L’encyclopédie du projet Embryon

L’implantation est un processus au cours duquel un embryon en développement, se déplaçant sous forme de blastocyste dans un utérus, entre en contact avec la paroi utérine et y reste attaché jusqu’à la naissance. La paroi de l’utérus (endomètre) se prépare à la fixation du blastocyste en développement par de nombreux changements internes. Sans ces modifications, l’implantation ne peut avoir lieu et l’embryon se détache pendant les menstruations. Cette implantation est propre aux mammifères, mais elle n’est pas présente chez tous les mammifères. En outre, parmi les mammifères qui présentent une implantation, le processus diffère à bien des égards entre les mammifères dont les femelles ont des cycles œstraux et ceux dont les femelles ont des cycles menstruels. Les femelles des différentes espèces de primates, y compris les humains, ont des cycles menstruels, et donc des processus d’implantation similaires.

Avant que l’embryogenèse ne commence, l’ovaire libère une cellule œuf non fécondée, appelée ovocyte, qui descend ensuite dans la trompe de Fallope. L’ovule est enveloppé dans une matrice extracellulaire appelée zone pellucide. Les spermatozoïdes peuvent féconder l’ovule dans la zone pellucide (ZP), ce qui empêche l’ovule fécondé, appelé zygote, d’adhérer à la paroi de la trompe de Fallope. Si le zygote s’implante dans une autre zone que l’utérus, il s’agit d’une grossesse extra-utérine. Cette condition empêche le développement complet de l’embryon et peut provoquer une hémorragie fatale chez la femme enceinte.

Lorsque le zygote se déplace dans la trompe de Fallope, il subit plusieurs cycles de division cellulaire, un processus appelé clivage. Ces divisions cellulaires produisent la masse cellulaire interne (MCI), qui deviendra l’embryon, et le trophoblaste, qui entoure la MCI et interagit avec les tissus maternels. Ensemble, la MCI et le trophoblaste sont appelés le blastocyste. Un blastocyste s’implante avec succès dans l’utérus lorsque, au moment où le ZP sort de la trompe de Fallope, le blastocyste quitte le ZP et se lie à l’endomètre.

L’endomètre est l’une des rares surfaces utérines sur lesquelles un blastocyste ne peut pas toujours s’implanter. Les propriétés de l’endomètre changent, et ce n’est que dans une brève fenêtre que le blastocyste peut s’implanter sur ce tissu. Chez l’homme, cette fenêtre comprend les jours six à dix après l’ovulation. Juste avant l’ovulation, l’endomètre commence à s’épaissir et à s’étendre en réponse à la libération d’œstrogènes par les ovaires. Au fur et à mesure que l’embryon se déplace dans les trompes de Fallope, l’endomètre prolifère, change de forme, devient réceptif à l’implantation et produit un environnement hospitalier pour l’embryon. Signalée par la libération de progestérone par les ovaires, une série de changements appelée décidualisation se produit. La décidualisation comprend le rassemblement de globules blancs autour des artérioles endométriales, ou des vaisseaux sanguins menant des artères aux lits capillaires. À mesure que cette vascularisation se forme, une molécule qui stocke l’énergie, appelée glycogène, s’accumule dans les tissus conjonctifs en expansion de l’utérus. En outre, l’endomètre gonfle à mesure que le liquide interstitiel s’y accumule. L’endomètre, gonflé par le liquide interstitiel, la vascularisation et les nutriments, constitue un environnement hospitalier pour l’embryogenèse.

Lorsque le blastocyste se déplace dans l’utérus, il se réaligne de sorte que la masse cellulaire interne soit adjacente à la paroi utérine et que le trophoblaste entre en contact avec l’endomètre. La position de la MCI par rapport à l’endomètre établit l’axe tête-bêche, ou dorsal-ventral, de l’embryon, le côté dorsal de l’embryon faisant face à la paroi utérine. C’est le premier événement embryonnaire qui dicte l’organisation du futur corps.

La réussite de l’implantation dépend de la fixation du blastocyste à l’endomètre. De nombreuses molécules sont censées dicter cette interaction, mais les intégrines, un type de molécule d’adhésion cellulaire, ont été identifiées comme un composant primaire. Les intégrines s’étendent de la muqueuse de l’utérus et de la surface de la blastula. Les intégrines ont de nombreuses fonctions dans presque tous les types de tissus, et elles jouent un rôle dans l’adhésion cellulaire, la transmission d’informations sur l’environnement extracellulaire au noyau et la modulation de la réponse immunitaire locale. Immédiatement après l’implantation, les intégrines contribuent à réguler l’expression des gènes dans l’embryon. Les médecins recherchent également des concentrations élevées d’intégrines lorsqu’ils cherchent des zones d’utérus réceptives à l’implantation dans le cadre d’une thérapie de reproduction assistée (ART), et ils utilisent l’absence de telles concentrations pour identifier les femmes qui pourraient être infertiles.

Malgré le contact entre le blastocyste et l’endomètre, l’implantation peut échouer. Les causes potentielles d’erreurs sont nombreuses. Si l’implantation ne se produit pas, l’endomètre se décompose et se défait, avec le blastocyste, dans le cadre du cycle menstruel. Cependant, si un blastocyste s’implante, alors l’endomètre reste dans l’utérus et, avec le tissu utérin, devient la partie maternelle du placenta, appelée le déciduas.

Une fois que le blastocyste adhère à la paroi utérine, le trophoblaste sécrète des enzymes qui digèrent la matrice extracellulaire du tissu endométrial. Les cellules du trophoblaste commencent alors à s’immiscer entre les cellules endométriales, attachant le blastocyste à la surface de l’utérus. D’autres sécrétions d’enzymes permettent au blastocyste de s’enfouir profondément parmi les cellules stromales utérines qui forment les composants structurels de l’utérus. Par la suite, les cellules du trophoblaste continuent de se diviser et forment deux membranes extra-embryonnaires. Ces membranes forment la partie fœtale du placenta appelée chorion. D’autres enzymes et facteurs de signalisation sécrétés par ces membranes remodèlent la vascularisation utérine pour baigner les vaisseaux sanguins fœtaux ou embryonnaires dans le sang maternel. Les villosités choriales sont les replis de tissus et de vaisseaux sanguins qui relient les bassins sanguins maternels et fœtaux. Le sang maternel diffuse dans les villosités, et il les traverse pour atteindre le système vasculaire du fœtus. De même, le sang fœtal diffuse à partir des villosités et dans le système vasculaire maternel. Normalement, le sang fœtal et le sang maternel ne se mélangent pas, mais la relation entre les deux systèmes circulatoires permet le transfert de nutriments et d’oxygène vers le fœtus ou l’embryon, et de dioxyde de carbone et d’urée du fœtus vers la mère.

Si elle est propre aux mammifères en tant que processus de reproduction, l’implantation n’est pas propre à l’utérus et au trophoblaste. Dans les années 1980, des chercheurs ont constaté des similitudes entre les capacités invasives des blastocystes et celles des cellules cancéreuses. Les mêmes enzymes du trophoblaste qui digèrent l’endomètre sont également utilisées par les cellules tumorales pour s’enfoncer dans les tissus de l’organisme. Les cellules tumorales utilisent les mêmes facteurs de croissance que le trophoblaste pour attirer les vaisseaux sanguins maternels, qui interagissent ensuite avec le chorion, et pour fournir des nutriments à la masse en expansion. En outre, les modifications de l’endomètre pendant la décidualisation, comme le gonflement, l’accumulation de globules blancs et l’activation générale du système immunitaire maternel, sont cohérentes avec une réponse à la présence d’agents pathogènes ou de tumeurs.

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