Première partie. Le développement de l embryon d amphibien

Transcription

1 Première partie Le développement de l embryon d amphibien Objectif : comprendre comment se met en place le plan d organisation primaire d un vertébré

2 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

3 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

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5 Chapitre 1 La cellule fécondable

6 Ovogenèse : ensemble des processus qui conduisent à la formation du gamète femelle 1/ son origine -Meïose -Accumulation de réserves - Enveloppes

7 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

8 Transcription ovocytaires : au niveau des organisateurs nucleolaires au niveau des chromosomes en écouvillons

9 Tache de maturation

10 1/ une cellule spécialisée et polarisée La cellule fécondable est un ovocyte II

11 2) la distribution des réserves est hétérogène Ovocyte II Cellule fécondable Hémisphère animal

12 2) la distribution des réserves est hétérogène Ovocyte II Cellule fécondable Hémisphère végétatif Vg1, VegT, Xwnt (Dsh)

13 l ovocyte : symétrie axiale noyau Pôle animal Cellule polarisée vitellus L asymétrie de l ovocyte est matérialisée par l axe pôle animal(pa)-pôle végétatif (PV) Pôle végétatif

14 Les axes du corps Symétrie bilatérale droite dos 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

15 Chapitre 2 La mise en place des axes de l embryon: une conséquence de la fécondation

16 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

17 L entrée du spermatozoïde rompt la symétrie axiale

18 Des expériences permettent de prouver qu il existe une relation entre la rotation corticale et la mise en place de l axe dorso-ventral

19 1. Corrélation

20 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?

21 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

22 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

23 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

24 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

25 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

26 Le centre dorsalisant: le centre de Nieuwkoop Donneur (stade 32 cellules) Pôle animal Receveur (stade 32 cellules) Pôle animal centre de Pôle végétatif Nieuwkoop Pôle végétatif centre de Nieuwkoop de l hôte Le centre de Nieuwkoop provoque la spécification d une nouvelle face dorsale chez l embryon receveur L embryon se développe normalement Embryon double

27 Le centre de Nieuwkoop Pôle animal Il correspond aux blastomères végétatifs dorsaux Pôle végétatif centre de Nieuwkoop Son activité est dorsalisante Son rôle majeur est d induire les cellules de la zone marginale dorsale en mésoderme qui sera le centre organisateur de Spemann

28 La nature moléculaire des déterminants dorsaux??

29 Recherche de gènes impliqués dans la mise en place de l axe dorso-ventral : stratégie de criblage fonctionnel Le test :

30 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

31 APC Cong et al., 2004

32 Le lithium provoque la dorsalisation hyperdorsalisation traitement au Lithium sauvetage après traitement aux UV embryon normal 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

33 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 blastomère végétatif V au stade 32 cellules Embryon double avec une duplication de l axe dorso ventral

34 Inactivation des ARNm maternels

35 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

36 En amont de la β-caténine? Hybridation in situ XWnt11 Ovocyte. stage V-VI

37 Les cibles de la ß-caténine

38 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

39 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

40 Stratégies thérapeutiques Implication de la voie Wnt dans les processus oncogéniques 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