La gastrulation et la neurulation : deux étapes de morphogenèse
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Chapitre 4 La gastrulation et la neurulation : deux étapes de morphogenèse Points clés • les cellules adhèrent aux autres cellules et à la matrice extra-cellulaire • cette adhésion dépend de récepteurs spécifiques • la régulation de l’expression de ces récepteurs affecte l’adhésion 1 Adhésion cellulaire • Adhésion cellule-matrice extra-cellulaire • La matrice extracellulaire est un réseau composé de glycoprotéines • Adhésion cellule-cellule – 1. Les cadhérines – 2. La superfamille des immunoglobulines – (3). Les lectines et autres… – collagène, fibronectine, laminine… – les récepteurs cellulaires sont les intégrines Les mouvements de la gastrulation chez le Xénope: aspect général zone marginale Pôle animal Pôle végétatif blastocoele épibolie cellules convergence vitellines extension convergence extension archentéron involution bouchon vitellin épibolie cellules en bouteille blastopore blastocoele 2 5 régions Calotte animale (3 couches de cellules), qui subira l’épibolie Zone marginale superficielle qui involuera (ZMs) Couche externe de la zone marginale Constituera le toit de l’archentéron Zone marginale profonde qui involuera (ZMp) Couche interne de la zone marginale,constitue le mésoderme Cellules en bouteille:s’invaginent et amorcent le blastopore; constitueront les parois de l’archentéron Cellules vitellines: mouvement de rotation, constitueront le plancher de l’archentéron Carte de territoires présomptifs du Xénope Coupes au stade du bourgeon caudal de Xénope Antérieur Pôle animal cerveau corde moelle épinière somites masse vitelline lèvre dorsale Pôle végétatif ectoderme neural mésoderme endoderme mésoderme (corde) Postérieur Vue latérale Vue dorsale 3 Les questions • Quelles sont les cellules qui migrent et quel est leur devenir? • Quelles sont les cellules qui génèrent les forces migratrices? • Quels sont les facteurs qui génèrent ces forces de migration? 4 5 1.invagination blastocoele zone marginale cellules vitellines blastopore cellules en bouteille Les cellules en bouteille • cellules migratrices • • zone marginale ectoderme mésoderme Involution Cellules en bouteille • constriction apicale et expansion basale leur invagination forme le blastopore (initiation dorsale) élimination des cellules en bouteille par microchirurgie: la gastrulation a lieu, mais avec des anomalies d’involution (Keller, 1981) les cellules en bouteille sont liées au feuillet épithélial, mais aussi à l’endoderme et au mésoderme involuant endoderme 6 2.involution épibolie convergence extension convergence extension épibolie archentéron involution bouchon vitellin Cellules en bouteille au front de l’endoderme blastocoele Rôle de la zone marginale dans l’involution (ZM) • Keller: les forces de migration proviennent-elles de la zone marginale superficielle ou profonde ? • Il remplace les cellules superficielles de la zone marginale par des cellules de la calotte animale: la gastrulation est normale • Il remplace l’ensemble des cellules superficielles et profondes de la zone marginale par des cellules de la calotte animale: aucun mouvement n’est observé • Conclusion:ce sont les cellules de la zone marginale profonde (ZMp) qui sont les cellules motrices de l’involution 7 Le toit du blastocèle est-il nécessaire à l’involution des cellules de la ZMp • La matrice extracellulaire (MEC) du toit contient de la fibronectine – en bloquant la fibronectine, on bloque l’involution DeSimone lab 8 3.convergence extension Ventral Dorsal chorde Lame Lame latérale latérale Plan de symétrie Antérieur •convergence vers l’axe antéropostérieur •extension le long de l’axe antéropostérieur •se produit de façon autonome dans les explants de zone marginale •Brachyury Postérieur 9 convergence extension Gastrula d’âge moyen Gastrula âgée Antérieur L’intercalation est une des causes majeure des mouvements de la gastrulation Postérieur Intercalation radiaire • Keller et al 1985 • transplantent des cellules de ZM marquées chez un hôte non marqué • observent l’intercalation des cellules Intercalation médio latérale deux types d’intercalation • L’intercalation radiaire entraîne un amincissement de la zone marginale qui involue, permettant son extension • L’intercalation médiolatérale permet l’allongement de l’assise cellulaire qui devient alors plus étroite 10 les bases cellulaires de l’intercalation Frontière inactive Axe antéro postérieur Lamellipodes actifs Axe médio latéral • • • • Les cellules deviennent polarisées (signalisation Wnt), elles deviennent bipolaires et s’allongent dans le sens médio-latéral Seules les extrémités de ces cellules présentent des mouvements actifs, avec des pseudopodes mobiles Les cellules glissent et s’intercalent les unes aux autres A la frontière, les mouvements cessent les mouvements d’intercalation 11 Wnt-11 est exprimé au niveau de la couche épithéliale de la ZMD Couches profondes Couche épithéliale Wnt-11 4.épibolie • étalement de la calotte animale • provoquée par: – des divisions cellulaires – l’étirement des cellules de la couche externe – l’intercalation radiale des cellules des deux couches profondes 12 Remaniements affectant les cellules du toit du blastocœle Au cours de l’épibolie Marsden et DeSimone, 2001 En résumé • les cellules en bouteille initient l’invagination au niveau du blastopore • des cellules de la zone marginale profonde migrent de façon autonome sur la partie interne du toit du blastocoele • des cellules de la zone marginale profonde convergent et s’étendent, l’extension est maximale du côté dorsal • les cellules de la zone marginale superficielle sont passives, elles sont tirées par les cellules profondes • l’épibolie de la calotte animale permet le recouvrement de l’embryon et internalise le bouchon vitellin 13 Wnt11 Rôle de dans la détermination de la région dorsale . Période de clivage Rôle dans les mouvements de convergence et d’extension. Gastrulation Deux voies de transduction différentes utilisées : Wnt/-caténine et voie PCP (Planar Cell Polarity) impliquant des GTPases Neurulation 14 Neurulation plaque neurale gouttière neurale repli neural cellules des crêtes neurales ectoderme • Formation du tube neural (structure épithéliale ectodermique à l’origine de l’encéphale et de la moelle épinière ) • 4 étapes: – au cours de la gastrulation spécification et extension convergence de la plaque neurale – au début de la neurulation, les bords de la plaque se soulèvent en replis tandis que la plaque s’incurve en gouttière – les replis se rejoignent dans le plan médian – les replis se soudent, formant le tube neural qui s’isole de l’ectoderme tube neural Changement de forme des cellules à l’origine de la formation des replis neuraux mouvement des cellules ectoderme constriction apicale repli neural plaque neurale • constriction apicale des cellules du bord de la plaque • glissement de ces cellules le long de la face inférieur de l’ectoderme adjacent 15 Changement dans le profil d’expression des molécules d’adhésion pendant la formation du tube neural Expression de la cadhérine au cours de la formation du tube neural chez le Xénope Expression anormale de la cadhérine N tube neural cadhérine-E cadhérine-N ectoderme plaque neurale • Les cellules de la plaque neurale expriment la cadhérine-N • Les cellules de l’ectoderme adjacent expriment la cadhérine-E • Si l’expression de la cadhérine-N est anormale (surexpression) d’un côté de l’embryon, le tube neural ne s’isole pas de ce même côté Plaque neurale chorde Dos épiderme cellules des crêtes neurales tube neural Ventre 16 Cellules épithéliales et mésenchymateuses épithélium mésenchyme les cellules sont étroitement liées entre elles, elles migrent en feuillet les connections entre cellules sont perdues, les cellules migrent individuellement les cellules ont une polarité apico-basale les cellules sont polarisées selon la direction de leur migration matrice extra-cellulaire matrice extra-cellulaire principalement basale (lame entourant les cellules basale) principalement l’ectoderme et l’endoderme principalement le mésoderme Défauts de fermeture du tube neural • • La deuxième des anomalies de l’organogenèse spina bifida cystica (myelomeningocele) – – • 1/2OOO naissances Le traitement chirurgical est possible D’autres défauts plus sévères sont léthaux – – 1/1000 anencéphalie Ces défauts sont souvent liés à un manque d’acide folique ( vitamine B9) 70% des cas peuvent être évités par un traitement à l’acide folique Quel rôle joue l’acide folique? 17 18
