du tube
“Looping” ou mise en boucle
Convergence
© Margaret Kirby and Karen Waldo
Migration des cellules de la crête neurale cardiaque
Entrée dans le tronc artériel
tête
Tube neural
© Kathy Sulik
La partie distale du tronc artériel s’ajoute à fur et à mesure
Extension du troncus avec ajout de myocarde pour devenir la voie efférente
© Margaret Kirby and Karen Waldo
La voie efférente est décalée vers la queue pendant l’élongation
© Margaret Kirby and Karen Waldo
Arcs aortiques ou pharyngés
Cloisonnement
Septum atrio-ventriculaire Entre oreillettes et
ventricules Coussins
endocardiques s’approchent
Septum primum fusionne d’en haut avec les coussins endocardiques du canal atrioventriculaire
Ostium primum se comble
Septation et croissance des
chambres
Alignement de la voie efferente
© Margaret Kirby and Karen Waldo
Coussins endocardiques
Rapprochement des coussins endocardiaques
Oreillettes enlevéesVentricule enlevé
Septum aorticopulmonaire Septum interventriculaire
Septation de la voie efférente par contribution de CCN
© Margaret Kirby and Karen Waldo
Septation de la voie efférente avec contribution CCN à d’autres coussins
Truncus
Conus
Aortic sac
Aorticopulmonary
septum in aortic sac
Prongs of the aorticopulmona
ry septation complex in the
truncus
Diffuse neural crest cells at the tips of the prongs
© Margaret Kirby and Karen Waldo
Croissance vers conusDivision aorte du tronc pulmonaire
Septum aorticopulmonair
e
© Margaret Kirby and Karen Waldo
Apposition des coussins endocardiques
CCN sous l’endocarde des coussins forment une suture
© Margaret Kirby and Karen Waldo
Evolution de l’extrémité artérielle du cœur
Septumcono-troncal
Oreillettedroite
Ventriculedroite
Coussinendocardiaque
supérieurSeptum intra-ventriculaire
(musculaire)
Ventriculegauche
Cloisonnement du tronc artériel
Canauxatrioventriculaires
Futurtronc
pulmonaireFuturaorte
AorteTronc
pulmonaire
Ablation des CCN
© Margaret Kirby and Karen Waldo (Science, 1984)
Décalage de la formation de boucle en S
© Margaret Kirby and Karen Waldo
Tronc artériel commun
+
Aorte superposé au défaut de septum interventriculaire
(comme tetralogie de Fallot)
© Margaret Kirby and Karen Waldo
Neural crest-ablatedSham-operated
Aorta
PT
PTA
© Margaret Kirby and Karen Waldo
Tronc artériel commun
Anomalies des gros vaisseaux et arcs aortiques
© Margaret Kirby and Karen Waldo
Normal DORV
Truncus overrides right ventricle
DORV© Margaret Kirby and Karen Waldo
Ablation CCN cardiaques = absence septation voie efférente
Phénocopies génétiques d’ablation des CCN cardiaques
© Margaret Kirby and Karen Waldo
Les artères à la 8ème semaine
Formation des valvesVaisseaux coronaires
Système de conduction (maturation)
Etapes finales
Singh et al 1996 http://dx.doi.org/10.1016/S0022-5223(96)70094-6.
Jiang et al., 2010 DevelopmentWirrig and Yutzey, 2011 http://dx.doi.org/10.1016/j.carpath.2010.06.010
Les CCNs aident à la formation des valves de la voie efférente :
Aortique
Pulmonaire
Pas mitrale et tricuspide
Ressources
Cardiac Development par Margaret Kirby, Oxford University Press, 22 mars 2007 - 288 pp.
http://php.med.unsw.edu.au/embryology/index.php?title=Cardiovascular_System_Development
http://php.med.unsw.edu.au/embryology/index.php?title=Cardiac_Embryology
https://syllabus.med.unc.edu/courseware/embryo_images/unit-cardev/cardev_htms/cardevtoc.htm
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