Cours pour 3e année médecine Univ Aix-Marseille, en français, sur l'implication des cellules de la crête neurale dans la formation embryonnaire du coeur. 3rd year medical student course at the University Aix-Marseille, in French, on the roles of neural crest cells in embryonic heart formation. Discussion of cardiac malformations.

1. Embryologie cardiaque
et cellules de la crête
neurale
Heather Etchevers, Ph.D.
INSERM UMR_S910
Université Aix-Marseille
heather.etchevers@inserm.fr
février 2013

2. 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

3. Mésalignement de la voie efférente
Plusieurs causes Plusieurs effets
© Margaret Kirby and Karen Waldo Chien 2000 doi:10.1038/35025196

4. 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)

5. Différences au niveau
d ’oxygénation et de pression
Cœur normal Cœur avec tetralogie de Fallot

6. Tronc artériel commun
(persistent truncus arteriosus ou
common arterial trunk)
La cloisonnement cono-troncale est incomplète
Peut s’étendre jusqu’au niveau des valves
sémilunaires ou du septum inter-ventriculaire
membraneux

7. Transposition des gros vaisseaux
Spirale absente
du septum cono-
troncale
Inversion des
raccordements
entre ventricules
et aorte ou tronc
pulmonaire

8. Compensations pour une
transposition des gros vaisseaux
Anomalies associés
défaut de septum interventriculaire
défaut de septum interauriculaire
canal artériel persistent
Très cyanotique

9. 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

10. Qu’est-ce la crête neurale ?
Chimères caille-poule (Le Douarin, 1968)
Crête neurale
Tube
neural
Donneur caille Hôte poule Révélation cellules de caille

11. Dérivés de la crête neurale
Crête neurale
telencephalon
Mésectoderme (dans la tête)
diencephalon Cellules endocriniennes
Système nerveux
mesen-
cephalon
périphérique
Mélanocytes
Le Douarin and Kalcheim (1999) The Neural Crest 2nd ed.

12. Crête neurale “cardiaque”
© Margaret Kirby and Karen Waldo
P P
© Theveneau et Mayor 2012, http://dx.doi.org/10.1016/j.ydbio.2011.12.041

13. La crête neurale céphalo-cardiaque :
cellules pluripotentes
Mésectoderme :
Derme et tissu adipeux
épiderme Tendons, tissu conjonctif des
muscles faciaux
Tissu conjonctif des glandes du
cou et de la tête
Odontoblastes, papilles dentaires
cerveau
Majorité des cartilages/os du crâne
Tous les os membraneux
Méninges du prosencéphale
Péricytes, muscle lisse vasculaire

14. Les artères à J29
Arcs aortiques
1ère poche
pharyngienne
Endoderme
Carotide interne
Aorte dorsale
Artères vitellines
Plexus
vitelline
artériel
Artères ombilicales

15. Des niveaux différents des bourrelets
neuraux contribuent à différents
niveaux du mésectoderme
Couly et al. (1996) Development 122:3393

16. Accompagnement des arcs aortiques par les CCN cardiaques
© Margaret Kirby and Karen Waldo

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

18. Les CCN cardiaques forment la muscle lisse
du tronc artériel et du canal artériel
r8 neural fold

19. La crête neurale céphalique construit
l’extérieur du secteur vasculaire branchial
S t. sup.
C . c. p.
C .c. m.
C . c. a. T. m. d.
P.c. S t. te.
Eth.
O ph.
C . i.
Mx. L.
Md.
Sturge-Weber C.
c.
Etchevers et al. (2001) Development 128:1059

20. Modèles de souris marquant CCN
Pax3-Cre/R26R Wnt-1 cre/R26R
Epstein et al., Development 127, 1869-1878, 2000

21. Contributions des CCN
cardiaques (souris)
Jiang et al.,
Development
2000

22. CCN cardiaques chez le poisson
Regions I II III IV

23. Contributions des CCN cardiaques
© Margaret Kirby and Karen Waldo

24. Noms traditionnels des parties du
tube cardiaque primitif
Bulbus cordis
= Oreillette
= Ventricule droit
= Ventricule gauche

25. C
S

26. Morphogenèse du tube cardiaque
Maintenance du
sens linéaire du flux
sanguin
Sinus venosus,
oreillette, ventricule,
bulbus cordis →
conotruncus
Oreillette
Embryons humains à 21 et 24j

27. Le cœur en boucle
S
Maintenance du sens du
flux sanguin
Sinus venosus, oreillette,
ventricule, bulbis cordis →
conus cordis + truncus
J26
arteriosus («conotruncus»)

28. La circulation fœtale (vers J28)
Tête Aorte dorsale Queue
Veine cardinale
postérieure
Veine cardinale
antérieure
Villosités
Arcs aortiques chorioniques
Carotide interne
Chorion
Aorte ventrale
Veine ombilicale
Veines vitellines Artères vitellines Artère ombilicale

29. Formation du tube
“Looping” ou mise en boucle
Convergence
© Margaret Kirby and Karen Waldo

30. Migration des cellules de la
crête neurale cardiaque
Tube neural
tête
Entrée dans le
tronc artériel
© Kathy Sulik

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

32. Extension du troncus avec ajout de
myocarde pour devenir la voie efférente
© Margaret Kirby and Karen Waldo

33. La voie efférente est décalée vers
la queue pendant l’élongation
Arcs aortiques ou
pharyngés
© Margaret Kirby and Karen Waldo

34. 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

35. Septation et Alignement de la voie efferente
croissance des
chambres
© Margaret Kirby and Karen Waldo

36. Coussins endocardiques

37. Rapprochement des coussins endocardiaques
Ventricule enlevé Oreillettes enlevées
Septum interventriculaire
Septum aorticopulmonaire

38. Septation de la voie efférente par
contribution de CCN
© Margaret Kirby and Karen Waldo

39. Septation de la voie efférente avec
contribution CCN à d’autres coussins
Aortic sac
Truncus
Conus
Aorticopulmonary Prongs of the Diffuse neural
septum in aortic aorticopulmonary crest cells at the
sac septation complex tips of the
in the truncus prongs
© Margaret Kirby and Karen Waldo

40. Croissance vers conus
Division aorte du tronc pulmonaire
Septum
aorticopulmonaire
© Margaret Kirby and Karen Waldo

41. Apposition des coussins endocardiques
CCN sous
l’endocarde des
coussins forment
une suture
© Margaret Kirby and Karen Waldo

42. Evolution de l’extrémité artérielle du
cœur
Septum
cono-troncal
Oreillette
droite
Ventricule
Ventricule
droite
gauche
Coussin
endocardiaque
supérieur
Septum intra-ventriculaire
(musculaire)

43. Cloisonnement du tronc artériel
Futur
tronc
pulmonaire
Futur
aorte
Tronc
Aorte pulmonaire
Canaux
atrioventriculaires

44. Ablation des CCN
© Margaret Kirby and Karen Waldo (Science, 1984)

45. Décalage de la formation de boucle en S
© Margaret Kirby and Karen Waldo

46. Tronc artériel
commun
+
Aorte superposé au
défaut de septum
interventriculaire
(comme tetralogie de
Fallot)
© Margaret Kirby and Karen Waldo

47. Tronc artériel commun
Sham-operated Neural crest-ablated
PT
PTA
Aorta
© Margaret Kirby and Karen Waldo

48. Anomalies des
gros vaisseaux
et arcs aortiques
© Margaret Kirby and Karen Waldo

49. Ablation CCN cardiaques =
absence septation voie efférente
Normal DORV
Truncus overrides right ventricle DORV
© Margaret Kirby and Karen Waldo

50. Phénocopies
génétiques
d’ablation des
CCN
cardiaques

51. © Margaret Kirby and Karen Waldo

52. Les artères à la 8ème semaine

53. Etapes finales
Formation des valves
Vaisseaux coronaires
Système de conduction (maturation)
Singh et al 1996
http://dx.doi.org/10.1016/S0022-
5223(96)70094-6.

54. Les CCNs aident à la formation des
valves de la voie efférente :
Aortique
Pulmonaire
Pas mitrale et tricuspide
Jiang et al., 2010 Development
Wirrig and Yutzey, 2011 http://dx.doi.org/10.1016/j.carpath.2010.06.010

55. 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_imag
es/unit-cardev/cardev_htms/cardevtoc.htm

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