Developmental biology of the upper limb - 23/07/18
Biologie du développement du membre supérieur
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Abstract |
This article aims to provide hand surgeons with current knowledge on the developmental biology of the upper limb. It will review positioning, limb bud emergence and formation of the apical ectodermal ridge. The development of the limb bud is analyzed in its three axes: proximal-distal, anteroposterior and dorsoventral. The signaling center and primary morphogens that initiate and stimulate the development of each axis will be described. For the proximal-distal axis, the apical ectodermal ridge stimulates the production of FGFs in the underlying distal mesoderm. The anteroposterior (or radio-ulnar) differentiation is a function of the zone of polarizing activity via the small Sonic hedgehog protein, which diffuses in a decreasing concentration gradient from the ulnar to the radial side of the bud. This gradient is essential to digit identity and numbers. For the dorsoventral differentiation, the signaling center is the dorsal ectoderm, which secretes WNT7A. Limb segmentation is described in three parts (arm, forearm and hand) along with the formation of the digital rays until finger separation. An example of congenital anomalies is provided for each step. To keep the length of this lecture within reason, the embryogenesis of nerves, blood vessels, muscles and tendons will not be discussed. On the other hand, the singularity of the thumb relative to the other fingers will be described. With a better understanding of developmental biology, surgeons should have better insight into congenital anomalies of the upper limb. This approach is the basis for the new OMT classification used by the IFFSH.
Le texte complet de cet article est disponible en PDF.Résumé |
Cet article est une mise au point, pour les chirurgiens de la main, des connaissances actuelles sur le développement biologique du membre supérieur. Nous abordons successivement le positionnement, l’émergence du bourgeon et la formation d’une structure ectodermique cruciale : la crête apicale. La croissance du bourgeon est analysée selon trois axes : proximo-distal, antéro-postérieur et dorso-ventral. Nous décrivons le centre de signalisation et les principaux morphogènes qui initient et stimulent la croissance de chaque axe. Pour l’axe proximo-distal, la crête apicale ectodermique stimule la production de FGFs dans le mésoderme distal sous-jacent. La différenciation antéro-postérieure (ou radio-ulnaire) est sous la dépendance d’une zone de polarisation (ZPA) par l’intermédiaire d’une petite protéine, Sonic Hedgehog, qui diffuse selon un gradient de concentration décroissant du bord ulnaire vers le bord radial du bourgeon ; ce gradient est capital pour le nombre et l’identité des doigts. Pour la différenciation dorso-ventrale, le centre de signalisation est l’ectoderme dorsal qui sécrète WNT7A. Nous décrivons la segmentation du membre en trois parties : bras, avant-bras et main, puis la formation des rayons digitaux, jusqu’à la séparation des doigts. Chaque étape est illustrée par des malformations congénitales démonstratives. Pour ne pas alourdir la lecture, nous n’abordons pas l’embryogenèse des nerfs, des vaisseaux, des muscles et des tendons. Par contre nous précisons la singularité du pouce par rapport aux autres doigts. Notre objectif est de montrer que l’accélération des connaissances débouche sur une meilleure compréhension des malformations congénitales du membre supérieur et est à l’origine de la nouvelle classification adoptée par l’IFFSH, la classification OMT.
Le texte complet de cet article est disponible en PDF.Keywords : Molecular Biology, Morphogenesis, Upper limb, Hand, Congenital anomaly, Sonic hedgehog, WNT, BMP, HOX genes
Mots clés : Biologie moléculaire, Morphogenèse, Membre supérieur, Main, Malformation congénitale, Sonic hedgehog, WNT, BMP, Gènes HOX
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