Interactions cellulaires au cours du

Préparation à l'agrégation interne de SVT T. Soubaya
Interactions cellulaires au cours du développement embryonnaire
I. LES INTERACTIONS PERMETTANT L'ORIENTATION ET LA DIFFERENCIATION CELLULAIRE
1. Les interactions participant à la régionalisation des structures embryonnaires
a. La régionalisation du futur mésoderme et son organisation polarisée dorso-ventralement
b. La régionalisation des masses somitiques et les dérivés dorsaux
c. Le flux auxinique et la mise en place de la polarité apico-basale
2. Les interactions participant à la spécialisation cellulaire
a. Le maintien de l'état méristématique par la boucle WUS-CLV
a. Les modalités de la myogenèse lors de la fusion cellulaire
b. Le guidage et la croissance neuronale lors de sa différenciation
II. LES INTERACTIONS ET LE POSITIONNEMENT DES CELLULES
1. Les interactions lors des mouvements morphogénétiques de la gastrulation
a. Les interactions cellulaires et les cascades mettant en jeu des centres organisateurs
b. Les interactions et la migration cellulaire lors de l'involution
c. Les interactions et le recouvrement de l'embryon lors de l'épibolie
2. Les interactions et les dérivés clonaux des méristèmes
a. Les divisions affectant les couches L1, L2 et L3
b. Le repositionnement des dérivés clonaux lors de l'organogenèse des primordia
c. L'acquisition de l'identité par le positionnement au sein des organes
III. LES INTERACTIONS A L'ORIGINE DE LA STABILISATION DE L'ORGANISATION HISTOLOGIQUE
1. Les jonctions d'adhérence discrète
a. Les types d'adhérence discrète
b. Les profils d'adhérence au cours du développement
c. Le rôle des adhérences dans la différenciation cellulaire
2. Les complexes d'adhérence jonctionnelle
a. Les types d'adhérences jonctionnelles
b. La place des complexes d'adhérence dans l'organisation de l'embryon
3. Les ceintures d'adhérence-étanche
a. Organisation des complexes adhérence-étanchéité
b. Les fonctions associées à ces complexes
4. Les jonctions communicantes
a. Les jonctions "gap" et leur rôles au cours du développement
b. Les plasmodesmes et les échanges intercellulaires
Bibliographie générale :
Gilbert F. (1996 et 2004). - Biologie du développement. De Boeck Université éd.
Le Moigne A., Foucrier J. (2009). - Biologie du développement. Dunod éd.
Pourquié O. (1995). - Biologie du développement. La construction du système nerveux. Nathan éd.
Wolpert L. (2000). - Biologie du développement, les grands principes. Dunod éd
Wheather P.R., Young B. & Heath J.M. (2001). - Histologie fonctionnelle. De Boeck éd
Cochard L. R. (2003). - Atlas d’embryologie humaine de Netter. Masson éd.
Darribere T. (2003). - Le développement d’un mammifère : la souris. Belin éd.
Franquinet R., Foucrier J. (1998 et 2003). - Atlas d’Embryologie descriptive. Dunod éd.
Combarnous Y. (2004). - Communications et signalisations cellulaires. Lavoisier Tec & Doc éd.
Alberts B. & coll. (1990-1994 et 2004). - Biologie moléculaire de la cellule. Flammarion Médecine-Sciences éd.
Callen J-C (2005) – Biologie cellulaire. Des molécules aux organismes. Dunod éd.
Webographie :
Institut Cochin = www.institutcochin.f
Université catholique de Louvin = http://www.md.ucl.ac.be
Institut de neurobiologie de Marseille = http://neuro-marseille.org
INSERM = http://www.serimedis.inserm.fr

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Localisation inégale des constituants
cytoplasmiques maternels dans la
blastula
Lors de la réaction de symétrisation,
les déterminants cytoplasmiques
maternels sont redistribués dans le
cytoplasme du zygote.
Suite à la segmentation, dans la
blastula, la distribution de
déterminants est la suivante.
Cartographie des territoires présomptifs
Par cette techniques astucieuse, on a pu définir une
carte des territoires présomptifs au stade jeune
gastrula encoche.
 Les cellules colorées en bleu vont participer à
la formation d’un feuillet externe qui est
l’ectoderme. Ce groupe de cellules peut être
scindé en Epiderme présomptif et en plaque
neurale présomptif.
 Les cellules colorées en bleu vont participer à
la formation d’un feuillet intermédiaire qui est
le mésoderme. Le lot de cellules est divisé en
somite présomptive, chorde présomptive,
mésoderme latéral présomptif, et mésoderme
caudal présomptif.
 Les cellules colorées en vert vont participer à
la formation d’un feuillet interne l’endoderme.
Représentation schématique des
expériences de recombinaison de
Nieuwkoop (1960s)
Au stade blastula, l’embryon est
disséqué selon l’axe pôle animal-
pôle végétatif. Chaque région de
l’embryon est cultivée quelques
jours dans une solution saline.
L’analyse histologique révèle
différents types de cellules. Les
blastomères de la calotte animale
produisent des cellules
ectodermiques. Les cellules de la
zone marginale forment des tissus
mésodermiques. Les blastomères de
l’hémisphère végétatif évoluent en
cellules de types endodermiques.
Expérience de Dale et Slack (1980s) montrant le
recrutement des micromères pour la formation du
territoire mésodermique :
Expérience de culture HA*-HV et suivi des dérivés :
On réalise la culture de blastomères de HA qui ont été
marqués à l’aide du RLDx un marqueur cytoplasmique
fluorescent avec des blastomères de HV non marqués
dans un milieu de culture adapté.

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Il se forme alors des cellules du type mésodermiques.
Ces cellules sont marquées par le RLDx.
Donc la formation du mésoderme nécessite
l’interaction entre les cellules de l’HA et celles de
l’HV. De plus le marquage permet de déduire que les
cellules de l’endoderme induisent les cellules sus-
jacentes de l’HA de l’embryon à produire du
mésoderme.
Mise en évidence des compétences de cellules
micromériques de la calotte animale:
Au-delà du stade blastula, les cellules de la calotte
animales ne peuvent plus être aptes à mettre en place
des formations mésodermiques. Elles perdent alors leur
compétence.
Les cellules de la calotte animale sont compétentes
entre 4 et 11 heures après la fécondation.
Identification des inducteurs :
Afin de déterminer la nature des facteurs déclenchant l'orientation
mésodermique, les cellules de la calotte animale sont incubées en
présence de différents molécules isolées dans l'embryon : EGF(
Epidermal Growth Factor), l'Activine A, et le facteur Nodal Xnr1.
Transduction du signal TGF , activine et BMP.
1) Le TCF , l’activine ou les protéines BMP, présents dans le
milieu extracellulaire, provoquent l’hétérodimérisation des
récepteurs à sérine/thréonine kinase de type I et lI.
2) Il en résulte une autophosphorylation des domaines
cytoplasmiques qui recrutent et activent par phosphorylation les
protéines Smad 1,2,3 ou 5 en fonction du ligand.
3) Ces dernières, une fois phosphorylées se dissocient du récepteur
et forment des hétérodimères avec les Smad 4.
4) Les complexes sont transloqués vers le noyau. À ce niveau, ils
s’associent à d’autres protéines nucléaires pour former des
facteurs de transcription spécifiques qui se lient aux séquences cis
(enhancer, silencer) et activent ou répriment certains gènes qui
orientent les cellules cibles vers une destinée mésodermique
La transduction du signal FGFs
1) En présence de FGF, les récepteurs se dimérisent, sont activés et
transduisent les signaux par au moins deux mécanismes.
2) En premier lieu, des protéines cytoplasmiques à domaine SH2 lient le
domaine cytoplasmique du récepteur en se fixant directement (PLC ) à
des tyrosines phosphorylées.
3) En second lieu, l’activation du récepteur conduit au recrutement de
molécules à domaines SH2 (Grb2) qui phosphorylent les protéines MAPK
qui deviennent actives.
4) Cette molécule, entre dans le noyau et active les gènes qui contrôlent
la transition G1/S du cycle cellulaire et oriente les cellules cibles vers
une destinée mésodermique

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Localisation hétérogène de l’ARNm de Vg1 et de VegT
dans le cytosol de l’ovocyte
La photo de gauche montre que les ARNm de VG1 sont
localisés par la technique d'hybridation in situ. Les
grains d'argent révélés par histoautoradiographie sont
observés en microscopie à fond noir et apparaissent
brillants. Ainsi, on observe que les ARNm de VG1, qui
code pour la protéine VG1; un inducteur, sont localisés
dans le cytoplasme périphérique de l'hémisphère
végétatif.
La photo de droite montre la cytorégionalisation des
ARNm de VegT, qui codent pour la protéine VEG1 un
facteur de transcription.
Expérience de culture des cellules de
HA :
Un explant provenant de HA est cultivé
dans un milieu nutritif approprié
renfermant.
Les cellules qui en dérivent sont du
type ectodermique et renferment comme
marqueur typique de la kératine
caractéristique de l’épiderme.
Comme les montrent plusieurs
travaux, les cellules de l’HA isolées
mettent en place l’ectoderme.
Expérience de Spemann et Mangold :
A l’époque on maîtrisait mal les techniques de
coloration des cellules. C’est alors que ces auteurs
ont leu l’idée, d’utiliser des embryons provenant de
2 espèces différentes de triton. Le Triturus taeniatus
présente un gastrula très pigmentée, alors que le T.
cristatus est lui peu pimenté. Ainsi ils peuvent
réaliser des greffes et suivre le devenir du greffon.
La lèvre dorsale du blastopore (TP chordo-
mésodermique) d’une jeune gastrula de T. taeniatus
est isolé et greffée sur la face ventrale à l’opposé de
la lèvre dorsale de T. cristarus