Introduction à la Biologie du Developpement.

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1 Introduction à la Biologie du Developpement. Le Modèle souris permet de faire des corrélations avec l être humain pb 10 à 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.

2 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.

3 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

4 - Evolution des feuillets embryonnaires chez les vertébrés : voir poly Lignée germinale Soma Ovaire 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 : 1 er 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. [ ]

5 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

6 - 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.