Embryologie cardiaque

et cellules de la crête neurale

Heather Etchevers, Ph.D.

INSERM UMR_S910

Université Aix-Marseille

heather.etchevers@inserm.fr

février 2013

Malformations cardiaques : 1/150 naissances

Récidive pour 2ème enfant possible mais pas forcement même manifestation

Transmission multigénique souvent récessive Associées à des syndromes

DiGeorge (microdel 22q11) Holt-Oram (TBX5) CHARGE (CHD7) Trisomie 21 Marfan et Marfan-like (FBN1, TGFBR2, dom)

Acquises lors de l’exposition à la rubéole ou à certains médicaments

© Margaret Kirby and Karen Waldo

Mésalignement de la voie efférente

Plusieurs causes Plusieurs effets

Chien 2000 doi:10.1038/35025196

Tetralogie de Fallot

Sténose du tronc pulmonaire

Déficience du septum inter-ventriculaire membraneux

Passage à l’aorte mal orienté (chevauchement des ventricules)

Ventricule droit élargi (résistance)

Différences au niveau d ’oxygénation et de pression

Cœur normal Cœur avec tetralogie de Fallot

La cloisonnement cono-troncale est incomplète Peut s’étendre jusqu’au niveau des valves

sémilunaires ou du septum inter-ventriculaire membraneux

Tronc artériel commun(persistent truncus arteriosus ou common arterial trunk)

Transposition des gros vaisseaux

Spirale absente du septum cono-troncale

Inversion des raccordements entre ventricules et aorte ou tronc pulmonaire

Compensations pour une transposition des gros vaisseaux

Anomalies associés défaut de septum interventriculaire défaut de septum interauriculaire canal artériel persistent

Très cyanotique

Canal artériel persistant

Défaut de régression du 6ème arc aortique en sa connexion avec le 4ème qui persiste à gauche (l ’aorte)

Se ferme normalement en ligamentum arteriosum grace à l’action contractile des cellules de muscle lisse d’origine crête neurale

Yajima et al., PLoS One 2013

Qu’est-ce la crête neurale ?Chimères caille-poule (Le Douarin, 1968)

Donneur caille Hôte poule

Crête neurale

Tubeneural

Révélation cellules de caille

Dérivés de la crête neurale

telencephalon

mesen-cephalon

diencephalon

Le Douarin and Kalcheim (1999) The Neural Crest 2nd ed.

Crête neurale

Mésectoderme (dans la tête) Cellules endocriniennes Système nerveux

périphérique Mélanocytes

Crête neurale “cardiaque”

© Margaret Kirby and Karen Waldo

PP© Theveneau et Mayor 2012, http://dx.doi.org/10.1016/j.ydbio.2011.12.041http://dx.doi.org/10.1016/j.ydbio.2011.12.041

Mésectoderme : Derme et tissu adipeux Tendons, tissu conjonctif des

muscles faciaux Tissu conjonctif des glandes du

cou et de la tête Odontoblastes, papilles dentaires Majorité des cartilages/os du crâne Tous les os membraneux Méninges du prosencéphale Péricytes, muscle lisse vasculaire

cerveau

épiderme

La crête neurale céphalo-cardiaque :cellules pluripotentes

Les artères à J29

Aorte dorsale

Plexusvitellineartériel

Endoderme

1ère pochepharyngienne

Artères vitellines

Arcs aortiques

Carotide interne

Artères ombilicales

Des niveaux différents des bourrelets neuraux contribuent à différents niveaux du mésectoderme

Couly et al. (1996) Development 122:3393

Accompagnement des arcs aortiques par les CCN cardiaques

© Margaret Kirby and Karen Waldo

Des niveaux différents des bourrelets neuraux contribuent à différents vaisseaux (1)

r8 neural fold

Les CCN cardiaques forment la muscle lisse du tronc artériel et du canal artériel

Mx.

Md.

L.

St. te.

Oph.Eth.

St. sup.

C. i.

C.c.

C .c. m.C. c. p.

T. m. d.

P.c.

C. c. a.

La crête neurale céphalique construit l’extérieur du secteur vasculaire branchial

Sturge-Weber

Etchevers et al. (2001) Development 128:1059

Modèles de souris marquant CCN

Wnt-1 cre/R26RPax3-Cre/R26R

Epstein et al., Development 127, 1869-1878, 2000

Jiang et al.,Development2000

Contributions des CCN cardiaques (souris)

CCN cardiaques chez le poisson

I II III IVRegions

Contributions des CCN cardiaques

© Margaret Kirby and Karen Waldo

Noms traditionnels des parties du tube cardiaque primitif

= Oreillette

= Ventricule droit= Ventricule gauche

Bulbus cordis

C S

Morphogenèse du tube cardiaque

Maintenance du sens linéaire du flux sanguin

Sinus venosus, oreillette, ventricule, bulbus cordis

conotruncus

Embryons humains à 21 et 24j

Oreillette

Le cœur en boucle

Maintenance du sens du flux sanguin

Sinus venosus, oreillette, ventricule, bulbis cordis conus cordis + truncus conus cordis + truncus arteriosus («conotruncus»)arteriosus («conotruncus»)

J26S

La circulation fœtale (vers J28)

Tête Queue

Chorion

Veines vitellines

Veine cardinaleantérieure

Veine cardinalepostérieure

Villositéschorioniques

Veine ombilicale

Artères vitellines

Arcs aortiques

Carotide interne

Artère ombilicale

Aorte dorsale

Aorte ventrale

Formation du tube

“Looping” ou mise en boucle

Convergence

© Margaret Kirby and Karen Waldo

Migration des cellules de la crête neurale cardiaque

Entrée dans le tronc artériel

tête

Tube neural

© Kathy Sulik

La partie distale du tronc artériel s’ajoute à fur et à mesure

Extension du troncus avec ajout de myocarde pour devenir la voie efférente

© Margaret Kirby and Karen Waldo

La voie efférente est décalée vers la queue pendant l’élongation

© Margaret Kirby and Karen Waldo

Arcs aortiques ou pharyngés

Cloisonnement

Septum atrio-ventriculaire Entre oreillettes et

ventricules Coussins

endocardiques s’approchent

Septum primum fusionne d’en haut avec les coussins endocardiques du canal atrioventriculaire

Ostium primum se comble

Septation et croissance des

chambres

Alignement de la voie efferente

© Margaret Kirby and Karen Waldo

Coussins endocardiques

Rapprochement des coussins endocardiaques

Oreillettes enlevéesVentricule enlevé

Septum aorticopulmonaire Septum interventriculaire

Septation de la voie efférente par contribution de CCN

© Margaret Kirby and Karen Waldo

Septation de la voie efférente avec contribution CCN à d’autres coussins

Truncus

Conus

Aortic sac

Aorticopulmonary

septum in aortic sac

Prongs of the aorticopulmona

ry septation complex in the

truncus

Diffuse neural crest cells at the tips of the prongs

© Margaret Kirby and Karen Waldo

Croissance vers conusDivision aorte du tronc pulmonaire

Septum aorticopulmonair

e

© Margaret Kirby and Karen Waldo

Apposition des coussins endocardiques

CCN sous l’endocarde des coussins forment une suture

© Margaret Kirby and Karen Waldo

Evolution de l’extrémité artérielle du cœur

Septumcono-troncal

Oreillettedroite

Ventriculedroite

Coussinendocardiaque

supérieurSeptum intra-ventriculaire

(musculaire)

Ventriculegauche

Cloisonnement du tronc artériel

Canauxatrioventriculaires

Futurtronc

pulmonaireFuturaorte

AorteTronc

pulmonaire

Ablation des CCN

© Margaret Kirby and Karen Waldo (Science, 1984)

Décalage de la formation de boucle en S

© Margaret Kirby and Karen Waldo

Tronc artériel commun

+

Aorte superposé au défaut de septum interventriculaire

(comme tetralogie de Fallot)

© Margaret Kirby and Karen Waldo

Neural crest-ablatedSham-operated

Aorta

PT

PTA

© Margaret Kirby and Karen Waldo

Tronc artériel commun

Anomalies des gros vaisseaux et arcs aortiques

© Margaret Kirby and Karen Waldo

Normal DORV

Truncus overrides right ventricle

DORV© Margaret Kirby and Karen Waldo

Ablation CCN cardiaques = absence septation voie efférente

Phénocopies génétiques d’ablation des CCN cardiaques

© Margaret Kirby and Karen Waldo

Les artères à la 8ème semaine

Formation des valvesVaisseaux coronaires

Système de conduction (maturation)

Etapes finales

Singh et al 1996 http://dx.doi.org/10.1016/S0022-5223(96)70094-6.

Jiang et al., 2010 DevelopmentWirrig and Yutzey, 2011 http://dx.doi.org/10.1016/j.carpath.2010.06.010

Les CCNs aident à la formation des valves de la voie efférente :

Aortique

Pulmonaire

Pas mitrale et tricuspide

Ressources

Cardiac Development par Margaret Kirby, Oxford University Press, 22 mars 2007 - 288 pp.

http://php.med.unsw.edu.au/embryology/index.php?title=Cardiovascular_System_Development

http://php.med.unsw.edu.au/embryology/index.php?title=Cardiac_Embryology

https://syllabus.med.unc.edu/courseware/embryo_images/unit-cardev/cardev_htms/cardevtoc.htm

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