Sujet : Le contrôle génétique de l`induction, de la structuration et du

DEV.09.08
SESSION 2009
___________
Filière BCPST-Véto
BIOLOGIE
Epreuve A (partielle)
Durée : 1h30 heures
_____________
Sujet : Le contrôle génétique de l’induction, de la structuration
et du devenir du mésoderme au cours du développement des
Vertébrés à partir de quelques exemples.
Vu le temps limité, il est seulement demandé :
- Une introduction et une conclusion entièrement rédigées
- Un plan détaillé : grandes parties I, II…, sous-parties A, B… et si nécessaire 1, 2 …
-Une transition entre les grandes parties
- Quelques mots / idées clés bien choisis dans chaque sous-partie
- 6 illustrations maximum intégrées au plan, soigneusement annotées et titrées
____________

CORRECTION DU SUJET DE BIO.
EPREUVE A PARTIELLE
Soin, orthographe
Int
roduction
: amener le sujet/ Différents stades du développement notamment gastrula où se
met en place le mésoderme entre ecto et endoderme. Ces feuillets se régionalisent puis
l’organogenèse permet la mise en place d’organes intégrés dans différents appareils comme
squelette et muscles d’origine mésodermique pour l’appareil locomoteur chez les vertébrés
Poser, limiter, expliciter le sujet/ Ces évènements à l’origine du plan d’organisation des
Vertébrés sont déterminés génétiquement. Une expression différentielle de gènes peut en effet
être mise en évidence expérimentalement (sondes d’ADNc) dont les produits d’expression vont
exercer un contrôle sur le développement. On se limitera ici au mésoderme
Présenter la problématique et le plan/Le contrôle sera abordé selon l’enchainement des
évènements (inductions sur cellules compétentes => déterminées) à l’origine de sa mise en
place du feuillet mesodermique puis de son devenir au niveau somitique puis musculaire
I- Contrôle génétique de l’induction et de la structuration du mésoderme
A- Les signaux inducteurs du mésoderme agissant sur l’expression génétique
Rotation de symétrisation (ARNm maternels ; FGFventralisants ; Niewkoop TGFβ (Activine
vg1), β caténine dorsalisants =>gène siamois=> cascade d’activations géniques SCHEMA
B- Les signaux antagonistes régionalisant dorso-ventralement le mésoderme
chordin ; noggin ; frizbee ; brachyury ; goosecoïd => facteur de transcription dorsalisants
BMP4 et Wnt8 ventralisants SCHEMA inhibition par interactions protéines stéréospécifiques
C- La circulation et l’action des molécules inductrices
Ex : BMP4 Sécrétion in MEC=>récept mb cell. compétente /transduction => activation
/répression géniques Ex : Xwnt protéines membranaires => contact intercellulaire nécessaire
Transition : Après l’induction, le mésoderme se met en place à la gastrulation et à la
neurulation il se structure et en particulier les somites se positionnent latéro-dorsalement.
II- Contrôle génétique de la régionalisation des somites : L’action des gènes homéotiques
A- Approche expérimentale du rôle des gènes HOX: La technique du Knock-Out
Gènes « architectes » à homéoboîte => facteurs de transcription (homéodomaine = fixation sur
ADN) ; Hox A, B, C, D sur 4 chr différents, gène paralogues + synergie possible, interactions
entre gènes (inhibition) SCHEMA
B- L’organisation fonctionnelle des gènes HOX : détermination antéropostérieure
Colinéarité ordre d’expression dans l’espace, le temps selon position 3’5’ brin sens ; Effet
inhibiteur d’un gène sur l’expression de gènes plus antérieurs, info. de position SCHEMA
C- Gènes HOX et PAX et régionalisation somitique
Gradient antéro-postérieur d’acide rétinoïque et expression des gènes HOX
Expression des gènes PAX selon axe dorso-ventral pax 3=> myotome ; pax 1 =>sclérotome
+ signaux dorsalisants BMP4, Wnt et ventralisants Sonic hedgehog SCHEMA
Transition : Lors de l’organogenèse, détermination et différenciation cellulaire sont également
déterminées génétiquement. La musculature a une origine mésodermique
III- Contrôle génétique de la différenciation de la cell. muscul. squelettique (myogenèse)
A- Une cascade inductrice en 2 étapes :
1°) xxx inducteurs MyoD et Myf5 facteurs de transcription
2°) Différenciation Myogénine et MRF4 contrôle de gènes spécifiques (actine…) SCHEMA
B- Importance des protéines régulatrices du cycle cellulaire
Multiplication puis différenciation => cellule hautement différenciée ;
Protéine rétinoblastoma P ou déPhosphorylée f(cycline dépendant kinases)
Conclusion
: Synthèse des grandes idées : Diversité des gènes du développement codant pour
des protéines inductrices, régulatrices de polarité, régulatrices homéotiques ou des protéines
spécifiques de tissus et d’organes.
Effet précoce du cytoplasme ovocytaire sur l’expression des gènes, cascade d’activations de
gènes => inductions (tissu inducteur et tissu « compétent » état transitoire et évolutif)
polarisations déterminations et différenciations aboutissant au plan d’organisation du vertébré
Ouverture judicieuse : Le système circulatoire étant fonctionnel, le développement sera
également sous contrôle hormonal (hormone de croissance => os long ; hormones thyroïdiennes
=> métamorphose des amphibiens)