L’ovule fécondé se
divise d’abord en en deux, puis en quatre, puis en
huit, etc… Ce type de division cellulaire, appelé mitose,
va donc faire augmenter de façon exponentielle le
nombre de cellules dans l’embryon. C’est le processus
qui prédomine au tout début du développement
de tous les organismes multicellulaires. Il sera à
l’origine, chez l’adulte, des 100 trillions de
cellules (ou 100 000 milliards) du corps humain ! Un chiffre
astronomique si on le compare aux 30 000 gènes
humains qui constituent les plans responsables de
la mise en place de toutes ces cellules…
Le développement embryologique qui se produit durant
les 9 mois de la gestation humaine est donc une chorégraphie
d’une grande précision qui permet de positionner
précisément chaque représentant des 300
types de cellules que l’on retrouve dans le corps humain.
Chez l’humain, le processus de développement se
poursuit chez le nouveau né qui doit raffiner par exemple
son système immunitaire et faire les ajustements fins
de son système nerveux.
DE LA FÉCONDATION
À L'EMBRYON
Il nous est très difficile de concevoir comment un
être humain, avec les capacités intellectuelles
complexes que lui confère son cerveau, peut se développer
à partir d’un embryon. Et à plus forte
raison à partir de la cellule unique qui est à
l’origine de l’embryon.
Or pour comprendre comment
se développe
notre système nerveux, il nous faut justement remonter
jusqu’à la première cellule du corps humain,
ou plutôt les deux premières cellules…
En effet chez l’humain, comme chez toutes les espèces
à reproduction sexuée, le matériel génétique
d’un individu lui vient à 50 % de sa mère
et à 50 % de son père. Il y a donc des cellules
spéciales qu’on appelle gamètes qui sont
produites par les deux sexes et qui, en se fusionnant, vont
former la première cellule avec toute l’information
nécessaire pour fabriquer un nouvel individu.
Les gamètes femelles et mâles diffèrent grandement chez l’humain
: un gros ovule produit par la femme chaque mois comparé à 200
ou 300 millions de minuscules spermatozoïdes produits par l’homme
en un jour ! Lors de l’ovulation chez la femme, l’ovule est éjecté de
l’ovaire et transporté
vers l’utérus à travers les trompes de
Fallope.
Les spermatozoïdes produits par les testicules de l’homme et introduit
dans le vagin par l’éjaculation vont remonter dans l’utérus
et les trompes de Fallope grâce à leur flagelle mobile. Les spermatozoïdes
sont attirés par l’ovule dont ils doivent digérer l’épaisse
membrane avant de s’y introduire. Dès qu’un spermatozoïde
pénètre
à l’intérieur de l’ovule, il y
déclenche des changements chimiques qui empêchent
l’entrée des autres spermatozoïdes.
Bien que la contribution en terme de matériel génétique
entre l’ovule et le spermatozoïde soit équivalente,
l’apport en cytoplasme du spermatozoïde est négligeable
par rapport à celui de l’ovule. Chez les mammifères, la
fécondation est complétée une douzaine
d’heures plus tard alors que le noyau de l’ovule fusionne
avec celui du spermatozoïde pour former la première
cellule contenant tout le matériel génétique
du nouvel organisme.
Tout être humain a commencé sa vie ainsi, comme un simple ovule
fertilisé par un spermatozoïde. La taille de cette première
cellule, aussi appelé
zygote, étant environ le cinquième de celle
du point à la fin de cette phrase.
Celle-ci va ensuite se diviser en 2 cellules, puis en 4, en 8 en 16 etc, aboutissant
ainsi à un amas sphérique de cellules. On emploie souvent le terme
de segmentation pour décrire cette première étape
du développement. Cette boule se creuse ensuite progressivement d’une
cavité alors qu’elle quitte la trompe de Fallope pour s’implanter
dans la paroi de l’utérus. C’est seulement à ce moment
que vont naître les trois
couches de cellules qui vont être à l’origine de tous les
organes de notre corps, y compris le système nerveux.
Le potentiel
de développement d’une cellule définit
le nombre de types cellulaires différents qu’elle
peut engendrer. Les cellules
souches sont ainsi dites « pluripotentes
» car elles peuvent se différencier en plusieurs
types de neurones et de cellules gliales. Seul le zygote et
les deux ou quatre premières cellules qu’il produit
en se divisant peuvent former absolument toutes les cellules
du corps. On dit que ces cellules sont « totipotentes ».
C’est d’ailleurs la séparation précoce
de ces cellules qui produira le développement de jumeaux
identiques. Les jumeaux non identiques,
eux, partagent 50% de leurs gènes comme des frères
et sœurs puisqu’ils proviennent de la fécondation
de deux ovules par deux spermatozoïdes différents.
Les premiers stades
de développement embryonnaire sont cruciaux pour la
formation du système nerveux. Ils nécessitent
une coordination parfaite que peut perturber, surtout dans
le premier trimestre de la grossesse, une mauvaise alimentation
de la mère, des épisodes de fièvre,
la prise d’alcool ou
d’autres drogues.
Ceci dit, il naît tout de même environ 9 000 bébés
à chaque heure dans le monde et la grande majorité
sont en santé avec un cerveau parfaitement développé,
et ce, parfois malgré des conditions de développement
difficiles.
LA MISE EN PLACE DU SYSTÈME NERVEUX
Le
système nerveux humain commence à se former très
tôt durant le développement de l’embryon.
À la fin de la phase de gastrulation,
une structure allongée, la notocorde, se met en place.
L’embryon va alors passer d’une structure circulaire
à une structure allongée, étape primordiale
pour le développement du système nerveux.
La notocorde envoie à la couche de cellules située juste au-dessus
d’elle (l’ectoderme)
un signal qui va amener certaines d’entre elles à
former la première structure à l’origine
du système nerveux, la plaque neurale.
C’est le début du développement de notre système
nerveux, processus aussi appelé neurulation.
L’étape
suivante de ce processus survient lorsque les bords de la plaque neurale commencent à se
replier vers l’intérieur, formant une gouttière
neurale.
Celle-ci va bientôt se refermer complètement
pour former un tube
neural à partir duquel se construira la totalité du
cerveau et de la moelle
épinière.
Les cellules qui forment l’intérieur du tube neural,
en plus d’être à l’origine du cerveau
et de la moelle épinière, vont également
donner naissance à la crête
neurale, autre structure importante pour la suite de la mise
en place de toutes les composantes du système nerveux.
Les neurones du cortex conservent aussi durant toute la vie
une grande plasticité.
Cette capacité de modifier l’efficacité
des connexions synaptiques est beaucoup moins marquée
dans les régions cérébrales plus primitives
comme le tronc cérébral.
LA FORMATION DES GRANDES RÉGIONS DU
CERVEAU
L’apparition de vésicules
dans la partie rostrale du tube
neural est une étape importante du développement
puisque ce sont ces vésicules qui vont devenir le cerveau
des vertébrés. De leur côté, les invertébrés
comme les insectes ou les mollusques n’ont pas de cerveau à proprement
parler, seulement des ganglions (ou amas de cellules nerveuses)
répartis
à différents endroits dans leur corps. Certains
invertébrés comme les pieuvres ont cependant
un ganglion cérébral très développé.
Le
tube neural du jeune mammifère est d’abord
une structure droite. Puis, avant même que la partie
caudale du tube neural n’ait commencé à
se développer, la partie rostrale subit des changements
spectaculaires. Au début de la 4e semaine, le tube
neural s’incurve et se subdivise en trois renflements
qu’on appelle les vésicules primaires (ou
primitives).
De l’avant à l’arrière, ces vésicules
seront respectivement à l’origine du prosencéphale (ou
cerveau antérieur), du mésencéphale (ou
cerveau médian) et du rhombencéphale (ou
cerveau postérieur). À partir du rhombencéphale
se poursuit le tube neural qui donnera naissance àla
moelle épinière.