DÉVELOPPEMENT (biologie)Le développement animal

Carte mentale

Élargissez votre recherche dans Universalis

Les modalités du développement animal

Chaque animal est composé de millions de cellules de types différents. La présence de protéines spécifiques donne à chaque cellule ses propriétés. Par exemple, les cellules musculaires renferment de la myosine, alors que les cellules de la peau contiennent de la kératine. Pourtant, chaque organisme est construit à partir d'une seule cellule, l'œuf fécondé. Cette cellule contient toute l'information nécessaire au développement de l'embryon qui apparaît au bout de quelques jours composé de nombreux types cellulaires différents. Il faut donc comprendre comment on est passé du singulier au multiple, du prototype à toute la gamme des diversifications organiques et tissulaires qui coexistent harmonieusement (sauf états pathologiques, et notamment cancer) chez un être vivant.

Quel est le programme qui ordonne et coordonne le développement de cet organisme ? Ce programme dépend de l'information contenue dans les gènes constitués par de l'acide désoxyribonucléique (ADN) et rassemblés dans les chromosomes. Toutes les cellules de l'embryon et de l'organisme adulte contiennent la totalité de l'information génétique. Cependant, chaque catégorie de cellules utilise une partie différente de cette information. Ce phénomène est attribué à un fonctionnement sélectif des différents gènes. En effet, la fonction des gènes est de gouverner, par l'intermédiaire de molécules d'acide ribonucléique (ARN) messagères, la biosynthèse d'une protéine. Dans chaque espèce, un programme défini régule le moment et le lieu où l'information des différents gènes doit être traduite en protéines. Si les gènes sont activés, la protéine est synthétisée dans la cellule ; si les gènes sont réprimés, cette synthèse n'a pas lieu.

Mise en place du plan d'organisation

Après la fécondation, l'œuf commence à se diviser en cellules plus petites. Pour initier une activité génétique différente dans les cellules ainsi formées, une asymétrie est nécessaire, telle qu'un pôle de l'œuf diffère du pôle opposé. En général, deux axes embryonnaires perpendiculaires sont mis en place. Le plan du corps, de la tête à la queue, est défini par l'axe antéro-postérieur. L'axe dorso-ventral est constitué par la succession des couches tissulaires (peau, muscles, os). Tous les œufs, sauf ceux des mammifères, ont un axe visible avant la fécondation. Il se voit, par exemple, à la forme de l'œuf, à une pigmentation de la surface ou à une distribution inégale de substances à l'intérieur de l'œuf. Sauf chez les oiseaux et les mammifères, l'axe antéro-postérieur apparaît en premier. Il est défini au hasard soit par la position de l'ovocyte par rapport à d'autres cellules de l'ovaire (poulet, drosophile), soit par la position excentrique du noyau et d'autres organelles à l'intérieur de l'œuf (amphibiens), ou encore par le site d'attachement de l'embryon aux membranes des annexes extra-embryonnaires (mammifères). Le second axe se forme perpendiculairement au premier à la suite d'une influence extérieure à l'œuf : point d'entrée du spermatozoïde (amphibiens) ou gravité (poulet).

Après la formation des axes, certaines protéines (synthétisées dans l'ovaire) se distribuent de manière asymétrique dans l'œuf, parfois sous la forme d'un gradient de concentration. Ainsi, les premières cellules formées se retrouvent avec des quantités différentes de ces protéines. Les caractéristiques de plusieurs de ces protéines ont été décrites. Il s'agit de protéines de régulation appelées morphogènes dont le rôle est de mettre en route l'activité des gènes embryonnaires. En effet, chaque gène comprend, outre la partie structurale portant l'information nécessaire à la fabrication de la protéine, une partie dite de contrôle qui est nécessaire à l'activation ou à la répression du gène lui-même. Les protéines de régulation se fixent de manière spécifique sur les régions de contrôle et ont la propriété d'activer ou de réprimer certains gènes cibles. Pour l'activation des gènes cibles, il semble qu'une quantité suffisante de ces molécules de régulation soit requise. Quand la concentration dépasse ce seuil, les gènes sont activés ; quand elle est inférieure, les gènes restent silencieux. Après la formation des axes, les cellules, à des endroits différents de l'embryon, renferment des quantités variables de morphogènes. Des gènes spécifiques sont ainsi activés dans différentes cellules qui se mettent à synthétiser les protéines correspondantes. C'est le début de la différenciation en divers types cellulaires.

Le développement le long de l'axe antéro-postérieur donne naissance à la tête, au thorax et à l'abdomen de l'animal. Ces subdivisions sont reconnaissables chez beaucoup d'espèces. Au cours de l'embryogenèse, le corps des animaux supérieurs est subdivisé en parties encore plus petites, appelées segments. Les segments restent visibles sur le corps adulte des insectes et de la plupart des arthropodes, mais sont moins bien discernables chez les vertébrés et, en particulier, chez les mammifères. Même l'homme a une origine segmentaire, dont on peut détecter les vestiges dans les vertèbres issues chacune d'un segment différent. Chez la drosophile, la subdivision de l'embryon en segments est contrôlée par trois classes de gènes qui agissent les uns après les autres. Une fois le corps de l'embryon ainsi subdivisé, une diversification des segments est possible au moyen de l'expression de gènes différents dans chacun d'eux. Ce mécanisme permet, pendant la croissance de l'embryon, un contrôle génétique autonome des segments.

Les animaux primitifs se composaient vraisemblablement de segments similaires répétés, comme chez les vers de terre d'aujourd'hui. Au cours de l'évolution des différentes espèces, d'autres gènes ont été impliqués et exprimés à des endroits précis. Les segments se sont diversifiés de plus en plus. Tous les animaux supérieurs emploient ce même mécanisme de subdivision de l'embryon en segments, puis de contrôle de chaque segment au moyen de gènes différents. L'immense variation des morphologies n'apparaît que secondairement quand les segments se mettent à diverger. La mouche offre une illustration simple de ce phénomène. En effet, elle possède au cours de sa vie deux corps morphologiquement différents. L'œuf donne naissance à une petite larve qui grandit et qui se transforme lors de la métamorphose en mouche adulte. Les segments mis en place lors de l'embryogenèse serviront de base pour la construction des deux corps, d'où correspondance exacte entre les segments de la larve et ceux de l'adulte : après un segment antérieur (tête), trois segments « thoraciques » et huit abdominaux .

Correspondance entre les segments de la larve et de la mouche de la drosophile

Dessin : Correspondance entre les segments de la larve et de la mouche de la drosophile

Correspondance entre les segments de la larve et de la mouche de la drosophile. La subdivision du corps en segments a lieu au cours de l'embryogenèse et la construction des deux morphologies est basée sur ces mêmes segments : trois segments thoraciques, T1, T2, T3, huit segments abdominaux, A1... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Afficher

Alors que les processus utilisés pour définir les axes embryonnai [...]

1  2  3  4  5
pour nos abonnés,
l’article se compose de 25 pages

Médias de l’article

Développement comparé d'embryons

Développement comparé d'embryons
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Embryon de poulet : annexes

Embryon de poulet : annexes
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Correspondance entre les segments de la larve et de la mouche de la drosophile

Correspondance entre les segments de la larve et de la mouche de la drosophile
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Différents territoires de l'embryon de drosophile

Différents territoires de l'embryon de drosophile
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Afficher les 10 médias de l'article


Écrit par :

  • : maître de recherche à l'I.N.S.E.R.M.
  • : ingénieur agronome, docteur en biologie
  • : docteur ès sciences, chargée de recherche au C.N.R.S.
  • : professeur à l'École pratique des hautes études
  • : docteur en médecine, docteur en biologie humaine, directeur de l'unité 336 de l'I.N.S.E.R.M.
  • : docteur ès sciences, directeur de recherche au C.N.R.S.

Classification

Autres références

«  DÉVELOPPEMENT, biologie  » est également traité dans :

DÉVELOPPEMENT (biologie) - Le développement végétal

  • Écrit par 
  • Georges DUCREUX, 
  • Hervé LE GUYADER, 
  • Jean-Claude ROLAND
  •  • 19 209 mots
  •  • 14 médias

L'ontogenèse recouvre l'ensemble des processus de développement des êtres vivants, jalonnés, à partir de la fécondation, par l'embryogenèse, l'acquisition de l'état adulte, la sénescence, puis la mort et/ou la reproduction qui conduisent à un nouveau cycle de vie. Il est évident que les modalités de l'ontogenèse diffèrent en fonction du degré de complexité, donc d'évolution, des organismes considé […] Lire la suite

DÉVELOPPEMENT (biologie) - Le développement humain

  • Écrit par 
  • Jacques-Michel ROBERT
  •  • 11 135 mots
  •  • 10 médias

Le verbe latin volvere (dans sa forme active faire rouler, faire avancer ; dans sa forme neutre, tourner) a engendré voloper en vieux français. Dès le xiie siècle, on oppose déjà envelopper (enrouler) et développer (dérouler). Au xve siècle le substantif « développe […] Lire la suite

BIOLOGIE - La contruction de l'organisme

  • Écrit par 
  • Françoise DIETERLEN
  •  • 2 476 mots
  •  • 1 média

L'étude du développement embryonnaire des animaux métazoaires, organismes complexes constitués de milliards de cellules aux fonctions distinctes qui se différencient harmonieusement à partir de la cellule-œuf, a d'abord été l'objet d'une science descriptive, l'embryologie. Celle-ci fut qualifiée de « causale » lorsqu'elle chercha à comprendre les mécanis […] Lire la suite

BIOLOGIE, en bref

  • Écrit par 
  • François GROS
  • , Universalis
  •  • 945 mots

La prise de conscience de la réalité biologique, c'est-à-dire de ce qui caractérise le vivant par rapport à l'inanimé, remonte sans doute aux premières tentatives des Anciens pour définir et expliquer cette différence. On pense ici à la philosophie naturaliste d'Aristote, aux idées d'Hippocrate, puis de Galien. Leur conception de la vie s'inscrit le plus souvent dans une dimension métaphysique ou […] Lire la suite

BRENNER SYDNEY (1927-2019)

  • Écrit par 
  • Universalis
  •  • 479 mots

Le biologiste britannique Sydney Brenner a reçu le prix Nobel de physiologie ou médecine en 2002 (conjointement à John Sulston et Robert Horvitz) pour avoir élucidé la génétique d’un mécanisme clé, appelé mort cellulaire programmée ou apoptose, par lequel le développement des tissus et des organes est controlé et adapté. Sydney Brenner est né le 13 janvier 1927 à Germiston (Afrique du Sud). Après […] Lire la suite

CELLULE - Les mouvements

  • Écrit par 
  • Michel BORNENS, 
  • Matthieu PIEL
  •  • 6 559 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « Physiopathologie du mouvement cellulaire dans les organismes multicellulaires »  : […] Les mécanismes moléculaires du mouvement cellulaire ont été élaborés et sélectionnés pendant la longue évolution des eucaryotes à l'état unicellulaire, soit pendant près de 2,5 milliards d'années. Lorsque les eucaryotes multicellulaires sont apparus, il y a seulement 700 millions d'années, ces mécanismes ont été exploités pour constituer des organismes tels que le corps humain, qui contient plus […] Lire la suite

CLONAGE

  • Écrit par 
  • Didier LAVERGNE, 
  • Jean-Paul RENARD
  •  • 5 007 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « Les clones sont-ils génétiquement identiques ? »  : […] Issus de cellules provenant d'un seul individu, les clones possèdent bien le même ensemble de gènes nucléaires. Toutefois, ils sont génétiquement différents en ce qui concerne leurs mitochondries, ces organites cellulaires qui contiennent de l'ADN, ou tout autre facteur transmis par le cytoplasme de l'ovule. On ne sait pas encore non plus jusqu'à quel point le clonage peut induire des modificati […] Lire la suite

CONSTRUCTION DE L'ORGANISME ET GÉNÉTIQUE

  • Écrit par 
  • Nicolas CHEVASSUS-au-LOUIS
  •  • 241 mots

C'est en étudiant l'étrange mouche mutante Antennapedia , qui porte des pattes à la place des antennes, qu'Edward Lewis du California Institute of Technology, eut l'intuition de l'existence de gènes indispensables au développement précoce de l'organisme : les gènes homéotiques, en référence au travail du Britannique William Bateson qui avait identifié en 1894 le phénomène d'homéose, par lequel u […] Lire la suite

CROISSANCE, biologie

  • Écrit par 
  • André MAYRAT, 
  • Raphaël RAPPAPORT, 
  • Paul ROLLIN
  • , Universalis
  •  • 14 748 mots
  •  • 7 médias

Dans le chapitre « Modalités temporelles »  : […] La croissance présente des modalités diverses dans le temps. Elle peut être saisonnière, en fonction des facteurs du milieu, la croissance étant en particulier interrompue pendant la mauvaise saison. Ces fluctuations dans la vitesse de croissance peuvent s'accompagner de variations qualitatives, et qui se marquent dans les phanères des mammifères (poils, ongles, cornes) ou les stries de croissanc […] Lire la suite

DIAPAUSE, zoologie

  • Écrit par 
  • Catherine BLAIS, 
  • René LAFONT
  •  • 1 152 mots

La diapause est une forme de vie ralentie, génétiquement déterminée, une phase d'arrêt du développement pendant des périodes défavorables de l'environnement. Cet important mécanisme adaptatif permet aux animaux de résister et de survivre aux variations saisonnières de l'habitat telles que les basses températures hivernales, les fortes chaleurs estivales, les périodes de sécheresse ou encore d'abs […] Lire la suite

Voir aussi

Pour citer l’article

Marc-Yves FISZMAN, Thomas HEAMS, Lieba LAZARD, Andras PALDI, Alain PRIVAT, Patricia SIMPSON, « DÉVELOPPEMENT (biologie) - Le développement animal », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 01 décembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/developpement-biologie-le-developpement-animal/