Introduction
Le processus de transformation du blastocyste en trophoblaste est une étape fondamentale du développement embryonnaire chez les mammifères, notamment chez l'humain. Cette transformation aboutit à la formation du trophoblaste, un tissu essentiel qui joue un rôle crucial dans l'implantation de l'embryon dans l'utérus maternel et dans la formation du placenta. Le placenta, organe vital, assure les échanges foeto-maternels, la production d'hormones et la protection du fœtus. Comprendre les mécanismes de cette transformation est donc essentiel pour appréhender le développement embryonnaire normal et les pathologies associées.
Le Blastocyste : Une Structure Précoce
Quelques jours après la fécondation, l'embryon de mammifère se présente sous la forme d'une sphère creuse appelée blastocyste. Cette structure est constituée de deux types cellulaires distincts :
- Le bouton embryonnaire (masse cellulaire interne ou MCI) : Il donnera naissance à l'embryon proprement dit. Les cellules de la MCI deviendront soit l’épiblaste pluripotent qui donnera naissance au fœtus, soit l’endoderme primitif qui contribuera principalement aux tissus extra-embryonnaires.
- Le trophoblaste (trophectoderme ou TE) : Il forme la couche externe du blastocyste et est destiné à former le placenta. Les cellules à l’extérieur de l’embryon sont destinées à se différencier en TE extra-embryonnaire.
La spécification de ces lignages est initiée lorsqu’un groupe de cellules est dirigé vers l’intérieur de l’embryon au cours de deux séries de divisions asymétriques aux transitions de 8 à 16 cellules et de 16 à 32 cellules.
Le Trophoblaste : Origine et Différenciation
Le trophoblaste est le premier tissu différencié de l'embryon. Il est à l'origine du placenta, l'organe qui permet les échanges entre la mère et le fœtus. Le trophoblaste participe directement à l'implantation du blastocyste dans la paroi utérine, à la tolérance immunitaire de l'allogreffe, au développement et à la croissance foetoplacentaire.
Deux grandes voies de différenciation caractérisent le trophoblaste humain :
Lire aussi: Grossesse et post-partum
- Le trophoblaste villeux : Il est en contact direct avec le sang maternel dans la chambre intervilleuse et est impliqué dans les échanges foeto-maternels (nutriments, oxygène, déchets) et la fonction endocrine du placenta (production d'hormones). Les cellules trophoblastiques villeuses forment une couche de cellules mononucléées prolifératives qui se différencient par fusion cellulaire en un syncytiotrophoblaste qui recouvre l’ensemble des villosités. Ce dernier se régénère tout au long de la grossesse par fusion et différenciation des cellules cytotrophoblastiques sous-jacentes.
- Le trophoblaste extravilleux : Il participe au remaniement des artères spiralées utérines et à l'ancrage du placenta au niveau utérin. Il est invasif et pénètre profondément dans la muqueuse utérine jusqu’au tiers supérieur du myomètre. Ainsi à la base des villosités crampons, les cytotrophoblastes extravilleux sont tout d’abord prolifératifs, groupés, en colonne. Puis ils perdent leur caractère prolifératif et vont migrer et envahir l’endomètre maternel en interagissant avec les cellules déciduales et les cellules immunocompétentes intra-déciduales, tels, les macrophages et les cellules NK (Natural Killer).
Il est essentiel de comprendre les mécanismes impliqués dans la différenciation du trophoblaste, faisant intervenir notamment au niveau de la cellule cytotrophoblastique : prolifération, migration, invasion, différenciation par fusion cellulaire.
Mécanismes Moléculaires de la Différenciation du Trophoblaste
La différenciation du trophoblaste est un processus complexe qui implique l'activation de gènes spécifiques et la production de protéines particulières. Parmi les facteurs de transcription impliqués dans la régulation de la différenciation du trophoblaste humain, le PPAR (peroxysome proliferators activator receptor) gamma joue un rôle fondamental en modulant la différenciation du trophoblaste. Ce récepteur nucléaire activé par des ligands lipidiques est exprimé dans le placenta uniquement dans le trophoblaste. Son activation inhibe l’invasion trophoblastique.
Rôle des Syncytines
Un élément clé de la formation du syncytiotrophoblaste est la fusion des cellules du trophoblaste, assurée par des protéines appelées syncytines. Les protéines de type syncytines sont exprimées dans les placentas de presque tous les mammifères. La perte simultanée des deux types de syncytines exprimées chez la souris empêche le développement d’un placenta et provoque la mort précoce des embryons, soulignant leur rôle capital dans le développement.
Ces protéines sont d'origine rétrovirale, provenant d'intégrations de gènes viraux (Env) dans le génome des mammifères au cours de l'évolution. Ces gènes Env ont évolué en protéines de type syncytines. L’intégration du gène de la syncytine-1 conservé chez l’homme se serait produite il y a 30 millions d’années, tandis que les gènes des syncytines se seraient intégrés chez la souris il y a plus de 25 millions d’années.
Ces protèines d’enveloppe rétrovirale semblent impliquées dans la morphogénèse placentaire. Elles jouent un rôle direct dans la fusion cellulaire, étape limitante de la formation et de la régénération du syncytiotrophoblaste. Ces protéines d’enveloppe rétrovirales fusogènes (syncytine 1, et syncytine 2) sont au niveau placentaire exprimées uniquement dans le trophoblaste avec une expression spécifique pour chacune d’entre elles. La syncytine 1 est exprimée dans tout le trophoblaste quel que soit sa voie de différenciation, la syncytine 2 uniquement dans quelques cytotrophoblastes villeux. Leur action fusogène est liée à leur interaction avec des récepteurs membranaires distincts pour chacune d’entre elles (respectivement transporteur d’amino acides et de carbohydrates). Enfin la syncytine 2 semble posséder une action immunomodulatrice.
Lire aussi: Maison qui raconte votre histoire
L'Environnement en Oxygène
L’environnement en oxygène semble jouer un rôle fondamental dans sa différenciation morphologique et fonctionnelle. La pression partielle d’oxygène dans l’utérus au moment de l’implantation est faible dans de nombreuses espèces animales, aux alentours de 15 à 18 mm de mercure dans l’espèce humaine. De telles conditions favorisent le développement embryonnaire préimplantatoire et minimisent la production de radicaux libres dérivés de l’oxygène hautement tératogènes. En raison de la présence des bouchons trophoblastiques, la pression d’oxygène dans l’espace intervilleux au premier trimestre de la grossesse est d’environ 20 mm de mercure alors qu’au niveau de la décidue il avoisine 60 mm de mercure.
Au cours du premier trimestre de la grossesse, cet environnement faible en oxygène favorise le développement placentaire par la stimulation de l’angiogenèse et la prolifération des cytotrophoblastes. La disparition progressive des bouchons trophoblastiques augmente significativement les pressions intraplacentaires d’oxygène. C’est à ce stade qu’apparaissent au sein du trophoblaste les enzymes antioxydantes telles les superoxydes dismutases à Cuivre Zinc ou à Manganèse.
Fonctions Hormonales du Trophoblaste
Le trophoblaste, et plus particulièrement le syncytiotrophoblaste, est un tissu endocrine qui possède de nombreuses particularités. En effet, son activité endocrine est fortement polarisée. Enfin le syncytiotrophoblaste qui possède le même caryotype que le fœtus est un tissu endocrine sexué.
Les fonctions hormonales trophoblastiques évoluent qualitativement et quantitativement, d’un rôle paracrine au premier trimestre de la grossesse vers plus tardivement un rôle endocrine impliqués dans la placentation et la quiescence utérine. Les hormones stéroïdiennes (progestérone hormone indispensable à la grossesse maintenant la quiescence utérine, oestrogènes) et polypeptidiques sont sécrétées en quantité beaucoup plus importante que chez les autres mammifères. Au premier trimestre de la grossesse, ces hormones peptidiques sont sécrétées en grande quantité par le trophoblaste invasif et assurent par des mécanismes autocrines et paracrines la qualité de la placentation.
Implications Pathologiques
Un défaut de transformation du blastocyste en trophoblaste peut entraîner des complications de la grossesse, telles que :
Lire aussi: De l'ovocyte au fœtus
- La prééclampsie : Elle est liée aux fluctuations de l’oxygénation en rapport avec les constrictions spontanées des artères spiralées non remaniées ayant conservé une couche musculaire lisse plus qu’à une hypoxie seule. En effet, le développement placentaire est normal au cours de la grossesse se déroulant en altitude. Ces fluctuations en oxygène inhibent la formation du syncytiotrophoblaste en bloquant via les protéines d’enveloppes rétrovirales la fusion trophoblastique et accélèrent son apoptose.
- Le retard de croissance intra-utérin (RCIU) : La croissance fœtale est régulée essentiellement par l’apport nutritionnel au fœtus et est donc tributaire de la qualité du développement placentaire au centre des interactions entre la mère et le fœtus. La fonction d’échange est donc la fonction fondamentale du placenta. Elle implique divers mécanismes de transferts passifs, actifs ou facilités. La qualité de ces échanges entre la mère et le fœtus dépend surtout de la circulation du sang maternel dans la chambre intervilleuse et de l’intégrité de la surf…
- Les fausses couches : Les échecs peuvent être à la fois liés à la qualité de l’embryon (anomalies chromosomiques, ADN endommagé…) et à la qualité de l’endomètre (malformations de l’utérus, défaut de réceptivité, inflammation…).
De même, il a été révélé en utilisant un modèle in vitro de différenciation des cytotrophoblastes villeux en syncytiotrophoblaste un défaut de formation du syncytiotrophoblaste en cas de T21 [14]. Une anomalie de la cinétique d’expression des syncytines lors de la formation du syncytiotrophoblaste est observée dans cette aneuploïdie.
Cycle Menstruel et Implantation Embryonnaire
De la puberté à la ménopause, le cycle menstruel est un mécanisme physiologique qui permet de préparer le corps de la femme à une éventuelle grossesse, et donc à une éventuelle implantation embryonnaire.
L’implantation embryonnaire nécessite un dialogue synchrone entre un embryon compétent (stade blastocyste) et un endomètre réceptif. Cette période de réceptivité endométriale à l’embryon est appelée fenêtre d’implantation. La fenêtre d’implantation correspond à la période au cours de laquelle l’endomètre est apte à accueillir un embryon. Elle a lieu entre les jours 7 et 11 suivant l’ovulation ou la ponction. L’implantation embryonnaire est un processus multi-étapes. Elle débute par l’apposition de l’embryon à l’endomètre. Puis, les cellules embryonnaires et les cellules endométriales de l’utérus mettent en place des contacts moléculaires étroits : c’est l’adhésion. Enfin les cellules trophoblastiques se multiplient intensément et permettent l’invasion de l’endomètre par l’embryon.
tags: #transformation #du #blastocyste #en #trophoblaste #mécanismes