De l œuf cylindre à la mise en place du système nerveux. L endoderme viscéral antérieur est un organisateur

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1 De l œuf cylindre à la mise en place du système nerveux Aspects anatomiques Aspects cellulaires L endoderme viscéral antérieur est un organisateur Le nœud est un organisateur La mise en place du cerveau antérieur et moyen La mise en place du cerveau postérieur La mise en place dorso-ventrale de la moelle épinière

2 1 - Aspects anatomiques et cellulaires

5 Aspects cellulaires Le tube neural des vertébrés se forme à partir de deux tubes qui se mettent en place indépendamment. Région antérieur : neurulation primaire Région postérieure : neurulation secondaire

6 Aspects cellulaires Neurulation primaire

7 Aspects cellulaires Neurulation secondaire Formation du tube neural, dans la région du second segment sacral par un processus de neurulation secondaire. Le mésoderme envahit cette région, se condense (l éminence caudal). Une cavité se creuse, s accroît. Puis fusion avec le TN à la sixième semaine.

9 1 - Aspects anatomiques et cellulaires Mésencéphale Rhombencéphale. Bourrelets neuraux non fusionnés Région de la ligne primitive Vue dorsale. Gestation:. 8 jours Homme: 22 jours. Progression de la fusion

10 1 - Aspects anatomiques et cellulaires Région antérieure: Cerveau Fusion Région postérieure: Moelle épinière Vue dorso-latérale Gestation: 8 jours Homme: 22 jours

11 1 - Aspects anatomiques et cellulaires Cerveau antérieur Région antérieure: Cerveau Trois vésicules moyen postérieur Gestation: 10 jours Prosencéphale Mésencéphale Rhombencéphale

12 1 - Aspects anatomiques et cellulaires Région antérieure: Cerveau Prosencéphale Télencéphale Diencéphale

13 1 - Aspects anatomiques et cellulaires Région antérieure: Cerveau Télencéphale Souris 8 jours Le renflement le plus rostral, le télencéphale, bourgeonne dans sa partie antérieure. Les deux vésicules télencéphaliques prendront rapidement de l ampleur pour former les deux hémisphères cérébraux, en s agrandissant d abord postérieurement au-dessus du diencéphale, puis sur ses côtés.

14 1 - Aspects anatomiques et cellulaires Région antérieure: Cerveau Mésencéphale Rhombencéphale se subdivise en Métencéphale Myélencéphale Gestation: 10 jours Homme : 5 semaines

15 Région antérieure: Cerveau Métencéphale Cervelet Pont Myélencéphale Région basale Région alaire Gestation: 11 jours Homme: 6 semaines

16 1 - Aspects anatomiques et cellulaires Région antérieure: Cerveau A 9 jours de gestation chez la souris Et 25 jours chez l homme, le neuropore antérieur se ferme.

17 1 - Aspects anatomiques et cellulaires Région antérieure: Cerveau

18 Aspects anatomiques Région postérieure: Moelle épinière Le neuropore postérieur se ferme deux jours après le neuropore antérieur

19 1 - Aspects anatomiques et cellulaires Région antérieure: Cerveau

20 1 - Aspects anatomiques et cellulaires Région antérieure: cerveau Fusion Région postérieure: Moelle épinière Vue dorso-latérale Gestation: 8 jours Homme: 22 jours

21 1 - Aspects anatomiques et cellulaires Région postérieure: Moelle épinière Gestation: 8 jours Homme: 23 jours Epiderme TN

22 1 - Aspects anatomiques et cellulaires Région postérieure: Moelle épinière Les cellules du tube neural forment un épithélium pseudostatifié. Divisions des cellules

23 1 - Aspects anatomiques et cellulaires Région postérieure: Moelle épinière Les cellules du tube neural forment trois assises de cellules : une couche ventriculaire formée de cellules indifférenciées et proliférantes une couche de neurones différenciés qui formeront la substance grise une couche marginale qui contient les axones et les fibres nerveuses qui forment la substance blanche. La région dorsale du TN est appelée la plaque alaire et forme une région sensorielle. La région ventrale est appelée la plaque basale et forme la région motrice de la moelle épinière.

24 1 - Aspects anatomiques et cellulaires Région postérieure: Moelle épinière Gestation: 11 jours Les axones des neurones moteurs s étendent à partir de la plaque basale. Les cellules des ganglions dorsaux étendent des fibres dorsalement et ventralement. Guidance axonal

25 1 - Aspects anatomiques et cellulaires Les cellules des crêtes neurales Gestation: 8 jours Homme : 22 Days

26 1 - Aspects anatomiques et cellulaires Les cellules des crêtes neurales Les crêtes neurales donnent naissances à tous les Neurones dont le corps cellulaire est situé hors du SNC dans le système nerveux périphérique. Ce système est composé de nerfs, ganglions et de plexus

27 1 - Aspects anatomiques et cellulaires Les cellules des crêtes neurales Conversion épithélium-mésenchyme

28 1 - Aspects anatomiques et cellulaires Les cellules des crêtes neurales Gestation: 9 jours Homme: 28 jours Après la fusion des bourrelets neuraux, les cellules des crêtes neurales quittent la région dorsale du TN pour former les ganglions. Gestation: 11 jours

29 1 - Aspects anatomiques et cellulaires Les cellules des crêtes neurales céphaliques Dans la région céphalique, les cellules des Crêtes neurales quittent le TN avant la fusion des bourrelets neuraux antérieurs

31 Région postérieure: Moelle épinière Les cellules du tube neural forment trois assises de cellules : une couche ventriculaire formée de cellules indifférenciées et proliférantes une couche de neurones différenciés qui formeront la substance grise une couche marginale qui contient les axones et les fibres nerveuses qui forment la substance blanche. La région dorsale du TN est appelée la plaque alaire et forme une région sensorielle. La région ventrale est appelée la plaque basale et forme la région motrice de la moelle épinière.

32 Région postérieure: Moelle épinière Gestation: 11 jours Les axones des neurones moteurs s étendent à partir de la plaque basale. Les cellules des ganglions dorsaux étendent des fibres dorsalement et ventralement. Guidance axonal

33 Région postérieure: Moelle épinière Cette différenciation se fera de manière assez directe par l épaississement des parois du tube. Cela va progressivement diminuer le diamètre de la lumière du tube neural qui deviendra le minuscule canal spinal. En coupe transversale, on observe que les corps neuronaux se regroupent dans la partie centrale grise de la moelle (en forme de papillon) tandis que la zone périphérique blanche est formée de faisceaux d'axones.

34 la mise en place dorso-ventrale de la moelle épinière 3 types de cellules selon l axe dorso/ventral Région dorsale : neurones sensoriels (transmettent information vers SNC) Région moyenne : inter neurones Région ventrale : motoneurones (envoient des axones vers les muscles, synapses, contrôle du mouvement)

35 la mise en place dorso-ventrale de la moelle épinière Patron dorso/ventral?? Polarité est mise en place par des molécules diffusibles Chorde Plaque du plancher Plaque du toit

36 la mise en place dorso-ventrale de la moelle épinière a) données expérimentales Il existe un processus de signalisation ventrale. Il est progressivement transféré des tissus non-neuraux (la chorde) aux tissus neuraux (la plaque du plancher).

37 la mise en place dorso-ventrale de la moelle épinière a) données expérimentales Chorde : Shh?? mêmes expériences avec des billes et des cellules sécrétant Shh

38 la mise en place dorso-ventrale de la moelle épinière a) données expérimentales

39 la mise en place dorso-ventrale de la moelle épinière a) données expérimentales Du coté dorsale, l ablation de la plaque du toit provoque l absence des interneurones dorsaux b) données moléculaires Les différents types de neurones expriment différents types de génes

40 la mise en place dorso-ventrale de la moelle épinière b) données moléculaires transgenèse et recombinaison homologue Chordin -/-; noggin -/- Témoin chordin -/- noggin +/+ chordin -/- noggin -/- Fin de gestation : agnatie, cyclopie proboscis Synergie 12.5 jours Délétion des structures Antérieures : Cerveau antérieur Yeux Structures faciales Moelle épinière

41 la mise en place dorso-ventrale de la moelle épinière c) les signalisations

42 la mise en place dorso-ventrale de la moelle épinière c) les signalisations dorsalement Gradient morphogène

43 la mise en place dorso-ventrale de la moelle épinière c) les signalisations dorsalement Plaque du toit Gradient TGF béta Shh D1 neurones D2 neurones VO interneurones V1 interneurones V2 interneurones Neurones moteurs V3 neurones Plaque du plancher induction dorsale : BMP induisent les cellules de la plaque du toit signalisation TGFβ différenciation Pas bien connue combinatoire de signalisations TGFβ BMP4, 5 et 7, activine, dorsaline, Wnt

44 la mise en place dorso-ventrale de la moelle épinière c) les signalisations dorsalement les BMP famille des TGF béta Activité sérine/thréonine kinase le récepteur au TGFβ (Transforming growth factor β) Le récepteur au TGFβ est constitué de deux sous unités différentes RTGβ-II RTGβ-I

45 la mise en place dorso-ventrale de la moelle épinière c) les signalisations dorsalement les BMP famille des TGF béta TGFβ P RTGβ-II RTGβ-I Le TGFβ induit un rapprochement des chaînes réceptrices Phosphorylation et activation de l activité kinase de RTGβ-I Activation de l activité kinase de RTGβ-II

46 la mise en place dorso-ventrale de la moelle épinière c) les signalisations dorsalement les BMP famille des TGF béta P Smad2/3 P Smad2/3 Activation des facteurs de transcription et expression des gènes : Pax Hétéro dimérisation P Smad2/3 Smad4 Activation de la transcription P Smad2/3 Smad4 Translocation nucléaire P Smad2/3 Smad4 ++

47 la mise en place dorso-ventrale de la moelle épinière c) les signalisations ventralement Gradient morphogène induction ventrale : Shh issue de la chorde (AR?) induit les cellules de la plaque du plancher gradient de Shh différenciation. Forte concentration de shh induit les cellules du plancher Une concentration intermédiaire induit les motoneurones Une faible concentration produit la différenciation des interneurones ventraux.

48 la mise en place dorso-ventrale de la moelle épinière c) les signalisations ventralement Sonic hedgehog Autocatalytique Récepteur Patch Forme active liée au cholestérol

49 la mise en place dorso-ventrale de la moelle épinière c) les signalisations:

50 la mise en place dorso-ventrale de la moelle épinière b) les signalisations: Le gradient de Shh spécifie le tube neural ventral en Activant et en inhibant des gènes codant des facteurs de transcription

51 la mise en place dorso-ventrale de la moelle épinière d) les gènes Pax Les gènes Pax : homologues des gènes pair rule, homéodomaine et séquence paired-box Avec des sondes nucléotidiques 8-9 gènes chez les mammifères Production d une combinatoire de facteurs de transcription codés par les gènes pair-rule dans 7 bandes transversales le long de l axe antéro-postérieur. Even-skipped, fushi-tarazu sont exprimés de façon périodique et définissent les 14 futurs parasegments

52 la mise en place dorso-ventrale de la moelle épinière d) les gènes Pax

53 la mise en place dorso-ventrale de la moelle épinière d) les gènes Pax Pax 3 Syndrome de Waardenburg : ce syndrome est rare des anomalies de pigmentation : taches blanches cutanées, mèche de cheveux blancs ou blanchiment précoce de cheveux iris hétérochromiques ou très bleus dans la moitié des cas une surdité neurosensorielle bilatérale ou unilatérale à transmission soit autosomique récessive soit autosomique dominante

54 la mise en place dorso-ventrale de la moelle épinière d) les gènes Pax Pax 6 Homologue du gène eyeless de droso, homéogène de l'oeil. Chez la souris : small eye Homozygote : absence d œil, de structures nasales, réduction du télencéphale Hétérozygote : œil réduit iris affectée Dans l espèce humaine : Pax 6 sur chromosome 11 Homozygotes létaux : anophthalmie, hypoplasie nasale, SNC défectif Hétérozygotes : aniridie = absence totale ou partielle d'iris Elle est associée dans 20% des cas à un néphroblastome (tumeur de Wilms) Dans 15% des cas, il y a aussi des malformations uro-génitales, un retard mental.

55 la mise en place dorso-ventrale de la moelle épinière d) les gènes Pax Impliqués dans l'identité cellulaire le long de l'axe dorsoventral exprimés tout au long du tube neural expression définissent des compartiments selon l axe D V Par exemple, les gènes Pax 3 et Pax 7 marquent spécifiquement la région dorsale du tube et sont exclus de sa région ventrale.