Le développement du système digestif chez l'embryon humain concerne l'épithélium du système digestif et les dérivés du parenchyme, qui proviennent de l'endoderme. Le tissu conjonctif, les composants musculaires et les composants péritonéaux proviennent du mésoderme. Différentes régions du tube intestinal telles que l'œsophage, l'estomac, le duodénum, etc. sont spécifiées par un gradient d'acide rétinoïque qui provoque l'expression de facteurs de transcription propres à chaque région. La différenciation de l'intestin et de ses dérivés dépend des interactions réciproques entre l'endoderme intestinal et le mésoderme environnant. Les gènes Hox dans le mésoderme sont induits par une voie de signalisation Hedgehog sécrétée par l'endoderme intestinal et régulent l'organisation crânio-caudale de l'intestin et ses dérivés. Le système intestinal s'étend de la membrane oropharyngée à la membrane cloacale et est divisé en intestin antérieur, intestin moyen et intestin postérieur.

Soulèvement de l'embryon

À la fin de la troisième semaine, apparaît le tube neural, qui est un pli d’une des couches du disque germinal trilaminaire, appelé ectoderme. Cette couche s'élève et se ferme dorsalement, tandis que le tube intestinal s'enroule et se ferme ventralement pour créer un « tube au-dessus d'un tube ». Le mésoderme, qui est une autre couche du disque germinal trilaminaire, maintient les tubes ensemble et le mésoderme de la plaque latérale, la couche intermédiaire du disque germinal, se divise pour former une couche viscérale associée à l'intestin et une couche pariétale qui, avec le l'ectoderme sus-jacent, forme la paroi latérale du corps. L'espace entre les couches viscérales et pariétales du mésoderme de la plaque latérale est la cavité corporelle primitive. Lorsque la paroi latérale du corps se plie, elle se déplace ventralement et fusionne au niveau de la ligne médiane. La cavité corporelle se ferme, sauf au niveau de la tige de connexion. Ici, le tube intestinal maintient un attachement au sac vitellin. Le sac vitellin est un sac membraneux attaché à l'embryon, qui fournit des nutriments et fonctionne comme le système circulatoire du tout premier embryon.

La paroi latérale du corps se plie, entraînant l'amnios avec elle de sorte que l'amnios entoure l'embryon et s'étend sur la tige de connexion, qui devient le cordon ombilical qui relie le fœtus au placenta. Si la paroi ventrale du corps ne se ferme pas, des anomalies de la paroi ventrale du corps peuvent en résulter, telles qu'une ectopie cardiaque, une malformation congénitale dans laquelle le cœur est anormalement situé à l'extérieur du thorax. Un autre défaut est le laparoschisis, une anomalie congénitale de la paroi abdominale antérieure à travers laquelle le contenu abdominal dépasse librement. Une autre possibilité est l’exstrophie vésicale, dans laquelle une partie de la vessie est présente à l’extérieur du corps. Dans des circonstances normales, le mésoderme pariétal formera la couche pariétale de membranes séreuses tapissant l'extérieur (parois) des cavités péritonéale, pleurale et péricardique. La couche viscérale formera la couche viscérale des membranes séreuses recouvrant les poumons, le cœur et les organes abdominaux. Ces couches sont continues à la racine de chaque organe puisque les organes se trouvent dans leurs cavités respectives. Le péritoine, une membrane sérique qui forme la muqueuse de la cavité abdominale, se forme dans les couches intestinales et, par endroits, les mésentères s'étendent à partir de l'intestin sous forme de doubles couches de péritoine. Les mésentères permettent aux vaisseaux, aux nerfs et aux tissus lymphatiques d'accéder aux organes. Initialement, le tube intestinal depuis l'extrémité caudale de l'intestin antérieur jusqu'à l'extrémité de l'intestin postérieur est suspendu à la paroi dorsale du corps par le mésentère dorsal. Le mésentère ventral, dérivé du septum transverse, existe uniquement dans la région de la partie terminale de l'œsophage, de l'estomac et de la partie supérieure du duodénum.

Diaphragme et cavité thoracique Lors de la formation du cœlome, les viscères intrapéritonéaux qui donneront l'intestin sont fixés aux mésoderme de la paroi ventrale de l'embryon, dans les autres régions longeant le tube intestinals le mésenchyme se disperse graduellement jusqu'à laisser une fine couche de méso dorsal bilaminaire. Le diaphragme divise la cavité corporelle en cavité thoracique et cavité abdominale. Il se développe à partir de quatre composants : le septum transverse (tendon central), les membranes pleuropéritonéales, le mésentère dorsal de l'œsophage et les composants musculaires des somites situés aux niveaux cervicaux de la paroi corporelle. Puisque le septum transverse est situé initialement en face des segments cervicaux de trois à cinq, et que les cellules musculaires du diaphragme proviennent des somites de ces segments, le nerf phrénique, qui innerve le diaphragme, naît également de ces segments de la moelle épinière. La cavité thoracique est divisée en cavité péricardique et en deux cavités pleurales pour les poumons par les membranes pleuropéricardiques.

Divisions du tube intestinal À la suite du repliement céphalocaudal et latéral de l'embryon, une partie de la cavité du sac vitellin bordée d'endoderme est incorporée dans l'embryon pour former l'intestin primitif. Dans les parties céphaliques et caudales de l’embryon, l’intestin primitif forme respectivement un tube, l’intestin antérieur et l’intestin postérieur. La partie médiane, l'intestin moyen, reste reliée temporellement au sac vitellin au moyen du canal vitellin. Ces trois régions de l'embryon sont délimitées par le tronc coeliaque qui dessert l'intestin antérieur, l'artère mésentérique supérieure qui dessert l'intestin moyen et l'artère mésentérique inférieure qui dessert l'intestin postérieur.

Contrôle génétique de la régionalisation de l'intestin Lors de la gastrulation l'endoderme est exposé à un gradient crânio-caudal dans la région crânial les inhibiteurs de BMP et WNT sont exprimés graduellement de façon décroissante, à l'opposé dans la région caudale l'expression de BMP, WNT et FGF et croissante par rapport à la région crâniale. L'acide rétinoïque pourrait contrôler l'expression des facteurs de transcription PDX1 et CDX qui contrôle l'établissement du pancréas.

Intestin antérieur L'intestin antérieur donne naissance à l'œsophage, à la trachée, aux bourgeons pulmonaires, à l'estomac et au duodénum à proximité de l'entrée des voies biliaires. De plus, le foie, le pancréas et l'appareil biliaire se développent comme des excroissances de l'épithélium endodermique de la partie supérieure du duodénum. Étant donné que la partie supérieure de l'intestin antérieur est divisée par la cloison trachéo-œsophagienne en l'œsophage en arrière et en trachée et les bourgeons pulmonaires en avant, une déviation de la cloison peut entraîner des ouvertures anormales entre la trachée et l'œsophage. Les cordons épithéliaux hépatiques et le système biliaire se développant dans le septum transverse se différencient en parenchyme. Les cellules hématopoïétiques (présentes dans le foie en plus grand nombre avant la naissance qu'après), les cellules de Kupffer et les cellules du tissu conjonctif proviennent du mésoderme. Le pancréas se développe à partir d’un bourgeon ventral et d’un bourgeon dorsal qui fusionnent ensuite pour former le pancréas définitif. Parfois, les deux parties entourent le duodénum (pancréas annulaire), provoquant une constriction de l'intestin.

Formation et rotation de l'estomac Chez l'Homme au cours de la quatrième semaine, on observe une partie légèrement dilatée de l'intestin antérieur à l'extrémité inférieure du septum transversum, aux 26éme jour l'intestin antérieur thoracique s'allonge de façon accéléree, l'estomac s'éloigne alors des bourgeons pulmonaires et se dilate en une structure fusiforme. La paroi dorsale s'agrandit alors à une vitesse plus rapide que la paroi ventrale donnant la grande courbure de l'estomac qui donnera ensuite naissance au fundus et à l'incisure cardiale tandis que la paroi ventrale se déforme pour donner la petite courbure de l'estomac.

Au cours du processus d'allongement et de croissance, le canal intestinal se hernie et se tourne. La hernie (du latin signifiant « rupture ») a lieu vers 7 semaines et demie chez l'embryon humain et fait référence à la rétraction de l'intestin du cœlome du nombril extra-embryonnaire vers l'abdomen.

Le canal intestinal tourne de 90° (dans le sens inverse des aiguilles d'une montre en regardant de la queue à la tête) autour de l'axe crânio-caudal dans la même direction que le cœur. Selon la théorie de la torsion axiale, la rotation fait partie d’une torsion complexe qui implique le corps entier pour tous les animaux vertébrés. Lors de cette torsion, la région antérieure de la tête tourne de 90° dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, le corps de 90° dans le sens des aiguilles d'une montre, à l'exception du cœur et les intestins. En conséquence, l'embryon se tourne sur le côté. Le cerveau antérieur se retourne par rapport au corps tandis que le cœur et les intestins (qui ne participent pas à la torsion) se tournent dans le sens inverse des aiguilles d'une montre par rapport au corps.

Cette torsion a pour effet :

La grande courbure se place du côté gauche et la petite courbure du côté droit Les plexus vagaux gauche et droit deviennent les troncs vagaux postérieurs et antérieurs Les fibres des plexus vagaux se mêlent de façon que les plexus vagaux renferment les fibres des plexus situés dans la partie crâniale L'ébauche du duodénum prend la forme d'un C et se déplace vers la droite et prend contact avec la paroi dorsale du corps, le duodénum devient alors rétropéritonéal.

La rotation de l'estomac et la fusion du duodénum créent sur la face dorsale une niche nommée bourse omentale de la cavité péritonéale qui se distingue alors de la cavité péritonéale. La bourse omentale s'élargit par la croissance du mésogastre dorsal qui relie l'estomac et la paroi postérieure du corps et qui va donner le grand omentum. La partie de la bourse omentale située du côté dorsale de l'estomac devient alors le récessus supérieur de la bourse omentale et la cavité antérieure du grand omentum de la partie supérieure. Ce dernier disparait alors progressivement lors des étapes de fusion des feuillets antérieurs et postérieurs du grand omentum.

Foie et vésicule biliaire À partir du 22éme jour, la plaque hépatique se développe sur la face ventrale du duodénum à partir de cellule du mésoderme. Elles engagent une importante prolifération cellulaire pour former le diverticule hépatique. Il croit alors dans les cellules mésenchymateuses qui donnera le septum transverse, le diverticule hépatique va donner les premières cellules hépatiques (hépatoblastes). Ces cellules sont multipotentes, elles expriment certains marqueurs de la lignée hépatocytaire sous l'action de différente voie de signalisation elles vont former les cellules hépatocytes, les canicules biliaires et les conduits hépatiques. Au même moment le tissu de soutien du foie se développe à partir des cellules du septum transverse, du mésoderme splanchnique. Le mésoderme cardiogénique, l'endothélium et les cellules mésenchymateuses transmettent des facteurs de croissance (VEGF, BMP, FGF).