Peu de données ont été publiées concernant l’étude du développement embryonnaire d’autres espèces de mammifères et, comme pour l’homme, les différentes études se sont basées sur le modèle de développement de la souris.
Le développement précoce porcin et bovin est relativement proche de celui de l’homme. En effet, chez le porc il y a formation du blastocyste précoce à E5,5, blastocyste tardif à E6,5 et épiblaste (après éclosion) à E7,5. Chez le bovin, la morula se forme à E5, le blastocyste précoce à E6, le blastocyste tardif à E8. L’AGZ du porc débute comme pour l’homme au début du stade 8-cellules, alors que celui du bovin, comme celui du lapin, commence plus tardivement au début du stade 16-cellules. Comme pour la majorité des espèces de mammifères, l’embryon forme un blastocyste sphérique, puis un disque embryonnaire plat à sa surface. Une différence majeure du développement précoce concerne l’implantation et la formation du placenta. En effet, le blastocyste préimplantatoire de bovin et de porc s’étire et s’allonge pour former un long filament de quelques millimètres de diamètre et pouvant atteindre jusqu’à 1 mètre de long au moment de l’implantation (Kuijk et al., 2008). Le placenta ainsi formé est de type épithéliochorial c’est à dire un placenta relâché et non invasif (Carter and Enders, 2004)
alors que, chez les rongeurs et la majorité des primates, le placenta est de type hémochorial, c’est-à-dire qu’il présente une invasion de l’épithélium utérin pouvant atteindre les vaisseaux sanguin de la mère.
• Mécanismes moléculaires :
Chez le porc et le bovin, les mécanismes de mise en place du TE, Epi et Hypo ne sont pas encore compris et diffèrent, pour la plupart, de ceux décrits chez la souris.
- Spécification TE/ICM ; Cdx2/Oct4
Comme chez l’homme, Oct4 ne semble pas impliqué dans la ségrégation entre le TE et l’ICM et est exprimé par toutes les cellules de l’embryon de porc et de bovin. Son expression n’est limitée aux cellules de l’ICM qu’au stade blastocyste tardif. En revanche, l’expression de Cdx2 est rapidement restreinte aux cellules du TE (Figure 8). Il semble par conséquent impliqué dans la spécification du TE chez le porc et le bovin (Kirchhof et al., 2000; van Eijk et al., 1999). Une étude chez le bovin rapporte que Cdx2 serait nécessaire au maintien du TE et non à sa formation (Berg et al., 2011). De plus, Cdx2 ne semble pas réprimer l’expression de Oct4, indiquant que d’autres mécanisme serait impliqué dans leur régulation (Berg et al., 2011). Chez le porc, une inhibition du récepteur au FGF induit une diminution du nombre total des cellules de l’ICM mais ne change pas la proportion de cellules formant l’Epi et l’Hypo
(Rodriguez, 2012). En comparaison avec la souris, la voie FGF semblerait impliquée plus tôt dans le développement lors de la spécification du TE/ICM.
- Spécification Epi/Hypo et le rôle de Nanog/Gata4/6
Chez le bovin, une répartition hétérogène de Nanog a été observée dans les cellules de l’ICM, ce qui laisse supposer que le mécanisme de spécification de l’Epi serait proche de celui décrit chez la souris (Chazaud et al., 2006). En effet, Nanog est exprimé à partir du stade blastocyste précoce à E6 avec une forte expression au stade blastocyste tardif E7-8. En revanche, chez le porc, Nanog ne semble pas être impliqué. Aucune expression de Nanog au niveau de l’ARNm ou de la protéine n’a pu être détectée avant le stade épiblaste à E7,5 (Kuijk et al., 2012).
L’expression des facteurs Gata4/6 induisant la formation de l’Hypo chez la souris semble également être différente chez le porc et le bovin. Chez le porc, l’expression de Gata4 n’a pas pu être détectée au stade blastocyste précoce et tardif (Kuijk et al., 2008), mais seulement après éclosion au stade épiblaste (Rodriguez, 2012). Chez le bovin, Gata4 est exprimé dans les cellules de l’ICM et du TE (Kuijk et al., 2012). Cependant, chez le porc et le bovin, Gata6 est exprimé de manière hétérogène par les cellules de l’ICM du blastocyste précoce E5,5 (Kuijk et
al., 2008). On peut donc penser que Gata6 aurait seulement un rôle dans la spécification précoce de l’Hypo. De plus, la mise en place de l’Hypo ne semble pas contrôlée uniquement par la voie FGF/Grb2/Ras/MAPK (Figure 8). Une inhibition pharmacologique des MEK (PD0325901, PD98059) n’empêche pas la mise en place de l’Hypo mais réduit sensiblement le nombre de cellules positives pour Gata (Kuijk et al., 2012; Rodriguez, 2012). Cet effet partiel chez le bovin et le porc indiquerait qu’une autre voie que les MAPK serait impliquée dans la spécialisation en Hypo (Kuijk et al., 2012; Rodriguez, 2012). En présence du couple d’inhibiteurs 2i, l’activation de la voie Wnt ne semble pas avoir d’effet synergique, contrairement à ce qui a été montré chez la souris (Kuijk et al., 2012).
On peut noter que l’ajout de FGF4 n’a aucun effet. En revanche, un traitement des embryons aux FGF4 plus héparine induit la formation d’un blastocyste contenant 100% de cellules positives pour Gata chez le bovin (Kuijk et al., 2012) et chez le porc (Rodriguez, 2012).
Chez les autres espèces que la souris, les mécanismes moléculaires ne sont pas clairement établis et leur mise en place est plus tardive. L’expression des différents facteurs est souvent répartie dans tout l’embryon et n’est restreinte à une population de cellules qu’après formation des différents lignages embryonnaires. En conséquence, il est difficile de conclure sur la relation de cause à effet chez ces espèces.
Figure 8 : Mécanismes de spécification des trois premiers lignages dans l’embryon.
Schéma comparant les mécanismes de mise en place du TE, de l’épiblaste et de l’hypoblaste chez la souris, le porc et le bovin. Adapté de (Kujik et al., 2008, 2012).
Cdx2 Oct4 Gata6 Nanog Tropectoderme Hypoblaste Epiblaste Oct4(+) / Nanog(+) Expression restreinte Cdx2 Gata6 FGF4/Grb2/Ras/MAPK