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 Introduction : 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)