Introduction
Les cellules des crêtes neurales (CCN) sont une population cellulaire transitoire unique aux vertébrés, jouant un rôle crucial dans le développement embryonnaire. Issues de la bordure neurale, entre le tube neural et l'épiderme, ces cellules migratrices donnent naissance à une grande diversité de types cellulaires et de tissus. Cet article explore l'importance des CCN, leur origine, leur migration et leur différenciation, ainsi qu'un protocole de dissection d'embryon de rat pour l'étude de ces cellules.
Origine et Induction des Cellules des Crêtes Neurales
En 1868, Wilhelm His a décrit une bande étroite de cellules, initialement situées du côté dorsal entre le tube neural et le futur épiderme, remarquant qu'elles donnent naissance aux ganglions rachidiens. Les CCN émergent de la bordure neurale, une région ectodermique induite lors de la neurulation. Ce processus complexe est finement régulé par plusieurs voies de signalisation, notamment BMP, Wnt et FGF.
La Signalisation BMP, Wnt et FGF
La voie BMP joue un rôle central dans la détermination du territoire de la bordure neurale. Une forte activité de la voie BMP aboutit à la formation d’épiderme, une activité intermédiaire à la formation de la bordure neurale et une activité faible à la formation du tube neural. Le contrôle de la voie BMP provient essentiellement de la capture des ligands BMP (produits essentiellement ventralement) par des protéines secrétées provenant de l’organisateur de Spemann/nœud de Hensen qui est dorsal : chordine, noggin et follistatine. Les gènes précoces exprimés dans la bordure neurale sont entre autres Pax3, Zic1 et Msx1. Une fois que les gènes sont activés par les voies de signalisation, ils renforcent mutuellement leurs expressions.
L'Expression Génique Précoce
L'expression de gènes tels que Pax3, Zic1 et Msx1 est essentielle pour la spécification de la bordure neurale. Ces gènes sont activés par les voies de signalisation et renforcent mutuellement leurs expressions. La co-immunolocalisation de marqueurs de la plaque neurale (Sox2), de la bordure neurale (Pax7), de la bordure neurale et de l’ectoderme non-neural (Tfap2a, Msx1/2) et des progéniteurs de la placode (Six1) a montré que ces marqueurs se chevauchent largement dans les cellules de la bordure neurale chez le poulet. Cette co-expression de plusieurs marqueurs est maintenue du début de la neurulation jusqu’à la fermeture du tube neural.
L’induction des crêtes neurales à partir des cellules de la bordure neurale passe pas un bon dosage entre Pax3 et Zic 1 (trop de Pax3 donne du neurectoderme et trop de Zic1 donne des placodes). L’induction des crêtes neurales implique aussi un renforcement de la signalisation BMP. Cela est rendu possible par une interaction entre les SMAD en aval du récepteur aux BMP et FHL3, protéine à domaines LIM, qui augmente l’activation de la transcription de Wnt8 en aval des SMAD.
Lire aussi: Technique avancée de dissection sous-muqueuse
Une nouvelle série de gènes est activée dans l’étape suivante du réseau de régulation génétique des CCN. Ils sont nommés les spécificateurs de CN. Il s’agit par exemple de Snail2, FoxD3, Sox9 et Sox10.
Migration des Cellules des Crêtes Neurales
Après leur induction, les CCN subissent une transition épithélio-mésenchymateuse (EMT) et migrent à travers l'embryon pour coloniser diverses régions et contribuer à la formation de multiples tissus et organes.
Les Greffes Caille-Poulet
Les greffes caille-poulet sont une technique classique utilisée pour suivre la migration et le devenir des cellules de crêtes neurales. Une portion du tube neural d’un embryon de poulet a été remplacée par la même portion d’un embryon de caille du même âge. Après quelques heures où on laisse l’embryon chimérique se développer, on fixe l’embryon et on réalise des coupes soumises à la coloration Feulgen. Les cellules de caille ont un nucléole plus foncé dans le noyau que les cellules de poulet avec cette coloration. On observe que des cellules de caille s’échappent du tube neural et migrent à travers l’embryon de poulet : ce sont les cellules de crêtes neurales. On peut aussi utiliser un anticorps QCPN qui reconnaît un antigène dans les cellules de caille qui est absent dans les cellules de poulet.
La Matrice Extracellulaire
Les cellules des crêtes neurales entre le futur épiderme et le tube neural. Notez la matrice extracellulaire qui entoure les cellules des crêtes neurales.
Différenciation des Cellules des Crêtes Neurales
Les CCN sont des cellules multipotentes capables de se différencier en une variété de lignées cellulaires, notamment :
Lire aussi: Dissection aortique post-partum : un guide complet
- Mélanocytes : Cellules pigmentaires de la peau.
- Ostéocytes et chondrocytes : Cellules du squelette céphalique.
- Muscles lisses : Des vaisseaux partant du cœur.
- Neurones et cellules gliales : Cellules du système nerveux périphérique (comprenant le système nerveux entérique, sympathique et parasympathique, ainsi que des récepteurs sensoriels dans la peau).
- Cellules endocrines : De la médullosurrénale.
- Cellules de Schwann : Qui forment des gaines de myéline autour des neurones dans le système nerveux périphérique. Elles ont des propriétés différentes par rapport aux oligodendrocytes qui ne sont pas dérivées des CCN (mais dérivées des cellules souches neurales restées dans le tube neural) et qui forment des gaines de myéline dans le système nerveux central.
La Multipotence des CCN
La diversité des structures produites ainsi que le fait que ces types cellulaires proviennent habituellement de 2 feuillets embryonnaires (ectoderme et mésoderme) indique clairement que les CCN sont des cellules multipotentes. On peut même les considérer comme un quatrième feuillet spécifique des Vertébrés qui est le seul phylum où on peut les trouver (même si on trouve des cellules apparentées chez les Cordés non vertébrés).
La Carte des Dérivés des Crêtes Neurales
A part les mélanocytes qui sont générés quel que soit le niveau de l’axe antéro-postérieur, les CCN ne donnent pas les mêmes dérivés selon leur position. Les différents types cellulaires produits par les CCN à différents niveaux antéropostérieurs sont représentés dans des embryons de poulet au stade 7 somites (à gauche) et 28 somites (à droite), car les CCN céphaliques émergent plus tôt au cours du développement que les CCN plus postérieures. La région qui donne naissance au mésectoderme (vert) (notamment les tissus cartilagineux et osseux de la tête) s’étend du niveau du diencéphale moyen jusqu’au rhombomère (r) 8 (correspondant à 4ème somite (S4). Les mélanocytes (gris) sont produits sur toute la longueur de l’axe. Les ganglions parasympathiques (jaune) dérivent de la CN mésencéphalique. Les ganglions entériques (orange) proviennent de la CN vagale (S1-S7) et lombosacrée (postérieure à S28). Postérieurement à S4, la CN du tronc produit les ganglions sympathiques (rouge), tandis que les ganglions sensoriels (bleu foncé) sont générés par la CN mésencéphalique et par la CN des niveaux rhombencéphaliques postérieurs à lombosacré. Signalons que parmi les CCN initialement désignées comme vagales, se trouvent une sous-population particulières appelées CCN cardiaques. Ces cellules apparaissent depuis le niveau de la vésicule otique jusqu’au niveau du 3ème somite et constituent la seule sous-population de la crête neurale qui contribue au système cardiovasculaire. Ces cellules migrent dans les arcs pharyngiens 3, 4 et 6, à partir desquels un sous-ensemble de cellules migre dans la voie d’éjection cardiaque, au sein de laquelle elles se condensent pour former le septum aortico-pulmonaire. Elles participent aussi à la formation de certaines valves cardiaques
Auto-renouvellement et Production de Crestosphères
Outre leur multipotence, les CCN présentent aussi des propriétés d’auto-renouvellement ce qui permet de les ranger dans la catégorie des cellules souches. Des régions dorsales de tubes neuraux (avant que les CCN n’émigrent) sont disséquées à partir d’embryons de poulet et placées dans un milieu qui favorise le développement de CCN en suspension et qui forment des sphères (crestosphères). Elles peuvent être aussi obtenues à partir de cellules ES (ou iPS) humaines que l’on fait se développer en CCN à la suite d’un protocole particulier. Les crestosphères peuvent être maintenues in vitro sur plusieurs semaines et elles expriment des marqueurs « classiques » de CCN. On peut ensuite les faire différencier in vitro ou in vivo en divers dérivés des CCN.
Protocole de Dissection d'Embryon de Rat pour l'Étude des Neurones
Bien qu'aucun protocole spécifique de dissection d'embryon de rat n'ait été fourni dans les données, les principes généraux suivants peuvent être appliqués :
Préparation :
Lire aussi: Embryon et Ovulation Tardive: Explications
- Récupérer des embryons de rat à un stade de développement approprié (par exemple, E11.5-E12.5, lorsque les CCN sont en pleine migration).
- Préparer le matériel de dissection stérile : pinces fines, microciseaux, aiguilles de dissection, lames de rasoir.
- Préparer une solution saline tamponnée (PBS) stérile.
- Utiliser une loupe binoculaire ou un microscope de dissection.
Dissection :
- Placer l'embryon dans une boîte de Pétri contenant du PBS.
- Sous la loupe binoculaire, inciser délicatement la peau et les membranes entourant l'embryon.
- Identifier les structures d'intérêt, telles que le tube neural, les ganglions rachidiens et les voies de migration des CCN.
- Avec les pinces fines et les microciseaux, disséquer délicatement les tissus environnants pour isoler la région contenant les CCN ou les neurones dérivés des CCN.
- Transférer les tissus disséqués dans un tube contenant un milieu de culture approprié pour une analyse ultérieure (par exemple, culture cellulaire, immunofluorescence, PCR).
Considérations Spécifiques :
- Pour l'étude des neurones, il peut être nécessaire de disséquer des ganglions spécifiques ou des régions du système nerveux périphérique.
- Pour l'étude des CCN, il est important de prélever les tissus au bon moment du développement, avant ou pendant leur migration.
- La dissection doit être réalisée avec une grande précision pour éviter d'endommager les cellules et les tissus.
Neurocristopathies
Des anomalies du développement des CCN, d’origine génétique et/ou environnementales, aboutissent aux neurocristopathies, aussi diverses que peuvent l’être les dérivés des CCN.
tags: #dissection #embryon #de #rat #neurones #protocole