Le tube neural et le développement du système nerveux

Le développement du système nerveux, à partir d'une simple plaque d'ectoderme jusqu'à la structure la plus complexe connue en biologie, constitue l'un des processus les plus remarquables de l'embryologie. La neurulation — la formation du tube neural — se déroule au cours des semaines 3 et 4 et établit le primordium de l'ensemble du système nerveux central. Les perturbations survenant à ce stade produisent certaines des anomalies congénitales les plus importantes rencontrées en pratique clinique. Ce guide est fourni à titre purement éducatif.

## Induction neurale et plaque neurale

À la fin de la troisième semaine, des signaux provenant de la chorde et du mésoderme paraxial (principalement l'inhibition de la signalisation BMP par la noggine, la chordine et la follistatine) induisent l'ectoderme sus-jacent à former la plaque neurale — une région épaissie, en forme de chausson, de neuroectoderme à la surface dorsale de l'embryon. La plaque neurale s'étend initialement sur toute la largeur du disque embryonnaire dans sa portion crâniale, mais se rétrécit en direction caudale. La plaque neurale crâniale, considérablement plus large, donnera naissance à l'encéphale ; la portion caudale, plus étroite, donnera naissance à la moelle épinière.

## Neurulation

La neurulation est le processus par lequel la plaque neurale s'enroule pour former le tube neural creux. Les bords latéraux de la plaque neurale (les replis neuraux) s'élèvent, s'incurvent médialement et fusionnent le long de la ligne médiane dorsale pour former le tube neural, en commençant dans la région cervicale vers le jour 22 et en progressant à la fois cranialement et caudalement (le modèle de la fermeture éclair). Les ouvertures situées à chaque extrémité — le neuropore antérieur (crânial) et le neuropore postérieur (caudal) — se ferment respectivement vers les jours 25 et 27.

À mesure que les replis neuraux fusionnent, une population de cellules à la jonction entre l'ectoderme neural et l'ectoderme de surface — les cellules de la crête neurale — se détache et subit une transition épithélio-mésenchymateuse, migrant à travers tout l'embryon. L'ectoderme de surface sus-jacent se referme sur le tube neural après la fusion.

## Les cellules de la crête neurale

Les cellules de la crête neurale sont souvent appelées le quatrième feuillet embryonnaire, en raison de leur extraordinaire multipotence et du nombre considérable de structures qu'elles engendrent. Elles migrent en flux le long de voies définies, de leur origine sur le tube neural dorsal jusqu'à des destinations réparties dans tout l'embryon. Les cellules de la crête neurale crânienne (provenant du mésencéphale et du rhombencéphale) migrent vers les arcs pharyngés et la face, donnant naissance au cartilage, à l'os et au tissu conjonctif craniofaciaux (y compris les osselets de l'oreille moyenne, la mandibule et une grande partie de la base du crâne), au stroma cornéen, au muscle lisse ciliaire et irien, ainsi qu'aux odontoblastes (qui forment la dentine). Les cellules de la crête neurale du tronc donnent naissance aux ganglions spinaux dorsaux (ganglions sensitifs des nerfs spinaux), aux ganglions de la chaîne sympathique, aux ganglions parasympathiques du tube digestif (système nerveux entérique), aux cellules de Schwann (myélinisation des nerfs périphériques), à la médullosurrénale (cellules chromaffines sécrétant des catécholamines) et aux mélanocytes (qui migrent vers l'épiderme, les follicules pileux et l'oreille interne).

## Les vésicules encéphaliques

À l'extrémité crâniale du tube neural, trois vésicules encéphaliques primaires se forment vers le jour 28 : le prosencéphale (cerveau antérieur), le mésencéphale (cerveau moyen) et le rhombencéphale (cerveau postérieur). Vers le jour 35, le prosencéphale se divise en télencéphale (qui donne naissance aux hémisphères cérébraux, aux noyaux gris centraux, à l'hippocampe, aux bulbes olfactifs et aux ventricules latéraux) et en diencéphale (thalamus, hypothalamus, rétine, glande pinéale et troisième ventricule). Le rhombencéphale se divise en métencéphale (pont et cervelet) et en myélencéphale (bulbe rachidien).

Deux courbures se développent dans le tube neural : la courbure céphalique (au niveau du mésencéphale) et la courbure cervicale (à la jonction entre le cerveau postérieur et la moelle épinière). Une courbure pontique (de direction opposée) se développe plus tard dans la région du métencéphale. Les parois du tube neural s'épaississent pour former la couche du manteau (substance grise, contenant les corps cellulaires des neurones) et la couche marginale (substance blanche, contenant les axones). Le système ventriculaire constitue le vestige de la lumière originelle du tube neural.

## Développement de la moelle épinière

La portion caudale du tube neural se développe en moelle épinière. La paroi du tube neural est initialement constituée de cellules neuroépithéliales (cellules souches neurales), qui prolifèrent rapidement. Elles donnent naissance à des neurones et à des cellules gliales. Les neurones (postmitotiques) migrent pour former la couche du manteau ; leurs axones croissent dans la couche marginale. La couche du manteau se différencie en deux épaississements de chaque côté : la lame alaire (dorsale ; reçoit les afférences sensitives ; devient la corne dorsale) et la lame basale (ventrale ; donne naissance aux motoneurones ; devient la corne ventrale). Le sillon limitant sépare les lames alaire et basale — un repère interne visible sous forme de sillon à la surface interne de la moelle épinière en développement.

La longueur du tube neural ne suit pas le rythme de croissance de la colonne vertébrale, de sorte que l'extrémité caudale de la moelle épinière (qui s'étendait initialement sur toute la longueur du canal vertébral) remonte progressivement par rapport à la colonne vertébrale. À la naissance, le cône terminal (l'extrémité effilée de la moelle épinière) se situe en regard de L3 ; chez l'adulte, il remonte jusqu'en L1-L2. Les racines des nerfs spinaux lombaires, sacrés et coccygiens forment la queue de cheval sous le cône terminal.

## Anomalies du tube neural

Les anomalies du tube neural (ATN) résultent d'un défaut de fermeture du tube neural et figurent parmi les malformations congénitales majeures les plus fréquentes (environ 1 naissance vivante sur 1000 dans les populations sans enrichissement en acide folique). Elles sont classées selon le siège du défaut. Un défaut de fermeture du neuropore antérieur produit une anencéphalie — absence de la voûte crânienne et d'une grande partie de l'encéphale, incompatible avec la vie extra-utérine. Un défaut de fermeture du neuropore postérieur (ou une neurulation secondaire défectueuse) produit un spina bifida, qui présente trois formes principales : le spina bifida occulta (défaut de l'arc vertébral sans hernie de tissu neural — souvent asymptomatique, recouvert de peau), le méningocèle (hernie des méninges seules à travers le défaut vertébral, sans implication de tissu neural) et le myéloméningocèle (hernie de la moelle épinière et des méninges — la forme la plus grave, entraînant des déficits moteurs et sensitifs en dessous du niveau de la lésion, un dysfonctionnement vésical et intestinal, et souvent une hydrocéphalie via la malformation de Chiari de type II).

La supplémentation périconceptionnelle en acide folique (vitamine B9) — débutée au moins un mois avant la conception et poursuivie durant le premier trimestre — réduit le risque d'ATN d'environ 70 %. Ce mécanisme est lié au rôle du folate dans le métabolisme monocarboné et la méthylation de l'ADN au cours de la division cellulaire rapide. De nombreux pays imposent l'enrichissement en acide folique des aliments de base (pain, farine) comme mesure de santé publique.