Développement du cœur : du tube aux quatre cavités

Le cœur est le premier organe à fonctionner chez l'embryon en développement, commençant à battre vers le jour 22-23 de la gestation — avant même que l'embryon ait achevé la neurulation. Ce démarrage précoce de la fonction cardiaque est nécessaire car l'embryon, en croissance rapide, dépasse les limites de la nutrition par diffusion et nécessite un appareil circulatoire pour délivrer l'oxygène et les nutriments. La transformation d'un cœur tubulaire simple en un organe complexe à quatre cavités constitue un processus d'une extraordinaire complexité morphologique, et sa perturbation à n'importe quel stade peut produire l'ensemble du spectre des cardiopathies congénitales (CC), qui surviennent chez environ 8 naissances vivantes sur 1000. Ce guide est fourni à titre purement éducatif.

## Croissant cardiaque et formation du tube cardiaque

Les cellules progénitrices cardiaques — les cellules du mésoderme de la lame latérale destinées à former le cœur — sont induites lors de la gastrulation et migrent cranialement et latéralement pour former le croissant cardiaque en forme de fer à cheval (champ cardiaque primaire) dans le mésoderme splanchnique de la lame latérale, en position crâniale par rapport à la membrane oropharyngée. Vers le jour 18-19, ces cellules fusionnent bilatéralement et commencent à se différencier en cardiomyocytes.

Alors que l'embryon subit une plicature crâniale et latérale au cours des semaines 3 à 4, les deux ébauches cardiaques latérales fusionnent sur la ligne médiane pour former un tube cardiaque primitif unique — le tout premier cœur fonctionnel. Le tube cardiaque est enveloppé de gelée cardiaque (une matrice extracellulaire gélatineuse) et recouvert d'une couche de cellules épicardiques. Un champ cardiaque secondaire (issu du mésoderme pharyngé) apporte des cellules au pôle artériel (voie de sortie) et au pôle veineux du cœur, augmentant la longueur et la complexité du tube initial.

## Plicature du tube cardiaque

Le tube cardiaque rectiligne se compose (de caudal à crânial, correspondant aux futures régions cardiaques définitives) : du sinus veineux (reçoit le retour veineux systémique), de l'oreillette primitive, du ventricule primitif, du bulbe cardiaque (qui donne naissance au ventricule droit et au conus cordis/voie de sortie) et du tronc artériel (aorte et tronc pulmonaire). Le tube cardiaque est relié cranialement au sac aortique et caudalement aux veines vitellines.

Vers le jour 23, le tube cardiaque en cours d'allongement subit une plicature dextre (D) — se courbant vers la droite — de sorte que la voie de sortie initialement crâniale (bulbe cardiaque) se déplace antérieurement et vers la droite, tandis que les futurs ventricules forment l'apex cardiaque. Cette plicature est contrôlée par la signalisation gauche-droite (voie Nodal) et constitue le premier signe morphologique d'asymétrie gauche-droite chez l'embryon. Un situs inversus totalis (plicature en miroir) ou un situs ambiguus/dextrocardie peuvent résulter de défauts de détermination de la latéralité.

## Septation du cœur

La division du cœur uniloculaire en quatre cavités s'effectue par une série d'événements de septation se chevauchant, principalement au cours des semaines 4 à 7.

Septation auriculaire : le septum primum se développe vers le bas depuis le toit de l'oreillette primitive vers les bourrelets endocardiques (septum auriculo-ventriculaire), laissant une ouverture — l'ostium primum — qui permet un shunt droite-gauche. Avant la fermeture de l'ostium primum, des fenestrations fusionnent dans la partie supérieure du septum primum pour former l'ostium secundum. Un second septum — le septum secundum — se développe alors à droite du septum primum, recouvrant de façon incomplète l'ostium secundum et laissant un espace oblique — le foramen ovale. Durant la vie fœtale, le foramen ovale permet au sang placentaire oxygéné de passer de l'oreillette droite à l'oreillette gauche, en contournant le poumon fœtal non fonctionnel. Après la naissance, l'augmentation de la pression auriculaire gauche presse le septum primum contre le septum secundum, fermant fonctionnellement le foramen ovale ; la fermeture anatomique (fusion) est habituellement complète vers l'âge de 3 mois, bien qu'un foramen ovale perméable (FOP) persiste chez environ 25 % des adultes et puisse permettre une embolie paradoxale.

Septation ventriculaire : le septum interventriculaire musculaire se développe vers le haut depuis l'apex du ventricule primitif, laissant un foramen interventriculaire. Ce foramen est finalement fermé par le septum interventriculaire membraneux, formé par des contributions des bourrelets endocardiques et des crêtes conotroncales. La communication interventriculaire (CIV) — la cardiopathie congénitale isolée la plus fréquente — touche le plus souvent la portion membraneuse et résulte d'une fermeture incomplète.

## Formation des valves

Les bourrelets endocardiques — des renflements de gelée cardiaque colonisés par des cellules mésenchymateuses dérivées en partie de cellules endocardiques ayant subi une transition épithélio-mésenchymateuse — se forment dans le canal auriculo-ventriculaire et dans la voie de sortie. Dans le canal AV, ils fusionnent pour le diviser en orifices tricuspide (droit) et mitral (gauche), et contribuent à la formation des valves AV et du septum membraneux. Les feuillets des valves tricuspide et mitrale se forment à partir du tissu des bourrelets endocardiques et de proliférations de la paroi ventriculaire.

Les valves sigmoïdes (aortique et pulmonaire) se forment à partir de trois renflements de gelée cardiaque dans le tronc artériel, qui s'excavent — créant les trois cuspides de chaque valve — à mesure que les crêtes conotroncales s'enroulent en spirale et partitionnent le tronc en aorte et en tronc pulmonaire.

## Développement conotroncal

La voie de sortie du cœur (conus cordis et tronc artériel) doit être partitionnée et réalignée de sorte que l'aorte se raccorde au ventricule gauche et le tronc pulmonaire au ventricule droit. Ceci s'effectue grâce aux crêtes conotroncales — des masses appariées de gelée cardiaque et de cellules de la crête neurale qui croissent dans la lumière de la voie de sortie et s'enroulent en spirale l'une autour de l'autre en fusionnant, créant un septum hélicoïdal (en spirale) qui divise le tronc en aorte (gauche et postérieure) et tronc pulmonaire (droit et antérieur). Les cellules de la crête neurale contribuent de façon essentielle à ce processus ; une perturbation de la migration de la crête neurale cardiaque (comme dans le syndrome de DiGeorge, dû à une délétion 22q11.2) produit des anomalies conotroncales, notamment la tétralogie de Fallot, l'interruption de l'arc aortique et le tronc artériel commun persistant.

## Cardiopathies congénitales fréquentes

Les cardiopathies congénitales constituent la malformation congénitale la plus fréquente. La communication interventriculaire (CIV) représente environ 30 % de l'ensemble des CC ; les petites CIV peuvent se fermer spontanément, tandis que les grandes provoquent une hypercirculation pulmonaire et une insuffisance cardiaque. La communication interauriculaire (CIA) — le plus souvent en position du foramen ovale (CIA de type ostium secundum) — permet un shunt gauche-droite et, si elle est importante, entraîne une dilatation du cœur droit et des arythmies auriculaires. La persistance du canal artériel (PCA) — persistance de la connexion vasculaire fœtale entre l'artère pulmonaire et l'aorte — est fréquente chez les prématurés et peut être fermée médicalement par indométacine (qui réduit la prostaglandine E2, nécessaire au maintien de l'ouverture du canal) ou chirurgicalement. La tétralogie de Fallot — la CC cyanogène la plus fréquente — associe une CIV, une aorte à cheval, une sténose pulmonaire et une hypertrophie ventriculaire droite ; elle résulte d'un déplacement antéro-supérieur du septum infundibulaire et est associée à des anomalies des cellules de la crête neurale. La transposition des gros vaisseaux — l'aorte naissant du ventricule droit et le tronc pulmonaire du ventricule gauche — résulte d'un défaut de la spirale conotroncale, produisant des circulations parallèles plutôt que croisées, incompatibles avec la vie postnatale sans intervention.