1 L`ovogenèse et la mise en place du plan d`organisation

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L’ovogenèse et la mise en place du plan d’
d’organisation
La morphologie ovarienne
Les synthèses d’
d’ARN
Interactions ovocyte-cellules nourricières
Interactions ovocyte-cellules folliculaires
Acquisition de la polarité dorsoventrale
Acquisition de la polarité antéro-postérieure
Les centres organisateurs terminaux
1-Etablissement des gradients
antéropostérieurs
2-Premières transcriptions zygotiques.
Les gènes Gap segmentent l’embryon
en larges anneaux.
3-Les gènes Pair-Rule divisent l’embryon
en une série de 7 bandes annulaires
Séparées par des interbandes.
4-Les gènes de polarité segmentaire
définissent les 14 segments de la
Drosophile
5-Les gènes homéotiques déterminent
L’identité de chaque segment.
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Au cours du clivage syncitial, les ARNm de Bicoid et Nanos sont traduits en
protéine. Leur domaine d’expression affecte la forme d’un gradient décroissant
depuis les pôles vers le centre de l’embryon.
Les gradients bicoid et nanos régulent l’expression des messages
Hunchback et Caudal . La polarité antéropostérieure est ainsi régulée
par 4 gradients agissant en synergie deux par deux.
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La mutation perte de fonction de Bicoid et sa restauration
par injection de cytoplasme.
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La mutation perte de fonction de Bicoid provoque la postériorisation
de la région antérieure.
Le phénotype obtenu est un embryon double postériorisé en miroir.
La mutation perte de fonction de Bicoid et sa restauration
par injection de cytoplasme.
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Phénotype sauvage
Phénotype restauré
Injections d’ARNm de Bicoid
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Modèle de régulation zygotique de Hunchback et Caudal
Hunchback
Caudal
Ainsi sont définis les centres organisateurs
antérieur et postérieur
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L’ovogenèse et la mise en place du plan d’
d’organisation
La morphologie ovarienne
Les synthèses d’
d’ARN
Interactions ovocyte-cellules nourricières
Interactions ovocyte-cellules folliculaires
Acquisition de la polarité dorsoventrale
Acquisition de la polarité antéro-postérieure
Les centres organisateurs terminaux
En plus des gradients morphogènes antérieur et postérieur,
un troisième groupe de gènes est impliqué dans la formation
des extrémités que sont l’acron (antérieur) et le telson (postérieur).
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Aux deux extrémités de l’embryon
Torso génère une cascade de kinases
qui inactive la protéine groucho, un inhibiteur
de la transcription de Huckbein et Tailless,
deux gènes GAP impliqués dans la spécification
des pôles an térieur et postérieur.
Bicoid impose la détermination en acron dans
la région antérieure en régulant négativement
Huckbein et Teilless.
En résumé :
L’axe antéropostérieur de l’œuf de drosophile est spécifié par trois
catégories de gènes.
Les gènes qui définissent l’organisateur antérieur
Les gènes qui définissent l’organisateur postérieur
Les gènes qui définissent les extrémités antérieure et postérieure
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Les gènes de segmentation
Les gènes GAP
Les gènes pair-rule
Pair-rule primaires
Pair-rule secondaires
Les gènes de polarité segmentaire
Cette cascade d’expression gènique va avoir pour résultat
de fractionner progressivement le corps embryonnaire en
segments de plus en plus précis.
Une quinzaine de gènes GAP ont été répertoriés.
Leurs domaines d’expression affecte la forme de larges bandes transversales.
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Première étape de la régulation des gènes GAP
L’expression de Hunchback
zygotique est régulée par les
gradients morphogènes d’origine
maternels.
Puis il est à l’origine d’une
cascade de régulations des
autres gènes GAP au cours
de la période de clivage.
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La première étape régulatrice des gènes GAP est donc soumise
à l’expression de Hunchback et caudal.
Antérieur
Hunchback
Postérieur
Caudal
Deuxième étape de la régulation des gènes GAP
L’expression de chacun de ces gènes est maintenue par des
interactions entre leurs propres produits.
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Des mutations perte de fonction pour Knirps et Hunchback provoquent
L’extension antérieure et postérieure de Krüppel.
Inversement, dans le cas où Krüppel ne s’exprime pas,
le domaine d’expression de Hunchback s’étend vers le centre de l’embryon
En prenant la place de celui de Krüppel.
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La céphalogenèse
Les trois gènes Orthodenticle
(Otd), empty-spiracle (Ems) et
Buttonhead (Bth) se répartissent
au niveau des segments
céphaliques.
La combinatoire des gènes
Orthodenticle, Empty-spiracle
et Buttonhead conditionne la
formation des segments
antérieur (antenne et œil)
intermédiaire (labre et clypeus)
postérieur (labial) de la tête.
1-La formation de l’œil nécessite
L’expression de Otd et Ems
2-La formation de l’antenne
requiert l’expression de Otd,
Ems et Bth
3-Le segment intermédiaire
dépend de l’expression de Ems
et Bth.
4-La mandibule dépend de
l’expression de Bth.
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L’ensemble de ces trois gènes forme une combinatoire qui
Renseigne chaque cellule sur son positionnement spatial
Lors de la céphalogenèse.
Les gènes de segmentation
Les gènes GAP
Les gènes pair-rule
Pair-rule primaires
Pair-rule secondaires
Les gènes de polarité segmentaire
Cette cascade d’expression gènique va avoir pour résultat
de fractionner progressivement le corps embryonnaire en
segments de plus en plus précis.
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C’est avec l’expression des gènes pair-rule que le corps commence
à se segmenter. Leurs domaines d’expression forment des anneaux
séparés régulièrement par des zones de non expression le long de
l’axe antéropostérieur.
L’ensemble forme un phénotype zébré de 7 bandes séparées
par 6 interbandes.
L’embryon est au stade de la périblastule. C’est à ce moment que sont
spécifiés les parasegments, divisions provisoires à partir desquelles seront
constitués les segments définitifs.
Les gènes pair-rule se divisent en deux catégories :
1-les gènes pair-rule primaires régulés par les gènes GAP.
par ex : Hairy, Even-skipped, Runt.
2-les gènes pair-rule secondaires régulés
en partie par les gènes pair-rule primaires :
Fushi-tarazu, Odd-paired, Sloppy-paired, Paired.
Chacun des gènes pair-rule s’exprime selon un domaine différent.
L’ensemble de ces domaines recouvre la région troncale de l’embryon.
La figure ci-dessous montre les domaines d’expression de trois gènes
pair-rule Even-skipped, Hairy et Runt
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Les premières expressions des gènes pair-rule
apparaissent vers le 11è-12è cycle, de manière
diffuse puis se restreignent entre le 12è et 14è cycle
au patron d’expression à 7 bandes.
Par ex : Even-skipped
Il en va de même pour les gènes pair-rule secondair.
Par ex : Fushi-tarazu
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Lorsque Fish-hook est muté, le patron d’expression d’Even-skipped
est modifié au niveau du groupe des trois bandes 4-5-6.
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Les gènes de segmentation
Les gènes GAP
Les gènes pair-rule
Pair-rule primaires
Pair-rule secondaires
Les gènes de polarité segmentaire
Cette cascade d’expression gènique va avoir pour résultat
de fractionner progressivement le corps embryonnaire en
segments de plus en plus précis.
Le patron d’expression de Ftz est régulé
au cours du clivage par des interactions
avec les gènes pair-rule primaire.
ici, il s’agit de Eve.
On note que le patron d’expression d’Eve alterne
avec celui de Ftz.
Ftz
Eve
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Régulation entre les gènes pair-rule
primaires et secondaires.
1-Runt active Ftz et inhibe Eve.
2-Eve inhibe Odd-s.
3-Ftz active Odd-s et Prd.
4-Ftz s’active par feed back +.
5-Odd-s inhibe Eve.
Les patrons Eve et Ftz
sont donc alternés
La perte de fonction de Hairy, Eve ou Runt retenti sur
L’expression de Ftz.
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En conclusion, les domaines d’expression alternés d’Even-skipped
et Fushi-tarazu forment un canevas de 14 bandes qui défini les
parasegments. C’est au sein de ce canevas que les gènes de
polarité segmentaire vont fixer définitement les limites des
segments de la larve puis de l’adulte.
Les gènes de segmentation
Les gènes GAP
Les gènes pair-rule
Pair-rule primaires
Pair-rule secondaires
Les gènes de polarité segmentaire
Cette cascade d’expression gènique va avoir pour résultat
de fractionner progressivement le corps embryonnaire en
segments de plus en plus précis.
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Les gènes de polarité segmentaire déterminent la polarité antéro-postérieure
de chaque segment
Trois gènes principaux sont impliqués :
-Engrailed
-Wingless
-Hedghog
Ils s’expriment dès la fin du clivage,
pendant la gastrulation.
Par ex. : Engrailed
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Engrailed est activé par Eve et Ftz
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La boucle de régulation
En/Wng
Les cellules qui expriment En
secrètent Hh qui maintien
l’expression de Wng dans les
cellules adjacentes.
En retour, les cellules qui
secrètent Wng maintiennent
L’expression de En et Hh dans
les cellules voisines.
De plus, En, par feed back +
entretien sa propre transcription.
Wng
En
Les protéines Wing et Hh diffusent
à l’opposé l’une de l’autre et créent
chacunes un gradient décroissant
vers le centre du parasegment.
Ces gradients imposent une identité
antéropostérieure aux cellules
du parasegment qui se traduit par
des structures morphologiques
différentes de la cuticule larvaire.
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La mutation perte de
fonction de Wng
entraîne de facto
l’interruption de la
boucle de régulation.
En et Hh ne s’expriment
plus et la polarité
segmentaire, perdue se
manifeste par un patron
cuticulaire fortement
perturbé.
Les gènes homéotiques
Définition
L’homéodomaine
Mutations homéotiques
Le complexe HOM-C
Régulation
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FIN
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