Neurulation et mise en place anatomique du système nerveux

Le système nerveux central et le système circulatoire sont les premiers à se développer, dès la 2ème semaine de grossesse (SG). Les prérequis à la neurulation sont mis en place lors de la gastrulation (stades 6 et 7, environ 13ème au 17ème jour) qui marque l’apparition de l’axe longitudinal et de la symétrie bilatérale (O'Rahilly, 1970). C’est tout d’abord une migration du mésoblaste extra-embryonnaire, initiée au niveau d’un épaississement caudal de l’ectoblaste qui aboutit à la mise en place de la ligne primitive en direction crâniale. L’émergence de la ligne primitive (épaississement cellulaire sur la face dorsale) s’accompagne de la formation du sillon primitif. L’invagination cellulaire qui s’opère latéralement à l’axe antéro-postérieur, entre l’ectoblaste et l’endoblaste (présents au stade 5, 7ème au 12ème jour), est à l’origine du troisième feuillet embryonnaire (le mésoblaste intra-embryonnaire). C’est la présence de la

ligne primitive qui engage la formation du système nerveux central. Son extension caudo- craniale s’achève au niveau du 1er tiers de l’embryon où son épaississement aboutit à la formation du Nœud de Hensen. A ce niveau, un second mécanisme d’invagination permet la migration des cellules qui formeront la chorde, ce qui accentue l’inflexion du sillon.

Au stade 8 (18ème au 19ème jour) tous les prérecquis à la formation du tube neural sont en place. On distingue un creusement des tissus le long de l’axe cranio-caudal dont les bords font saillie pour former des bourrelets neuraux (O'Rahilly et Müller, 1981). A ce stade le système circulatoire de l’embryon est également en place.

La neurulation à proprement parler commence au stade 9 (19ème au 21ème jour), entre la 3ème et la 4ème SG. L’involution au niveau de l’axe cranio-caudal s’accentue de sorte à former une gouttière neurale dont les bords se surélèvent ; il s’agit de la toute première ébauche du système nerveux dont découleront le système nerveux central (à partir du tube neural) et périphérique (à partir des crêtes neurales). Le tissu mésodermique para-axial se segmente de sorte à former les premières paires de somites (1 à 3) de part et d’autre du futur système nerveux (Müller et O'Rahilly, 1983). Au fur et à mesure du développement embryonnaire, le nombre de somites augmente selon l’axe cranio-caudal ; c’est une des références utilisées pour dater l’embryon. Chaque somite sera à l’origine de 3 types de structures différentes : la partie axiale évoluera en sclérotome (futurs vertèbres, côtes et cartillages axiaux), la partie médiale évoluera en myotome (futurs muscles striés) et la partie la plus latérale en dermatome (futurs tissus conjonctifs situés sous la peau : derme et hypoderme). La fusion des bourrelets neuraux et la formation des premières somites induit une constriction de l’ensemble des structures qui s’accompagne de la formation d’une inflexion lordosique donnant naissance à un pli céphalique et un pli caudal, qui marque le début de la délimitation du corps. L’embryon présente alors une forme dorsalement concave. En parallèle on observe la mise en place de l’ébauche cardiaque.

Au stade 10 (22ème au 23ème jour) la formation du tube neural commence (O’Rahilly et Gardner, 1979). Les bourrelets neuraux de la gouttière neurale fusionnent. La fermeture de la gouttière neurale en direction craniale et caudale aboutit à la formation du tube neural (Liu et Niswander, 2005). Les points de fusion sont appelés neuropores, antérieur ou postérieur. Au moment de la fusion du tube neural, la réorganisation cellulaire aboutit au rejet de quelques cellules des bourrelets neuraux qui formeront les crêtes neurales. Les cellules de ces structures

migreront de sorte à former les ganglions spinaux qui projetteront un axone en direction centrale et un axone en direction périphérique à travers les nerfs spinaux. A l’extrémité antérieure de la gouttière neurale, les structures se modifient pour former les 3 vésicules cérébrales primitives (prosencéphale, mésencéphale, rhombencéphale). A ce stade, la fermeture antérieure du tube neural atteint déjà le mésencéphale (Müller et O'Rahilly, 1985), l’embryon passe de 4 à 12 somites et effectue ses premiers battements cardiaques (Figure 1).

Au stade 11 (23ème au 26ème jour) équivalant au stade 13 à 20 somites, la fermeture du tube neural se poursuit aux deux extrémités de l’axe et aboutit à la fermeture du neuropore antérieur, tandis que le neuropore postérieur est encore ouvert (Müller et O'Rahilly, 1986). Le prosencéphale commence à être modifié avec l’apparition des vésicules optiques. Les plis céphalique et caudal subissent une inflexion ventrale, qui marque pour la partie craniale le début de l’enroulement cérébral.

Le stade 12 (26ème au 29ème jour) correspond au stade 21 à 29 somites. Il est le siège de la fermeture du neuropore postérieur (Müller et O'Rahilly, 1987) et est associé à la mise en place des bourgeons des membres antérieurs. Les nerfs crâniens commencent à apparaître (Figure 2). A la suite de la fermeture du tube neural, l’embryon se courbe de sorte à adopter une position dorsalement concave qui permettra la fermeture de la face ventrale.

Figure 1 : Schéma de la fermeture du tube neural (adapté de Liu et Niswander, 2005).

L’émergence du tube neural marque la première étape de la mise en place du système nerveux central. Le neurectoderme est positionné de part et d’autre de l’axe antéro-postérieur de l’embryon. Il s’invagine pour former une goutiière, appellée plaque neurale. Lors du mouvement, ses bords se surélèvent et fusionnent progressivement. La fusion s’effectue en direction craniale et caudale au niveau des points de fusion, appelés neuropores antérieur ou postérieur. La réorganisation cellulaire s’accompagne du rejet de quelques cellules, entre l’ectoderme et les somites, appelées cellules des crêtes neurales, et qui donneront naissance au système nerveux périphérique. L’ensemble du tube neural sera à l’origine de la moelle épinière, à l’exception de son extrémité antérieure qui se modifiera en encéphale.

Figure 2 : Les 12 paires de nerfs crâniens (d’après L. Testut, Anatomie humaine, 1899).

Les 12 nerfs crâniens dérivent des 3 territoires cérébraux primitifs (diencéphale, mésencéphale, myélencéphale). Ils assurent la communication entre le système nerveux central et les différents organes cible par leur fonction sensorielle (S), motrice (M) ou mixte (M/S).

Nerfs crânien Origine Fonction - Organe cible

I - Olfactif Diencéphale S - odorat II - Optique Télencéphale S - vision III - Oculomoteur Mésencéphale M - oeil IV - Trochléaire Mésencéphale M - oeil V - Trijumeau Myélencéphale M/S :

S - face,M - muscles masticateurs VI - Abducens Myélencéphale M - oeil

VII - Facial Myélencéphale M/S - muscles de la face VIII - Accoustique Myélencéphale S - audition etéquilibre IX - Glossopharyngien Myélencéphale M/S :

S de la langue,M/S du pharynx X - Vague Myélencéphale M/S - cœur, poumons, viscères XI - Accessoire Myélencéphale M - muscles du cou