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UE11 Appareil locomoteur
Pr Guimiot
Le 29/01/18 à 15h30
Ronéotypeur : Noémie Ndeukam
Ronéolecteur/Ronéoficheur : Amelle Brik
Cours 4 : Embryologie du développement – Le
squelette
Le prof a précisé qu'il n'y avait pas de parties du cours plus importantes que d'autres, mais qu'il fallait tout
maîtriser, donc tout ce qui a été traité en cours figure dans la ronéo. Il a accepté de relire la ronéo.
Ronéo n°2 – Cours 4 1/18
SOMMAIRE
Introduction : Origine de l'appareil locomoteur – les somites
I. Les deux processus d'ossification
A) L'ossification endomembraneuse
B) L'ossification endochondrale
II. Le squelette axial
A) Formation du rachis
1. Evolution des sclérotomes
2. Histogenèse des vertèbres
B) Formation du crâne
1. Neurocrâne cartilagineux ou chondrocrâne
2. Neurocrâne membraneux
3. Viscérocrâne membraneux
4. Viscérocrâne cartilagineux
III. Le squelette appendiculaire
A) La morphogenèse
1. Morphologie
2. Bases moléculaires
B) L'histogenèse
1. Les os longs
2. Les articulations
Ronéo n°2 – Cours 4 2/18
Introduction : Origine de l'appareil locomoteur – les somites
L'appareil locomoteur est originaire des somites qui sont du mésoblaste latéral. Ils se mettent en place au
cours de la gastrulation (3ème semaine de développement = 3SD).
Il existe deux types de mésoblastes :
• Le mésoblaste axial qui formera la chorde
• Le mésoblaste latéral qui va se segmenter en trois parties :
– Le mésoblaste para-axial (partie la plus proche du centre de l'embryon), à l'origine des somites.
– Le mésoblaste intermédiaire (la région intermédiaire) : à l'origine des reins.
– Les deux lames latérales (à l'extrémité, sur les bords de l'embryon) :
La somatopleure intra-embryonnaire (en contact avec la cavité amniotique) et la splanchnopleure intra-
embryonnaire (en contact avec la vésicule vitelline)
Les somites apparaissent vers le 21ème jour de développement (J21) (au fur et à mesure de la fermeture du
tube neural) par groupe de 4 paires de somites par jour.
A partir de la 3SD, au sein de ces somites, se différencient 3 régions (ou contingents) cellulaires:
• Région externe : le dermatome à l'origine du derme et de l'hypoderme
• Région intermédiaire : le myotome, à l'origine de tous les muscles, du tronc et des membres.
• Région interne : le sclérotome, à l'origine du squelette axial (c'est-à-dire de la tête, de la colonne
vertébrale et de la cage thoracique)
NB : Initialement (J26) , dermatome et myotome sont regroupés, formant le dermo-myotome.
Ronéo n°2 – Cours 4 3/18
Mésoblaste para-axial
Mésoblaste intermédiare
Splanchnopleure
Somatopleure
I- Les deux processus d'ossification
A partir du mésenchyme indifférencié (par ex : les cellules mésoblastiques du sclérotome) , peuvent se
produire deux modes d'ossification : endochondrale et endomembraneuse.
A) L'ossification endomembraneuse
Les cellules mésenchymateuses se différencient directement en ostéoblastes (cellules qui fabriquent l'os) et
forment des centres d'ossification. Ce mode d'ossification concerne les os de la voûte du crâne, de la face,
et d'une partie de la clavicule.
NB : Les premières ossifications ont lieu au niveau des clavicules, elles sont détectables sur une radio à 8SD
(= 10 semaines d'aménorrhée)
B) L'ossification endochondrale
1. Les cellules mésenchymateuses se différencient en chondrocytes.
2. Les chondrocytes s'agencent de telle sorte à modeler une forme d'os et constituent ainsi une maquette
cartilagineuse.
3. Le processus d'ossification débute à l'intérieur de cette maquette (et non à l'extérieur, le prof a insisté là-
dessus).
Ce mode d'ossification concerne les os de la base du crâne, du rachis et du squelette des membres.
Ronéo n°2 – Cours 4 4/18
III- La formation du squelette axial
Le processus de développement du squelette axial se met en place dès la fin de la 4SD – début 5SD, à partir
du sclérotome.
A) La formation du rachis
1. Evolution des sclérotomes
Au sein du sclérotome se forment plusieurs contingents cellulaires qui vont proliférer puis migrer et entourer
la chorde et le tube neural. Ce processus vise à modeler la forme de la future colonne vertébrale.
– Le sclérotome ventral entourant la chorde (qui disparaitra, seul persistera un vestige de la chorde) :
à l'origine du corps vertébral des vertèbres.
– Le sclérotome latéral : à l'origine de la partie latérale du corps vertébral.
– Le sclérotome dorsal (autour de la partie dorsale du tube neural) : à l'origine de l'arc postérieur des
vertèbres.
– Le sclérotome central
– Le méningotome : à l'origine de la partie du corps vertébral en contact avec les méninges
recouvrant la moelle épinière. En effet, le tube neural représente le futur système nerveux central.
C'est un processus symétrique, bilatéral, de part et d'autre du tube neural. En effet, le sclérotome dorsal du
somite droit va entrer en contact avec le sclérotome dorsal du somite gauche. Idem pour les sclérotomes
ventraux droit et gauche.
C'est également un processus métamérique c'est-à-dire que la formation des différents types de vertèbres
n'est pas simultanée, elle suit un gradient céphalo-caudal : les premières vertèbres à s'ossifier sont les
cervicales, suivies des thoraciques... etc
Ronéo n°2 – Cours 4 5/18
On a décrit les sclérotomes dans un plan transversal, maintenant on va les étudier dans un plan longitudinal.
A bien comprendre selon le prof
En fait il y a 4 hémi-sclérotomes (2 de chaque côté du tube neural) :
(A*) Ils migrent , fusionnent et entourent le tube neural.
*Cf schémas ci-dessous
(B) Pendant cette migration, se produit un accolement temporaire longitudinal entre les sclérotomes (la
partie dorsale du sclérotome du dessus s'accole à la partie ventrale du sclérotome du dessous).
(C) Les sclérotomes fusionnés, se séparent formant ainsi un ensemble de vertèbres , une vertèbre étant
constituée de 2 parties : la partie ventrale du sclérotome du dessus accolée à la partie dorsale du sclérotome
du dessous. Il y a donc un décalage dans la formation des vertèbres.
A B C
En rouge : Partie ventrale
En jaune : Partie dorsale
En rose : tube neural
Ronéo n°2 – Cours 4 6/18
B C
NB : Le nucleus pulposus sera inclut dans les disques intervertébraux. Dans certaines anomalies on observe
des calcifications de ce nucleus pulposus.
2. Histogenèse (=Formation d'un tissu) des vertèbres
L'histogenèse correspond à l'ossification des sclérotomes, elle suit le schéma suivant :
5SD : Les cellules mésenchymateuses (en vert) migrent pour donner une forme à la futur vertèbre (cf partie
évolution des sclérotomes)
6SD : Des centres de différenciation des cellules mésenchymateuses en chondrocytes (en bleu) se forment et
progressivement envahissent la future vertèbre. Ils constituent le cartilage qui modélise à son tour la forme
de la future vertèbre.
7SD : Des centres d'ossification apparaissent (en orange), d'abord autour du tube neural.
Naissance : Puis ces centres d'ossifications s'étendent sur toute la future vertèbre sauf au niveau des
synchondroses qui délimitent les différentes parties de la vertèbre. Ces synchondroses permettent la
croissance en taille de la vertèbre, jusqu'à l'âge adulte (la taille des vertèbres d'un enfant étant inférieure à
celles d'un adulte). On parle de centres d'ossifications primaires, par opposition aux centres d'ossification
secondaires qui eux apparaissent à la puberté.
NB : Les synchondroses sont comparables aux sutures du crâne.
Puberté : Les centres d'ossification secondaires se localisent aux extrémités des différentes parties de la
vertèbre et sont responsables de la croissance en taille des vertèbres durant la puberté.
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1 corps vértébral
Partie ventrale (gris clair)
Partie dorsale (gris foncé)
Couleur gris clair ou gris
foncé selon la
condensation des cellules
mésenchymateuses
Disque intervertébral
(gris foncé)
Vestige de la chorde =
Nucleus pulposus
La partie ossifiée du cartilage comprend :
- des cellules de la moelle osseuse
- des ostéoblastes, qui se rapprochent des chondrocytes et les utilisent pour fabriquer de l'os
- des ostéoclastes qui résorbent l'os
Il faut un équilibre entre production et résorption d'os pour que le processus d'ossification se déroule
correctement.
Ronéo n°2 – Cours 4 8/18
Partie ossifiée du cartilage
Disque intervertébral
Cavité (qui va se remplir)
Mésenchyme
B) La formation du crâne
Il existe 2 types de squelettes au niveau du crâne :
- Le neurocrâne correspondant aux os de la voûte cranienne et de la base du crâne
- Le viscérocrâne correspondant aux os de la face
1. Neurocrâne cartilagineux ou Chondrocrâne
Il s'agit des os de la base du crâne (os sphénoïde, ethmoïde, base des os temporaux et base de l'os occipital).
Ils suivent un processus d'ossification endochondrale, en effet les cellules mésoblastiques (=
mésenchymateuses) se différencient en cellules cartilagineuses qui seront ossifiées par le même mécanisme
ossifiant les vertèbres.
2. Neurocrâne membraneux
• Le processus d'ossification
Il constitue les os de la voûte du crâne et suit un processus d'ossification endomembraneuse. Les cellules
Ronéo n°2 – Cours 4 9/18
Os sphénoïde
Base os temporal
Base os occipital
mésenchymateuses (localisées sous l'ectoblaste) se différencient directement en ostéoblastes. La spécificité
de l'ossification de ce neurocrâne réside dans la formation de centres d'ossification reflétant les différentes
parties de la voûte du crâne. Il y a donc un centre d'ossification au niveau du futur os pariétal, un au niveau
du futur os frontal...etc
• Les sutures
On retrouve également des sutures entre les différentes parties de la voûte du crâne, qui permettent la
croissance du crâne après la naissance (même rôle que les synchondroses). Cette dernière dépend d'ailleurs
de la croissance cérébrale sous-jacente. En effet, lorsque le cerveau grandit, il exerce des forces de tension
sur les os de la voûte crânienne (et vice-versa) , des interactions moléculaires s'effectuent entre les deux
tissus. Plus le cerveau grandit, plus les os de la voûte crânienne vont se distendre.
Les fontanelles sont la réunion de plusieurs sutures.
NB : Certaines malformations crâniennes sont causées par des soudures précoces de certaines sutures,
telles que les trigonocéphalies, les scaphocéphalies. Par exemple, dans la trigonocéphalie, il y a une une
soudure prématurée des sutures coronales ainsi le cerveau ne pouvant croître en largeur, va croître en
hauteur.
3. Le viscérocrâne membraneux
Il correspond aux os de la face (de la mâchoire, des maxillaires, de la mandibule) et s'ossifie selon un
processus endomembraneux.
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Mésenchyme
Ostéoblastes
Fontanelle
postérieure
Fontanelle
antérieure
4. Viscérocrâne cartilagineux
Il concerne les osselets de l'oreille interne (le marteau, l'enclume, l'étrier), les cartilages entourant le
larynx (cricoïde, aryténoïde...). Il s'ossifie selon un processus endonchondral.
III- Le squelette appendiculaire (= squelette des membres supérieurs et inférieurs)
A) La morphogenèse
1. Morphologie
Le squelette appendiculaire se développe de J25 à J52, c'est-à-dire jusqu'à la 8SD où le foetus possède 3
segments de membres (bras, avant-bras, main pour les membres supérieurs et cuisse, jambe, pied pour les
membres inférieurs) correctement formés.
La morphogenèse se déroule en 3 étapes :
1. Initiation du bourgeon des membres
Comme tout processus embryologique, la formation du squelette appendiculaire débute par une étape
d'initiation du bourgeon des membres (à J25). A J25, le bourgeon des membres supérieurs mesure 4mm et
à J28-J30, 6mm.
Rappel : Le bourgeon des membres supérieurs est plus gros que celui des membres inférieurs, car la
formation du squelette appendiculaire respecte un gradient céphalo/crânio-caudal, donc les structures
crâniales se forment avant les structures caudales.
2. Elongation et Différenciation
Ces deux étapes sont simultanées.
L'élongation correspond à la croissance des 3 segments de membres tandis que la différenciation renvoie à
l'ossification des segments.
Ronéo n°2 – Cours 4 11/18
Bourgeon des
membres
supérieurs
Bourgeon des
membres
inférieurs
A J35, la main est à l'étape de palette puis à J40 les 3 segments se forment, on voit apparaître des rayons de
doigts (correspondant aux phalanges des doigts) , suite à la différenciation du mésenchyme sous
l'ectoblaste (ectoderme). Elles sont séparées par des espaces issus de la mort par apoptose du mésenchyme.
Au 2ème mois, donc au stade du foetus, les membres sont complètement développés.
2. Bases moléculaires
Les zones clés de la morphogenèse
La stimulation de ces zones contribue à la croissance du membre.
– La crête apicale (AER) : bourrelets de cellules d'origine ectoblastique.
– La zone à activité polarisante (ZPA) : localisée sur la face externe,ventrale du membre
– La zone de progression (ZP)
Ces zones ont été mises en évidence par l'expérience suivante : on greffe de la ZPA en dorsal, et on observe
la croissance du membre en dorsal, on remarque alors que c'est le phénotype de la partie ventrale du
membre s'exprime malgré le fait qu'on soit en dorsal.
L'initiation
• Les gènes HOX
La croissance des membres est soumise à l'expression de différents types de gènes, en particulier la famille
des gènes HOX. Il existe 4 catégories de gènes HOX : HOX A,B,C et D. Chaque gène possède jusqu'à 13
exons.
Des études réalisées sur la drosophile ont montré que les exons 4 et 5 des gènes HOX A,B,C,D
(uniquement l'exon 4 pour le gène HOX D) sont nécessaires au développement des membres inférieurs.
Concernant les membres supérieurs, il s'agit des gènes exons 9,10,11 des gènes HOX A,B,C,D
(uniquement l'exon 9 pour le gène HOX B).
L'expression de ces gènes HOX dépend elle-même d'un gradient d'acide rétinoïque. En effet, l'acide
rétinoïque est un composé qui diffuse dans tout l'organisme et en fonction de son gradient, la transcription de
Ronéo n°2 – Cours 4 12/18
certains gènes sera activée. Ces gènes agissent donc comme des effecteurs de l'acide rétinoïque.
• Les gènes brachyury
Les gènes brachyury TBX4 et TBX5 participent au développement des bourgeons des membres :
– TBX5 est exprimé dans le bourgeon des membres supérieurs.
– TBX4 est exprimé dans le bourgeon des membres inférieurs.
• Les FGFs (Fibroblasts Growth Factors)
L'initiation dépend des FGFs agissant par l'intermédiaire de leurs récepteurs FGFRs :
FGF8 est synthétisé par le mésoblaste sous-jacent au niveau du bourgeon des membres. Sa fixation sur le
recepteur FGFR1 favorise l'expression de FGF10 au niveau de la crête apicale ectodermique. FGF10 se
fixe sur le récepteur FGFR2 et tout ceci contribue à l'initiation du bourgeon des membres.
Ronéo n°2 – Cours 4 13/18
Crête apicale ectodermique
Points blancs = FGF10
La croissance (ou élongation)
La croissance des membres est sous la dépendance des FGFs et de Wint.
La crête apicale agit sur l'expression du gène FGF8, exprimé au niveau du mésoblaste de la ZP, FGF8 agit
sur la ZP via son récepteur FGFR1. Cette dernière stimule l'expression de FGF10 qui agit sur la crête
apicale (car exprimé à ce niveau) via son récepteur FGFR2.
L'ectoderme de surface, en plus de celui de la crête apicale exprime WNT ou Wint.
L'ensemble contribue à l'allongement des membres.
La polarité
Il existe 3 types de polarités dans le développement des membres : une polarité dorso-ventrale, antéro-
postérieure et proximo-distale.
Selon l'axe dans lequel va se développer les membres, ce ne sont pas les mêmes gènes qui sont impliqués.
• Polarisation dorso-ventrale
1. Le mésenchyme est polarisé avant l'initiation du bourgeon, les facteurs impliqués ne sont pas
connus.
2. La polarité ectodermique apparaît au niveau de la crête apicale
En effet, la crête apicale exprime 3 facteurs de transcription :
– Les facteur Wint7a (wingless) et R-fng (fringe), qui s'expriment sur la face dorsale de la crête
apicale.
– Le facteur En1 (engrailed), qui s'exprime sur la face ventrale de la crête apicale.
3. La polarisation du mésenchyme apparaît.
Les gènes Wint7a et En1 activent l'expression dans le mésenchyme(= mésoblaste sous-jacent) de 2 gènes
qui vont être compartimentalisés :
– Lmx1 (LIM), sous l'influence de Wint7a, est localisé dans la partie dorsale du mésenchyme.
– EphA7 (éphrine), sous l'influence de En1, est localisé dans la partie ventrale du mésenchyme.
• Polarisation proximo distale
Les gènes HOX sont responsables de la croissance des membres selon un axe proximo-distal, en particulier
les exons 9,10,11,12 et 13 des gènes HOX A et D.
Il existe un gradient d'expression de ces exons tout le long du membre. Par exemple, au niveau de la main,
ce sont les exons 9,10,11,12 et 13 qui sont exprimés ; au niveau de l'avant-bras, les gènes 9,10 et 11
uniquement et au niveau du bras les gènes 9 et 10.
Des mutations de ces gènes sont à l'origine de phénotypes variés :
Ronéo n°2 – Cours 4 14/18
– une mutation de HOXA13 et HOXD13, entraine un non-développement de la main, car ces deux
gènes s'expriment spécifiquement dans la main et sont donc nécessaires à sa croissance, de plus il
n'existe pas de redondance avec les autres gènes HOXA/D 9,10,11,12.
NB : il peut y avoir une redondance, mais cela dépend des gènes concernés.
– idem pour la mutation des gènes HOXA11 et HOXD11 qui conduit à une absence de l'avant-bras,
mais un maintien du développement de la main.
– La mutation de tous les gènes HOXA et D cause le non-développement du membre entier.
• Polarisation antéro-postérieure
Le gène Shh est principalement responsable de la polarisation antéro-postérieure.
En effet, cette dernière est médiée par la ZPA, qui induit l'expression du gène Shh (exprimé dans la ZPA),
qui lui-même favorise l'expression de BMP2. BMP2 induit ensuite l'expression des gènes HOXA et D.
Il y a une superposition de l'expression des gènes HOX au niveau du bourgeon de membre (ZPA), avec par
exemple, le gène HOXD13, qui s'exprime à l'extrémité distale, une perte de ce gène entraine un non-
développement de la peau.
Ronéo n°2 – Cours 4 15/18
Schéma récapitulatif :
B) Histogenèse
1. Les os longs
La phase d'initiation débute par une condensation mésenchymateuse pré-cartilagineuse, sous la
dépendance des facteurs SOX9, GDF, BMPs. Ces facteurs s'expriment dans le mésoblaste du bourgeon de
membres. Puis ce dernier va croître en longueur sous l'effet des FGFs. Parallèlement à cette croissance, a
lieu une différenciation du mésenchyme en chondrocytes, qui constituent des maquettes cartilagineuses
(bleu) modélisant la forme du futur os. Ces maquettes entrent ensuite dans un processus d'ossification
endochondrale (comme pour le squelette axial).
Au cours de l'ossification endochondrale, qui débute en périphérie de l'os, au niveau du périoste(= enveloppe
d'un os long) plusieurs territoires se distinguent :
– le cartilage de réserve, qui se met à proliférer et donne naissance au cartilage pré-hypertrophique
– le cartilage pré-hypertrophique, constitué de chondrocytes qui comment à grossir.
– le cartilage hypertrophique, formé de chondrocytes avec un cytoplasme clair et un noyau central.
– le cartilage de conjugaison ou plaque de croissance (au niveau de la métaphyse), région où
s'effectue le processus d'ossification
Les chondrocytes hypertrophiques meurent progressivement par apoptose, ils perdent leur noyau, mais leur
cytoplasme persiste. Autour de ces cytoplasmes (ou cavités), figure la matrice extra-cellulaire (MEC), à
l'intérieur de laquelle se trouvent des travées appelées travées primaires. C'est sur ces travées que les
ostéoblastes vont se fixer et synthétiser de l'os. La moelle osseuse se forme en colonisant les cytoplasmes
vides des chondrocytes. Plus le processus d'ossification s'effectue, plus les travées deviennent osseuses et
s'épaississent.
On peut donc dire que la MEC sert de matrice liquide au processus d'ossification.
Ronéo n°2 – Cours 4 16/18
L'os est constitué de 3 parties :
– L'épiphyse (= extrémités d'un os long) est constitué du cartilage de réserve.
Les chondrocytes y prolifèrent puis deviennent hypertrophiques. Plus, on se rapproche de la métaphyse,
plus les chondrocytes sont hypertrophiques.
– La métaphyse est constituée du cartilage de conjugaison.
Elle correspond à la région où le processus d'ossification commence. Elle induit la croissance en longueur
de l'os, et lui donne sa forme, au fur et à mesure de son ossification. On parle de remodelage métaphysaire.
– La diaphyse (= partie médiale d'un os long) :
Son ossification débute au niveau du périoste (= corticale), situé en périphérie de l'os, on parle donc
d'ossification corticale. Elle est responsable de la croissance en largeur de l'os.
En radiographie, on utilise les points d'ossification (des dents, du calcanéum, du fémur...) pour étudier la
maturation osseuse d'un foetus et déterminer si elle correspond bien à son âge gestationnel. Par exemple, le
calcanéum apparaît à 26 SA.
La diapo 42 a été brièvement traitée par le prof, ce qu'il faut retenir de cette diapo est marqué ci-dessous :
La mutation du gène PTHrP (récepteur de la PTH) entraîne un phénotype osseux illustré par un déficit de
croissance et une déminéralisation osseuse.
Ronéo n°2 – Cours 4 17/18
MEC
Travée osseuse
2. Les articulations
Au niveau des articulations, se trouvent des cavités synoviales.
Les articulations se forment par dégénérescence des chondrocytes, qui meurent par apoptose au niveau de
la future articulation, laissant place à un tissu fibreux, au sein duquel apparaît une cavité synoviale (= cavité
articulaire).
Ce processus fait intervenir FGFR2 et GDF:
– FGFR2 est exprimé dans le cartilage (les chondrocytes)
– GDF est exprimé dans la cavité synoviale
On peut ainsi prédire la localisation d'une future articulation en mettant en évidence ces gènes.
DEDICACES :
– à ma ronéoficheuse aux idées de génie ;)
– à l'équipe de l'amphi et à leur équipement dernier cri sans qui la ronéo aurait été difficilement
réalisable ;) Et merci au garçon qui nous a aidé avec le mac :)
– à la team crustacés <3 <3
– à Marie, Alice, Coralie, Sukeina, Laurie, Méja, Sarah, Sophie (les 2) ;)
– à Albibi la gangsta tchétchène, aïïït ;)
– à Jess, ma Queen J !
– et à toute la promo <3
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