La poule

Par Patrick Pla, Université Paris-Saclay

La poule est un modèle accessible et ancien de la biologie du développement. Aristote (384-322 avant JC) avait brièvement décrit son développement. Marcello Malpighi (1628-1694) a publié le premier compte rendu microscopique du développement de son développement en 1672.

*Dessins d’embryons de poule de Malpighi

C’est dans un embryon de poule que l’embryologiste russe Pander a décrit pour la première fois les trois feuillets (ectoderme, mésoderme et endoderme) au début du XIX^ème siècle.

La maturité sexuelle de la poule est atteinte 17 semaines après l’éclosion. Bien que les voies génitales et les ovaires se forment des deux côtés au cours du développement embryonnaire, ceux de droite dégénèrent ne laissant qu’un appareil reproducteur complet à gauche.

La poule domestique réalise une ponte par jour presque tout au long de l’année, un processus issu de la sélection artificielle par l’Homme au cours de sa domestication. Les oiseaux sauvages ne pourraient se payer le luxe de perdre ainsi chaque jour des réserves précieuses alors qu’il n’y aura pas de fécondation dans la majorité des cas !

Les premières phases du développement de la poule sont relativement inaccessibles car elles ont lieu avant la ponte durant le trajet de l’embryon dans les voies génitales femelles alors que les enveloppes de l’œuf se déposent autour de lui (blanc d’œuf, membranes coquillères et coquille calcaire). Lorsque l’œuf est pondu, 24 heures après la fécondation, l’embryon commence sa gastrulation.

Ouverture d’un oeuf avec un embryon à 2 jours d’incubation (soit 3 jours depuis la fécondation) :

*Observation d’un embryon de poule après 3 jours d’incubation dans l’oeuf après injection d’encre de Chine sous l’embryon. Pour faciliter l’observation de l’embryon qui est naturellement peu visible car quasi-transparent sur le fond jaune du vitellus, on peut injecter de l’encre de Chine sous l’embryon grâce à une seringue. Ici, on peut observer les vésicules céphaliques, le coeur (bien rouge) qui forme un tube enroulé qui parait à l’extérieur du corps de l’embryon. Dans la partie postérieure, en bas, on voit le tube neural (trait vertical blanc) bordé de chaque côté par des somites (cubes blancs). L’embryon est naturellement « tordu » dans l’oeuf : la partie antérieure est en vue latérale droite, tandis que la partie postérieure est en vue dorsale.

*Dessin d’observation légendé d’un embryon de poulet de 3 jours d’incubation.

Pour faire des suivis de lignages chez l’embryon de poulet, on peut utiliser la technique de greffe caille-poulet mise au point par Nicole Le Douarin en 1968.

Nicole Le Douarin (1930-).
Source : https://embryo.asu.edu/pages/nicole-marthe-le-douarin-1930

Les deux espèces, très proches, ont des développements similaires. On greffe généralement des tissus de caille (donneur) sur un embryon de poulet (receveur), ce qui engendre des chimères parfaitement viables. On peut ensuite suivre le devenir des cellules greffées grâce à un immunomarquage avec un anticorps anti-QCPN (Quail but not Chicken PeriNuclear) qui reconnaît un épitope spécifique de caille.

On prélève un somite chez un embryon de caille de 2 jours et on le greffe sur un embryon de poulet du même stade à la place du somite correspondant. Il en résulte un embryon chimère caille-poulet.

*Coupe transversale d’un embryon chimère caille-poulet, 5 jours après la greffe de somite de caille réalisée selon le protocole présenté sur la figure précédente. La coupe a été immunomarquée à l’aide d’un anticorps anti-QCPN. Ce dernier a ensuite été révélé avec un anticorps secondaire couplé à une enzyme qui donne une coloration brune en présence de son substrat. La vertèbre visible sur la coupe a été colorée au bleu d’alcyan (un colorant qui marque les tissus cartilagineux). L’image de gauche correspond à la partie centrale de la coupe transversale. Celle de droite est un agrandissement de la périphérie de la coupe pour voir la peau. Photo : Patrick Pla, Université Paris-Saclay

L’embryon de poulet est un mauvais modèle génétique mais on peut réaliser des électroporations in ovo de vecteurs d’expression ou de siARN injectés au préalable dans la lumière du tube neural. Les cellules de la moitié (par exemple la moitié droite) du tube neural sont transfectées et les cellules de l’autre côté servent de témoin.

*Les annexes embryonnaires de la poule. La vésicule vitelline est formée d’endoderme et de mésoderme (splanchnopleure) extraembryonnaires et est vascularisée. Elle permet à l’embryon de récupérer les réserves du vitellus. La cavité amniotique est bordée de l’amnios (ectoderme + mésoderme (somatopleure) extra-embryonnaires). Elle reconstitue un environnement liquide autour de l’embryon, diminue les adhérences aux tissus voisins et permet d’absorber les éventuels chocs. L’allantoïde est formée d’endoderme et de mésoderme (splanchnopleure) extraembryonnaires. Elle sert de rein d’accumulation (excrétion d’acide urique) et s’accole au chorion et se vascularise pour former l’allanto-chorion contre la coquille poreuse qui permet la respiration.

Les annexes embryonnaires du poulet peuvent également servir, par exemple dans le test de la membrane chorioallantoïdienne utilisé en cancérologie pour tester le caractère métastatique de cellules tumorales.

**Test de la membrane chorio-allantoïdienne. Des cellules (le plus souvent tumorales, représentées en vert) sont déposées à la surface de la membrane chorio-allantoïdienne (CAM), une annexe embryonnaire richement vascularisée, plaquée contre la coquille et qui assure l’approvisionnement en O₂. Si les cellules tumorales produisent des métastases, elles vont pénétrer dans les vaisseaux sanguins et envahir de la membrane chorio-allantoïdienne éloignée du site du dépôt des cellules et aussi des tissus de l’embryon, notamment le foie (liver) et les poumons (lungs). Source : https://www.mdpi.com/2072-6694/11/10/1499/htm

Article pour en savoir plus sur les greffes sur la membrane chorio-alantoïdienne.

RESSOURCES :

Un site où on peut explorer avec des coupes sérielles divers stades de développement de l’embryon de poule.

QUELQUES EQUIPES DE RECHERCHE FRANCOPHONES QUI TRAVAILLENT SUR CE MODELE :

Equipe « Formation et réparation du système musculo-squelettique » – Institut de Biologie Paris-Seine

Equipe « Hétérogénéité et plasticité au cours de la morphogenèse des Vertébrés » – CBI Toulouse