Première partie

Première partie
Le développement de l’embryon d’amphibien
Objectif : comprendre comment se met en place le
plan d’organisation primaire d’un vertébré
Coupe transversale montrant le plan d’organisation d’un embryon de vertébré
Tube neural
somite
chorde
Pièce intermédiaire
épiderme
Lames latérales
endoderme
Ilôts sanguins
Organisation en 3 feuillets
embryonnaires concentriques
Devenir des feuillets
Endoderme : composantes épithéliales des appareils digestifs et respiratoires
et de leurs glandes annexes
Mésoderme : chorde (structure transitoire)
somites
vertèbres, derme, muscles striés squelettiques
pièce intermédiaire
systèmes urinaires et génital
lames latérales
systéme vasculaire, cœur
cellules sanguines
Ectoderme : Epiderme
systéme nerveux central
crêtes neurales
système nerveux périphérique, cartilage de la face, cellules
pigmentaires etc…
Chapitre 1
La cellule fécondable
Ovogenèse : ensemble des
processus qui conduisent à la
formation du gamète femelle
-Meïose
-Accumulation de réserves
- Enveloppes
1/ son origine
La vitellogenèse
Accumulation de matériel dans l’ovocyte :
Source d’énergie, d’organites, enzymes, précurseurs de la synthèse d’ARN, ADN et
protéines, protéines de structure etc….
Molécules « informatives »
Origine : endogène et exogène
Accumulation du vitellus : composition, origine et répartition
Transcription ovocytaires :
au niveau des organisateurs nucleolaires
au niveau des chromosomes en écouvillons
Tache de maturation
1/ une cellule spécialisée et polarisée
La cellule fécondable est un ovocyte II
2) la distribution des réserves est hétérogène
Ovocyte II
Cellule
fécondable
Hémisphère
animal
2) la distribution des réserves est hétérogène
Ovocyte II
Cellule
fécondable
Hémisphère
végétatif
Vg1, VegT, Xwnt
(Dsh)
l’ovocyte : symétrie axiale
Pôle animal
• Cellule polarisée
noyau
vitellus
Pôle végétatif
• L’asymétrie de l’ovocyte
est matérialisée par l’axe
pôle animal(PA)-pôle
végétatif (PV)
Les axes du corps
Symétrie bilatérale
dos
droite
antérieur
( tête )
postérieur
( queue )
ventre
gauche
Les axes antéro-postérieur et dorso-ventral sont perpendiculaires
entre eux et contenus dans le plan de symétrie bilatérale
Chapitre 2
La mise en place des axes de
l’embryon: une conséquence de la
fécondation
Les principales étapes de la fécondation
Interaction entre le spz et l’enveloppe vitelline
Récepteurs spécifiques
Exocytose des granules corticaux et libération de
leur contenu
Modification de la composition de l’enveloppe vitelline
qui se transforme membrane de fécondation (chorion)
Entrée d’eau et formation de l’espace périvitellin
Barrière à la polyspermie
L’entrée du spermatozoïde rompt
la symétrie axiale
Des expériences permettent de prouver qu’il
existe une relation entre la rotation corticale et
la mise en place de l’axe dorso-ventral
1. Corrélation
Microtubules et rotation corticale
•
•
Un réseau de microtubules
orientés se met en place
dans l’hémisphère végétatif
entre le cytoplasme cortical et
le cytoplasme profond
Le centrosome spermatique
est le centre organisateur de
ces microtubules, c’est là que
se situe leur extrémité
« moins »
Y a-t-il une relation entre la
rotation corticale et le réseau
de microtubules?
2- blocage de la rotation corticale
•
•
Un traitement des oeufs aux UV ou au nocodazole désorganise le
réseau de microtubules
La rotation est bloquée, l’embryon est ventralisé; les effets dépendent
de la dose
Conclusions:(1) les microtubules sont nécessaires à la rotation corticale
(2) la rotation est requise pour la formation des structures
dorsales de l’embryon
Embryon ventralisé: pas de gastrulation,
pas de tissus dorsaux
3-sauvetage
Pas d’inclinaison
•L’inclinaison sauve les œufs traités
aux UV et supplée à la rotation
corticale
•Le cytoplasme profond de
l’hémisphère végétatif est plus lourd
que celui de l’hémisphère animal,
l’inclinaison de l’œuf le fait glisser
vers le bas. Le cortex reste en
place. Ce déplacement mime la
rotation corticale.
Inclinaison à 90° pendant 30 min
La combinaison des trois types
d’expériences vérifie l’hypothèse
• Corrélation: oui
• Blocage: oui
• Sauvetage: oui
La rotation corticale met en place l’axe dorso-ventral
Le cytoplasme dorsal a une activité dorsalisante
Notion de déterminants dorsaux
Le transfert du
cytoplasme dorsal
spécifie une
nouvelle face
dorsale
En absence de
cytoplasme dorsal,
l’embryon est
ventralisé
Localisation des déterminants dorsaux
Le déplacement du cytoplasme cortical est lié
au réseau de microtubules
L’activité dorsalisante est tout d’abord localisée dans la
région végétative, puis relocalisée dorsalement après la
rotation corticale
Le centre dorsalisant: le centre de Nieuwkoop
Donneur (stade 32 cellules)
Receveur (stade 32 cellules)
Pôle animal
Pôle animal
Pôle végétatif
centre de
Nieuwkoop
L’embryon se développe normalement
centre de
Pôle végétatif Nieuwkoop
de l’hôte
Embryon double
Le centre de Nieuwkoop
provoque la spécification
d’une nouvelle face dorsale
chez l’embryon receveur
Le centre de Nieuwkoop
•Il correspond aux blastomères
végétatifs dorsaux
Pôle animal
•Son activité est dorsalisante
Pôle végétatif
centre de
Nieuwkoop
•Son rôle majeur est d’induire les
cellules de la zone marginale
dorsale en mésoderme qui sera le
centre organisateur de Spemann
La nature moléculaire des
déterminants dorsaux ??
Recherche de gènes impliqués dans la mise en place de l ’axe dorso-ventral :
stratégie de criblage fonctionnel
Le test :
Gain de fonction
Induction d’un axe secondaire par expression ectopique de Wnt-8
PA
ARNm
Wnt-8
PV
Injection ventro-végétative
au stade 4 cellules
APC
Cong et al., 2004
Le lithium provoque la dorsalisation
hyperdorsalisation
embryon normal
traitement au Lithium
sauvetage après
traitement aux UV
•Le lithium inhibe GSK-3, il permet ainsi le maintien de la β-caténine dans toutes les cellules
•Ceci provoque une dorsalisation de l’embryon
La β-caténine et l’activité dorsalisante
•
Corrélation: la protéine β-caténine est concentrée dans la région dorsale
•
Surexpression ectopique: l’injection d’un ARNm β-caténine dans un
blastomère végétatif ventral provoque la formation d’un deuxième axe
•
Inhibition: l’injection d’un ARN β-caténine antisens provoque la ventralisation
La β-caténine est nécessaire et suffisante à la dorsalisation
Injection de l’ARNm β-caténine dans un
Embryon double avec une duplication
blastomère végétatif V au stade 32 cellules
de l’axe dorso ventral
Inactivation des ARNm maternels
Pourquoi la β-caténine est-elle concentrée dans la région dorsale?
Si on bloque la rotation corticale, pas d’accumulation de β-caténine dans
la région dorsale
Hypothèse 1: la β-caténine est transportée depuis le PV vers la future
région dorsale par le mouvement du cortex
Peu probable car du cytoplasme végétatif cortical prélevé sur un
embryon déficient en β-caténine est capable d’induire un axe ectopique
lorsqu’il est transplanté dans un embryon normal
D’où
Hypothèse 2 : le facteur transporté par la rotation du cortex n’est pas la
β-caténine mais un facteur capable de la stabiliser dans la future
région dorsale
En amont de la β-caténine ?
Hybridation in situ XWnt11
Ovocyte. stage V-VI
Les cibles de la ß-caténine
En résumé
•
•
•
•
La polarité de l’ovocyte PA/PV n’est pas représentative des futurs axes
de l’embryon
La mise en place de l’axe dorso-ventral est la conséquence de la
rotation corticale
La rotation corticale entraîne une restructuration moléculaire du
cytoplasme, dont la conséquence est la formation du centre de
Nieuwkoop qui correspond aux cellules végétatives dorsales
La β-caténine est stabilisée du côté dorsal par l’inhibition régionalisée
de GSK 3
Cancer du côlon et signalisation Wnt
Côlon d’un patient atteint de
polypose adénomateuse
familiale colique
comparé à
un colon normal
Coupes transversales montrant les stades
du développement d’un cancer typique du côlon
Séquence typique des modifications génétiques suggérées comme
étant sous-jacentes au développement d’un carcinome colorectal
Implication de la voie Wnt dans les processus oncogéniques
Stratégies thérapeutiques
Empêcher l’interaction entre la β-caténine et les TCF
Effet des composés sur l’effet de
duplication d’axe induit par la β-caténine