Le mésenchyme est un type de tissu animal composé de cellules lâches incorporées dans un maillage de protéines et de fluides, appelé matrice extracellulaire. La nature lâche et fluide du mésenchyme permet à ses cellules de migrer facilement et de jouer un rôle crucial dans l’origine et le développement des structures morphologiques au cours des stades embryonnaire et fœtal de la vie animale. Le mésenchyme donne directement naissance à la plupart des tissus conjonctifs du corps, des os et du cartilage aux systèmes lymphatique et circulatoire. De plus, les interactions entre le mésenchyme et un autre type de tissu, l’épithélium, aident à former presque tous les organes du corps.

Bien que la majeure partie du mésenchyme dérive de la couche germinale embryologique moyenne, le mésoderme, la couche germinale externe connue sous le nom d’ectoderme produit également une petite quantité de mésenchyme à partir d’une structure spécialisée appelée crête neurale. Le mésenchyme est généralement un tissu transitif; bien que crucial pour la morphogenèse pendant le développement, on en trouve peu chez les organismes adultes. L’exception concerne les cellules souches mésenchymateuses, qui se trouvent en petites quantités dans la moelle osseuse, la graisse, les muscles et la pulpe dentaire des dents de lait.

Le mésenchyme se forme tôt dans la vie embryonnaire. Au fur et à mesure que les couches germinales primaires se développent pendant la gastrulation, les populations cellulaires perdent leurs propriétés adhésives et se détachent des feuilles de cellules connectées, appelées épithéliums. Ce processus, connu sous le nom de transition épithélio-mésenchymateuse, donne naissance à la couche mésodermique de l’embryon et se produit plusieurs fois tout au long du développement des vertébrés supérieurs. Les transitions épithélio-mésenchymateuses jouent un rôle clé dans la prolifération cellulaire et la réparation des tissus, et sont indiquées dans de nombreux processus pathologiques, y compris le développement d’un excès de tissu conjonctif fibreux (fibrose) et la propagation de la maladie entre les organes (métastases). Le processus inverse, la transition mésenchymateuse-épithéliale, se produit lorsque les cellules lâches du mésenchyme développent des propriétés adhésives et s’organisent en une feuille organisée. Ce type de transition est également courant pendant le développement et est impliqué dans la formation des reins.

Le concept de mésenchyme a une longue histoire, qui a façonné notre compréhension moderne du tissu de plusieurs façons. En 1879, Charles Sedgwick Minot, un anatomiste de la Harvard Medical School de Boston, dans le Massachusetts, décrit pour la première fois ce qu’il appelle les mésamoéboïdes, la partie cellulaire de ce qui sera bientôt reconnu comme le mésenchyme. Minot a trouvé ces cellules dans le cadre d’études histologiques du mésoderme. Il comprenait les cellules mobiles et lâches du mésenchyme comme des représentants primitifs du mésoderme, mais ne considérait pas ces cellules comme un type de tissu. Deux ans après la reconnaissance des mésamoéboïdes par Minot, Oscar et Richard Hertwig, deux frères et doctorants d’Ernst Haeckel à l’Université d’Iéna à Iéna, en Allemagne, ont inventé le terme mésenchyme dans leur publication Die Coelomtheorie. Versucheiner Erklärung des mittleren Keimblattes (Théorie du Coelome: Une tentative d’expliquer la couche germinale moyenne), et ils l’ont utilisée pour décrire le type de tissu composé des cellules amiboïdes que Minot avait dépeintes. Les frères Hertwig ont établi que le mésenchyme provient du mésoderme, et ils ont situé cette relation dans le contexte plus large du développement du cœlome, une cavité corporelle remplie de liquide. Leur théorie de la coélomthéorie a également avancé l’idée que les trois couches germinales maintiennent des identités distinctes et développent des tissus et des organes distincts, un concept connu sous le nom de théorie de la couche germinale.

En 1888, N. Katschenko a suggéré que le mésenchyme trouvé dans la région de la tête provenait de la crête neurale, un dérivé ectodermique, élargissant efficacement les origines du tissu au-delà de celle d’une seule couche germinale. Cinq ans plus tard, Julia Platt, doctorante à la Harvard Medical School, à Cambridge, dans le Massachusetts, a fourni des preuves basées sur ses études sur les embryons de Necturus maculosus, un type de salamandre aquatique, que le mésenchyme qui s’est développé en éléments squelettiques des arcs branchiaux dérivait de l’ectoderme. La publication de Platt en 1893, « Ectodermic Origin of the Cartilages of the Head »” et ses conclusions sur les origines ectodermiques du mésenchyme dans la région de la tête, et donc des tissus squelettiques et cartilagineux du crâne, allaient à l’encontre de la théorie enracinée de la couche germinale et des origines mésodermiques du mésenchyme préconisées par les frères Hertwig dans leur Die Coelomtheorie de 1881. Les résultats de Platt ont été rejetés par de nombreux embryologistes établis qui ont soutenu la théorie de l’intégrité des couches germinales.

Dans les années qui ont suivi la publication de Platt, plusieurs autres embryologistes ont identifié des origines ectodermiques pour le mésenchyme et ses éléments squelettiques dérivés dans la région de la tête des poissons et des oiseaux. Ce n’est que près de trente ans après la publication initiale de Platt que des études indépendantes ont démontré une contribution ectodermique majeure au mésenchyme. En 1921, alors qu’il étudiait les limites de la crête neurale dans la formation des ganglions cérébraux chez les Urodèles, communément appelées salamandres, Francis Landacre à l’Université d’État de l’Ohio à Columbus, Ohio, a montré l’origine ectodermique du mésenchyme crânien. Les travaux de Landacre ont été suivis d’autres études qui ont conclu à une composante ectodermique du mésenchyme. L’idée que le mésenchyme dans la région crânienne dérivé de la crête neurale a finalement été abrogée dans les années 1940 par les recherches indépendantes des embryologistes Sven Hörstadius de l’Université d’Uppsala à Uppsala, en Suède, et Gavin de Beer de l’University College de Londres, en Angleterre.

Peu après la fin du débat sur le mésenchyme ectodermique, des recherches sur le rôle du mésenchyme pendant le développement ont éclaté. Dans les années 1960, les embryologistes ont réalisé que le mésenchyme, associé à l’épithélium, jouait un rôle essentiel dans la morphogenèse de nombreux organes pendant le développement embryonnaire et fœtal. Les interactions épithélio-mésenchymateuses forment presque tous les organes du corps, des cheveux et des glandes sudoripares au tube digestif, aux reins et aux dents.

En 1969, Edward Kollar et Grace Baird de l’Université de Chicago à Chicago, Illinois, ont conçu une série d’expériences pour comprendre comment le mésenchyme et l’épithélium fonctionnent ensemble lorsque les cellules se différencient, et comment les deux tissus se combinent pour créer des structures embryonnaires. Leurs recherches se sont appuyées sur une longue histoire d’étude des interactions tissulaires au cours de la morphogenèse, et en particulier sur les travaux de John Cairn à l’Université du Texas à Austin, au Texas, et de John Saunders à l’Université Marquette à Milwaukee, au Wisconsin, en 1954. Cairn et Saunders ont reconnu que le mésoderme détient le stimulus inductif dans les interactions entre le mésoderme et l’épithélium. En utilisant le développement dentaire comme système modèle, Kollar et Baird ont fourni la preuve que le mésenchyme entraîne à la fois l’induction et la différenciation au cours des interactions épithélio-mésenchymateuses, et est donc le tissu qui confère une spécificité structurelle au cours de ces interactions, ou détermine quelle structure se formera. Kollar et Baird ont publié leurs résultats en 1969 dans « The Influence of the Dental Papilla on the Development of Dent Shape in Embryonic Mouse Tooth Germs” et en 1970 dans « Tissue Interactions in Embryonic Mouse Tooth Germs ». »

Peu avant que Kollar et Baird ne publient leur compte rendu des interactions épithélio-mésenchymateuses, Alexander Friedenstein a découvert des cellules souches mésenchymateuses chez des souris (Mus musculus). Dans des publications de 1966 à 1987, Friedenstein, en collaboration avec ses pairs de l’Université de Moscou à Moscou, en Russie, a fourni des preuves d’expériences de transplantation que les cellules souches prélevées dans la moelle osseuse peuvent se différencier en tissus mésenchymateux, tels que la graisse, les os et le cartilage. Ces cellules sont devenues des cellules souches mésenchymateuses et ont ensuite été trouvées dans le sang, les tissus cartilagineux, squelettiques et adipeux. Les cellules souches mésenchymateuses constituent un réservoir de cellules de réserve que le corps peut utiliser pour la régénération et la réparation des tissus normaux ou pathologiques. La capacité des cellules souches mésenchymateuses à se différencier en différents tissus, connue sous le nom de puissance cellulaire, a fait l’objet de débats ces dernières années, amenant les chercheurs à se demander si ces cellules sont vraiment multipotentes et peuvent donner naissance à plusieurs types de cellules. La multipotence potentielle des cellules souches mésenchymateuses, associée à leur présence dans les organismes adultes, en a fait une alternative intéressante aux cellules souches embryonnaires pour la recherche sur la régénération tissulaire.

Les recherches actuelles sur le mésenchyme s’étendent à de nombreux domaines biologiques. La recherche sur le mésenchyme se concentre cependant sur deux intérêts généraux: le rôle et l’expression des gènes spécifiques au mésenchyme pendant le développement, y compris les processus pathologiques, et les emplacements et les capacités des cellules souches mésenchymateuses. Alors que certains étudient encore le mésenchyme au niveau des tissus, les deux axes actuels reflètent une tendance à l’analyse et à la compréhension des mécanismes au niveau moléculaire par lesquels le mésenchyme fonctionne pendant le développement. À partir de la définition par les frères Hertwig, la recherche sur le mésenchyme est passée des investigations anatomiques dans le développement d’embryons aux contributions cellulaires pour la formation d’organes et les interactions au niveau des tissus, et maintenant aux mécanismes génétiques du développement et de la réparation des tissus.

Il y a une continuité historique dans la recherche sur le mésenchyme, mais il reste des vestiges de la controverse qui entourait ce tissu à la fin du XIXe siècle. Dans son article de 1893 dans lequel elle introduit la communauté biologique aux origines ectodermiques du mésenchyme dans la région de la tête, Julia Platt suggère également un changement de terminologie. Mésenchyme d’origine ectodermique qu’elle a spécifié par le terme mésectoderme, tandis que mésenchyme mésodermique qu’elle a appelé mésendoderme. La communauté médicale, en particulier les pathologistes, utilise toujours cette distinction entre les sources mésenchymateuses, ne désignant un tissu comme mésenchyme que s’il est dérivé du mésoderme. Les pathologistes maintiennent la distinction car la source mésenchymateuse détermine le type et le comportement d’une maladie. Pendant ce temps, les biologistes du développement ont tendance à reconnaître le mésenchyme par un seul nom, quelle que soit la source.

L’étude du mésenchyme a une longue histoire, de la reconnaissance du mésenchyme dans le cadre de la théorie de la couche germinale, à la controverse sur les origines du mésenchyme, à la découverte des rôles du mésenchyme dans la morphogenèse et sa capacité à produire des cellules souches. Cette histoire est en partie due au fait que le mésenchyme est crucial pour la croissance et le développement embryonnaires, ainsi que pour le maintien des tissus conjonctifs à l’âge adulte. La nature lâche des cellules dans le mésenchyme permet au tissu de se déplacer et d’être moulé. Au cours de l’embryogenèse, le mésenchyme donne naissance aux tissus conjonctifs du corps, du cartilage et des os à la graisse, aux muscles et au système circulatoire. Pendant ce temps, presque tous les organes se forment par des interactions épithélio-mésenchymateuses, dans lesquelles le mésenchyme fournit à la fois le stimulus inductif et détermine le chemin de différenciation. Bien que peu de mésenchyme reste dans le corps à l’âge adulte, les derniers restes de ce tissu, les cellules souches mésenchymateuses, permettent aux tissus conjonctifs de se réparer et de se régénérer.