Développement et morphogenèse des membres

Le développement des membres est le processus par lequel un bourgeon de membre, une excroissance du mésoderme de la lame latérale recouverte d'ectoderme, est structuré selon trois axes et élaboré en os, articulations, muscles et tissu conjonctif d'un membre reconnaissable. Il s'agit d'un système modèle classique pour comprendre comment les centres de signalisation organisent un organe en développement.

Definition

Le développement et la morphogenèse des membres est le processus par lequel le bourgeon de membre est initié à partir du mésoderme de la lame latérale et structuré selon trois axes par des centres de signalisation interagissant pour générer les éléments squelettiques et des tissus mous proportionnés du membre.

Scope

Ce sujet couvre l'initiation du bourgeon de membre, les principaux centres de signalisation (la crête ectodermique apicale et la zone d'activité polarisante), la structuration le long des axes proximo-distal, antéro-postérieur et dorso-ventral, et la formation des éléments squelettiques au sein du membre. La transition détaillée du cartilage à l'os est abordée dans le sujet connexe sur le squelette. Ceci relève de l'anatomie développementale à visée éducative et de référence.

Core questions

• Comment le bourgeon de membre est-il initié et positionné le long de l'axe corporel ?
• Que sont la crête ectodermique apicale et la zone d'activité polarisante, et que structurent-elles ?
• Comment les trois axes du membre sont-ils coordonnés ?
• Comment les éléments squelettiques du membre prennent-ils forme au sein du bourgeon ?

Key concepts

• Croissance du bourgeon de membre
• Crête ectodermique apicale (axe proximo-distal)
• Zone d'activité polarisante (axe antéro-postérieur)
• Sonic hedgehog et le gradient SHH-GLI3
• Signalisation FGF
• Structuration dorso-ventrale
• Formation des doigts

Mechanisms

Le bourgeon de membre se forme lorsque le mésoderme de la lame latérale prolifère sous un ectoderme épaissi. Deux centres de signalisation dominent sa structuration : la crête ectodermique apicale à l'extrémité du bourgeon, qui soutient la croissance et la structuration proximo-distale principalement via la signalisation FGF, et la zone d'activité polarisante à la marge postérieure, qui structure l'axe antéro-postérieur (du pouce à l'auriculaire) via Sonic hedgehog. SHH agit en partie en régulant le traitement du facteur de transcription GLI3 en un répresseur, établissant un gradient de répresseur antéro-postérieur à travers le membre. Des signaux dorso-ventraux complètent le système de coordonnées à trois axes, et dans ce cadre, les condensations mésenchymateuses forment le squelette du membre, l'apoptose sculptant les espaces entre les doigts.

Clinical relevance

Les perturbations de la signalisation et de la structuration des membres sont à l'origine d'un éventail de malformations congénitales des membres, y compris des défauts du nombre et de l'identité des doigts. Cette entrée présente la biologie du développement des membres comme information éducative et ne constitue pas une base pour un diagnostic ou un traitement individuel.

History

Le membre a été un modèle de premier plan en embryologie expérimentale depuis que des études classiques de greffe de tissus ont défini la crête ectodermique apicale et la zone d'activité polarisante. L'ère moléculaire a identifié Sonic hedgehog comme le signal polarisant et les FGF comme les signaux de la crête, et des analyses intégratives ont ensuite combiné ces éléments en une image systémique de l'organogenèse des membres.

Debates

Comment l'identité des doigts est-elle spécifiée ?

La question de savoir si l'identité des doigts est déterminée principalement par une concentration graduée de morphogène, par la durée de la signalisation, ou par une combinaison, demeure un domaine de recherche active, le système SHH-GLI3 étant au centre de la discussion.

Key figures

• Rolf Zeller
• Aimee Zuniga
• Philip Beachy
• John Fallon
• Cheryll Tickle

Seminal works

• zeller-2009
• wang-2000

Frequently asked questions

Qu'est-ce que la crête ectodermique apicale ?

C'est une bande épaissie d'ectoderme à l'extrémité du bourgeon de membre qui, principalement via la signalisation FGF, soutient le mésenchyme sous-jacent et favorise la croissance et la structuration proximo-distale du membre.

Quel est le rôle de la zone d'activité polarisante ?

C'est une région à la marge postérieure du bourgeon de membre qui sécrète Sonic hedgehog et structure l'axe antéro-postérieur, influençant le nombre et l'identité des doigts.