biologie du developpement

Introduction à la Biologie du Developpement.
Le Modèle souris permet de faire des corrélations avec l’être humain.
3.109 pb → 10 à 30000 gènes qu’on va identifier tels que HSF1 et HSF2. Ils réagissent
quand l’organisme est exposé à de la chaleur. C’est au niveau de l’activité de ces gènes que
l’organisme réagit.
On veut savoir si ces gène sont importants, si on peut s’en passer alors, on créé des
souris KO qui sont déficientes en un ou l’autre gène ou les deux.
On peut avoir des retards de croissance ou carrément pas de nouveaux-nés.
HSF1 → Défaut de développement : les souris sont plus petites.
On cherche à savoir si elles sont fertiles : les mâles sont normaux au niveau de leurs gamètes
tandis que les gamètes femelles sont anormaux.
Le gène est fondamental pour le démarrage d’un nouvel organisme.
HSF2 → Etapes cruciales dans le développement embryonnaire
Vie d’un organisme : Aucun être n’existe avant la fécondation. poly 1
Il va se développer et on va avoir l’embryologie conduisant à un embryon et, une fois né, il va
poursuivre sa croissance jusqu’à son vieillissement et sa mort.
- De la fécondation à l’âge adulte on parle d’ontogenèse.
- De la fécondation à la naissance on parle d’embryologie. Elle peut être morphologique ou
causale. (différents stades de développement, causes de mise en place d’un organe :
régulations…).
- Du vieillissement à la mort de l’individu on parle de gérontologie.
Point de départ : la fécondation poly 2
On part d’un ovocyte qui va entrer en interaction avec un spermatozoïde et conduire à une
cellule qui va entrer en division. Le spermatozoïde est spécialisé afin de traverser la membrane
de l’ovocyte. La réaction corticale permet la modification de la coque de l’ovocyte pour
empêcher l’entrée d’autres spermatozoïdes.
Segmentation : on part d’une cellule zygote pour obtenir plusieurs cellules. On parle aussi de
clivage, de prolifération.
Morphogenèse poly 3
Différents mouvements morphogénétiques : embolie, épibolie.
- Embolie : les cellules s’invaginent et viennent se coller aux autres.
Les cellules de crêtes neurales constituent la FACE et les myélanocytes.
poly 4 : Beaucoup de communication entre les cellules, émission de signaux par diffusion,
contact direct ou GAP jonctions.
poly 5 : On a un gradient de concentration des substances qui diffusent et comme il va induire
des formes morphologiques on va parler de gradient morphogénétique.
poly 6 : On a une masse de cellules sans formes et sans aucune caractéristiques laissant
présager son organisation cellulaire.
On va avoir une étape d’engagement, de détermination à devenir une cellule intestinale
(endoderme) et pas autre chose. On aura ensuite une phase de spécification, de différenciation.
Fate Map → carte de destinées
Il existe aussi d’autres mécanismes permettant l’émergence de destinées cellulaires différentes
tel que l’environnement.
FEUILLE 2
poly 7 : Organismes modèles
poly 8 : Stades de développement → prise de forme au fur et à mesure. On arrive à identifier
des axes dans les espèces.
Stade phylotypique : les embryons se ressemblent.
poly 9 : Modèle amphibien en biologie du développement
Phase de clivage / segmentation : deuxième grande étape du développement. On passe au
stade blastula qui comporte une petite cavité.
Stade neurulation : développement du système nerveux
Stade gastrulation : développement du tube digestif
Il faut environ 2 mois entre la fécondation et l’obtention d’un amphibien adulte.
Deux types d’amphibiens étudiés : les anoures (pas d’extrémité caudale) et les urodèles
poly 10 : Modèle drosophile
L’embryon est de forme allongée : on définit un grand axe et un petit axe :
On a 3 stades larvaires et, entre les stades 1 et 2 l’organisme mue.
Le développement du stade 1 est très rapide et, en 9 jours, on obtient un adulte.
On n’arrive pas à congeler des systèmes chez la drosophile très facilement.
poly11 : Mise en place des axes : 3 axes dont les plus connus sont les axes antéropostérieur et
dorsoventral.
poly12 : On positionne les composants → plan de coupe
poly13 : Anomalies de développement → on perd la partie ventrale (embryon dorsalisé) ou
dorsale (embryon ventralisé ) chez un xénope .
Mutation → Gène → Fonction
Chez la drosophile on mute un gène et on a que la partie torsale (sans tête et sans queue) On
parle de torsomutant.
poly14 : Organisation asymétrique de l’œuf :
- Moitié de coloration dans le PA
- Globule polaire
- Taille des plaquettes vittelines
poly15 : Rappels Ovogenèse
poly16 : Axe antéropostérieur lié à la structure de l’œuf.
Prise d’information pour mettre en place les axes.
Chambre de l’œuf :
Ovocyte entouré par 2 types cellulaires : cellules nourricières avec lesquelles il communique très
largement et des cellules folliculaires.
poly17 : Exemple de mutants drosophiles.
- Récepteur ligand d’origine maternelle.
Axe dorso ventral d’origine maternelle qui dépend d’un ligand en région ventrale et d’un
récepteur en dorsale.
Si on perd l’un des deux (ligand ou récepteur) on perd la formation des axes.
- Axe droite gauche : 3 finalités
- Sens de rotation : cœur intestin
- Maintenance / dégénérescence : rate
- Symétrisation : poumon
- Mécanismes : Expression différentielle des gènes.
L’asymétrie positionne le produit d’expression de certains gènes.
Mécanismes intrinsèques : c’est l’embryon qui positionne le produit d’expression des gènes en
intégrant des infos reçues par sa mère.
Extrinsèque : à l’extérieur de l’embryon par la mère.
Si on change l’info et que c’est intrinsèque, l’embryon se repositionne, mais si c’est extrinsèque
l’info antéro postérieur postérieur est modifiée.
- La gastrulation : voir poly
- Evolution des feuillets embryonnaires chez les vertébrés : voir poly
Lignée
germinale
♀
Ovaire
Soma
♂
Spermatozoïde
Corps
- La blastula : Comporte plusieurs stades
La blastula est plus segmentée qu’une morula. On voit se former les futures blastocoeles dans
les morulas. Ce sont des cavités.
Définition : voir poly
On aura du tissu ectodermique de l’épiderme.
On a une région de contact entre pôle A et V → induction du mésoderme.
- La gastrulation :
1er signe : le blastopore → retrait des cellules en partie végétatif. En général, c’est au point de
contact « pôle A – végétatif » sur l’axe dorso-ventral.
Un système de réseau de protéines va commander la forme de la cellule et on passe d’une
forme sphérique à une forme ovoïde à la fin des mouvements cellulaires.
- Expérience de speman – mangold → modifications embryonnaires.
Ils placent une région du blastospore d’un embryon 1 à l’opposé de la région du blastopore d’un
embryon 2. On constate que les cellules de l’embryon 1 ont été capables de conserver son info
et influencer les cellules de l’embryon 2 pour faire un axe antéropostérieur.
L’embryon va présenter différents territoires → différentes fonctions et obtention de différents
tissus (ectoderme, mésoderme, endoderme)
Certains tissus par le biais des mouvements cellulaires vont se retrouver totalement entourés
par les autres.
- L’épibolie
Le blastopore va rentrer dans l’embryon et celui-ci va être totalement recouvert de parties
ectodermiques. Les cellules cubiques vont s’allonger.
- Intercalations : radiales et latérales. voir poly
- Involutions – Invaginations : au niveau du blastopore.
En changeant de forme les cellules du mésoderme et de l’ectoderme entraînent l’invagination
des cellules de l’endoderme. De même, les cellules du mésoderme vont se retrouver entre
l’ectoderme et l’endoderme.
- Migration : importance de la matrice extracellulaire.
Expérience : on retourne une partie de la cavité → pas d’appui, aucun mouvement de gastrula.
[…]
Description de la morphogenèse de l’œil / « Territoires présomptifs »
→ marquage de l’embryon pour détecter des territoires en périphérie.
L’invagination, évagination
Evagination : diencéphale / mésencéphale
Induction de la formation de l’œil / la rétine
Division du tube neurale et formation de territoires.
Certains feuillets vont influencer la mise en place de certaines structures. Mésoderme joue un
rôle d’induction dans la partie préchordale. Avec un marquage fluorescent on constate que la
partie nerveuse de l’œil est en deux parties et symétriques (vésicules optiques).
Influence négative du gène qui va alors
générer deux nouveaux territoires qui
mèneront à deux vésicules optiques
qui de développeront par la suite.
Gène précoce.
Le cristallin Voir poly
Quand on fait l’ablation de la vésicule optique on perd les modifications observées au
niveau de l’ectoderme.
Si on greffe la vésicule optique sur le tronc il n’y a pas de modifications → pas d’induction
de cristallin.
COMMUNICATION
INDUCTION
Compétence : localisation, temps
Si on déplace la vésicule et qu’il n’y a pas induction de cristallin, les cellules ne sont pas
compétentes.
INDUCTION :
SIGNAL → RECEPTEUR → REPONSE
Contact direct ou communication à distance ?
On dispose un filtre entre le cristallin et les autres cellules et on constate qu’il faut que les
cellules ectodermiques et la vésicule optique soient à proximité mais pas forcément en
contact.
Bmp4 influence la formation de la vésicule optique. cf poly.
→ induction d’invagination et de formation du cristallin.
Gène plus tardif :
Gène plus tardif → Pax6 : mise en place de l’œil. schéma 1
- Vésicule optique sans PAX6
Ectoderme normal
Induction du cristallin. schéma 2
La vésicule sans PAX6 est capable d’envoyer un signal et l’ectoderme le reçoit.
- Vésicule optique normale
Ectoderme sans PAX6
Pas de cristallin
- Vésicule sans PAX6
Ectoderme sans PAX6
Pas de cristallin
Pax6 est un facteur de transcription. La protéine vient se plaquer contre l’ADN et va
modifier les gènes.
Les cristallines contenues sur Pax6 vont permettre au cristallin d’être transparent grâce à
leur propriétés.
Différenciation de l’œil / la rétine (cf poly)
S’il n’y a pas de cristallin, il n’y a pas de différenciation de la rétine.
- Le cristallin : division de l’épithélium intérieur.
- La cornée : contient des fibres de collagène très organisées. Ce sont les signaux
envoyés par le cristallin qui organisent la cornée.
Description de la morphogenèse de l’œil / disques imaginaux.
Disques Imaginaux : dans le corps de la larve et auront leur fonction dans la mouche
adulte.
- Disque de l’œil et de l’antenne. (cf poly).
Quand on dissèque le disque on voit une différence morphologique. On a un sillon :
Les cellules sont sur un pied d’égalité (cellules morphogènes) puis elles vont se diviser.
Elles vont se spécifier très rapidement et influencer les cellules qui l’entourent.
8 → élément moteur. Les cellules sont disposées ponctuellement pour influencer les
cellules qui les bordent.
- Mécanismes (cf poly).
Influence d’inhibition latérale.
- Gène clé – évolution (cf poly)
Gène eyeless en relation avec Pax6 : familiarité moléculaire.