Développement du poussin

Biology II

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Summary

L’embryon de poulet (Gallus gallus domesticus) fournit un modèle économique et accessible pour la recherche en biologie du développement. Les poussins se développent rapidement et sont disposés aux manipulations génétiques et physiologiques, autorisant les chercheurs à étudier les chemins du développement dès les niveaux cellulaires et moléculaires.

Cette vidéo passe en revue les débuts du développement du poussin en décrivant le procédé de la fécondation et la formation de l’œuf à l’intérieur de l’appareil de reproduction de la poule. Ensuite, la nomenclature des étapes de développement du poussin la plus communément utilisée, la série d’étapes d’Hamburger et d’Hamilton, est introduite. Les évènements majeurs dans le développement du poussin sont ensuite exposés, incluant les mouvements cellulaires spectaculaires, appelés gastrulation, qui forment les trois couches cellulaires majeures : l’ectoderme, le mésoderme et l’endoderme. Les cellules de ces couches génèrent tous les tissus à l’intérieur de l’organisme, tels que les membranes extra-embryonnaires, qui sont nécessaires pour le transport de gaz, de nutriments, et de déchets à l’intérieur de la coquille d’œuf. Pour conclure l’explication, quelques techniques passionnantes sont présentées comme stratégies pour l’étude du développement du poussin plus en détail.

Cite this Video

JoVE Science Education Database. Les organismes modèles II : La souris, le poisson-zèbre et le poussin. Développement du poussin. JoVE, Cambridge, MA, (2017).

Des siècles d’études embryologiques réalisées sur les poussins ont considérablement fait avancer notre compréhension du développement des vertébrés. La domestication étendue des poulets conduit au fait que leurs embryons sont acquis facilement et à prix abordables. De plus, les embryons ont un développement externe, et sont disposés aux manipulations physiques et génétiques qui permettent une exploration en profondeur des procédés de développement. Cette vidéo couvre les bases de la reproduction du poulet, de l’anatomie de l’œuf, et du développement de l’embryon, avant de plonger dans quelques techniques de laboratoire qui profitent de ce système de développement.

Avant de discuter embryogénèse, revoyons comment les nombreuses structures essentielles de l’œuf sont formées. Les femelles poulets, ou poules, pondent des œufs tous les jours, contrairement au comportement de reproduction ; une caractéristique dont nous profitons souvent au petit déjeuner.

Les 24 heures d’assemblage de l’œuf commencent avec un ovule dans l’oviducte. Cette cellule consiste en un jaune dénudé, riche en nutriments, dans une membrane vitelline. Si la poule a été accouplée récemment, la fertilisation apparait à ce stade, commençant les divisions cellulaires restreintes à une petite zone de la surface du jaune appelée disque germinal. Lorsque l’œuf descend l’oviducte, une couche d’albumine, ou blanc d’œuf, se forme autour du jaune, contenant l’eau et les protéines nécessaires à sa protection et sa nourriture. Ensuite, les membranes de la coquille contenant de la kératine sont ajoutées, fournissant une protection contre les bactéries. Enfin, une coquille semi-perméable faite de carbonate de calcium est assemblée dans l’utérus, qui protègera l’œuf et permettra l’échange de gaz et d’humidité.

Maintenant que nous savons un peu ce qu’il se passe à l’intérieur de la poule, passons en revue les étapes qui suivent la ponte des œufs.

Même si le développement a déjà commencé, sa progression est arrêtée lorsque les œufs sont exposés à des températures plus froides. Vu que la croissance continue est dépendante de l’incubation à 37,5°C, les étapes du développement du poussin sont plus communément définies par des bornes morphologiques, comme exposé dans la série d’étapes d’Hamburger-Hamilton.

Lorsque l’œuf est pondu, le poussin est au stade 1 d’Hamburger Hamilton. A ce moment, les cellules qui formeront l’embryon sont localisées à l’intérieur de l’ « aire pellucide » transparente au centre de la structure blanche en forme de cible appelée le blastoderme. La phase suivante du développement est marquée par l’apparition d’une formation cellulaire à la ligne médiane de l’embryon appelée la ligne primitive. Les cellules de l’aire pellucide migrent à travers une rainure qui se forme dans la ligne pour générer trois couches discrètes, appelées les couches germinales.

Les premières cellules à se déplacer à travers la ligne deviennent l’endoderme, qui forme la doublure de l’intestin et des voies respiratoires. Les cellules qui passent à travers plus tard deviennent le mésoderme, qui forme les muscles et le sang. Les cellules qui restent en surface constituent l’ectoderme, qui devient la peau et les tissus neuronaux.

Ce procédé, appelé gastrulation, commence dans une masse de cellules appelées le nœud de Hensen à l’extrémité antérieure de la ligne primitive. La transplantation de cette structure dans un autre embryon résulte en la formation de structures embryonnaires secondaires, démontrant le rôle crucial du nœud dans la réalisation du motif de l’axe embryonnaire.

L’analyse de l’expression de gènes dans ce second embryon, montre que le nœud est impliqué dans la spécification de tissus neuronaux, tels que le tube médullaire, qui forme plus tard le cerveau embryonnaire et la moelle épinière.

Une des caractéristiques notables de ces embryons plus tardifs, est la toile complexe de vaisseaux sanguins rayonnant sur le jaune. La circulation à travers ces vaisseaux est essentielle à la distribution de nutriments depuis le jaune tout au long de l’embryon grandissant rapidement. Pendant que l’embryon se complexifie en grandissant, le système de membranes extra-embryonnaires vascularisées qui le supporte fait de même. Alors que le sac vitellin est surtout impliqué dans la livraison de nutriments, l’allantoïde et le chorion jouent des rôles critiques dans la respiration et l’excrétion de l’embryon. Après environ 7 jours d’incubation, ces deux membranes fusionnent, créant la membrane chorioallantoÏque ou CAM. Grâce à son positionnement, la CAM permet les échanges gazeux avec l’extérieur et permet aussi à l’embryon d’utiliser la coquille comme source de calcium.

Ce système de transport porte l’embryon à travers environ 21 jours de développement, après lequel le poussin casse un trou dans la coquille affaiblie en calcium et éclot.

Maintenant que vous avez touché à quelques unes des étapes clés du développement du poulet, regardons comment les chercheurs étudient ces procédés au labo.

Comme avec les expériences sur le nœud de Hensen, la transplantation entre embryons peut démontrer la fonction de tissus isolés dans le développement. Une extension habituelle de cette technique est le greffage de tissus depuis d’autres espèces aviaires, comme la caille, dans des embryons de poussin. Dans ces études, les cellules transplantées peuvent être facilement traquées en utilisant des marqueurs spécifiques à la caille pour évaluer leur impact sur les procédés de développement, comme la formation de la mâchoire.

Les motifs de l’expression dynamique de gènes dirigent les fascinantes transformations observées au cours du développement du poussin. Pour mieux comprendre les chemins de développement, l’hybridation in situ de l’ADN est utilisée pour visualiser l’expression de gènes dans des embryons entiers. Pour cette procédure, les embryons sont collectés, fixés, et ensuite incubés avec un ARN sonde, qui se lie à des cibles spécifiques d’ARNm. Des labels sur les sondes mettent en évidence les cellules dans lesquelles les ARNm cibles sont abondants, indiquant une expression de gène robuste.

Nous avons vu comment les structures neurales primitives se forment dans le poussin, mais comment évoluent-elles en un système nerveux d’un vertébré complexe ? Une approche pour l’étude de connections embryonnaires neuronales est le calquage neuronal. Les chercheurs injectent de l’encre dans les neurones d’intérêt qui se diffuse à travers l’axone. Les embryons fixés sont alors finement tranchés, et immunocolorés. Les chemins suivis par neurones peuvent alors être visualisés en utilisant l’étiquetage à l’encre en plus de marqueurs connus des tissus du cerveau.

Vous venez de regarder la vidéo de JoVE sur le développement du poulet. Cette vidéo a couvert les bases de la formation de l’œuf, les évènements clés dans le développement du poussin, et quelques techniques communes de recherche utilisées pour acquérir une meilleure compréhension de la fascinante transformation du déjeuner au diner. Merci de nous avoir regardé !

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