Corrigé du DS n 9 10 0 I.- L'induction de cellules correspond à l'acquisition de leur détermination par l'intervention de signaux en provenance d'autres cellules qui sont les cellules inductrices. La détermination de cellules correspond à la perte de leur pluripotence. Une cellule déterminée, si elle est isolée, se différencie en fonction du type de structure à laquelle elle est destinée au sein de l'embryon. La différenciation d'une cellule est l'acquisition des ultra-structures et des fonctionnalités définitives qui la spécialise et lui permettent d'assurer un rôle particulier au sein de l'organisme; I.1.- Entre les deux stades, croissance du nombre de cellules qui vont évoluer en culture en se différenciant de 5% à 90%. =>Détermination des cellules. La zone marginale dorsale est déterminée pour donner essentiellement chorde et muscle = mésoderme dorsal, et un peu de mésenchyme et de cellules sanguines Zone marginale latérale, essentiellement mésenchyme et cellules sanguines = mésoderme ventral, et un peu de chorde et de muscle. Zone marginale ventrale,essentiellement mésenchyme et cellules sanguines = mésoderme ventral, et un tout petit peu de chorde et de muscle. =>Au stade 128 cellules, détermination du mésoderme en mésoderme dorsal et mésoderme ventral mais la détermination du mésoderme latéral n'est pas acquise. I.2.- Les blastomères végétatifs modifient la détermination des blastomères de la calotte animale qui devient mésodermique au lieu d'ectodermique (témoin) pour 80% d'entre-elles environ. Le blastomère végétatif dorsal 1 modifie le devenir de 82% des cellules de la calotte animale, les déterminant essentiellement en cellules mésodermiques de chorde et de muscle (pour 79%) (donc mésoderme dorsal) et un peu en cellules de mésenchyme et cellules sanguines (3%). Les autres blastomères végétatifs déterminent les cellules essentiellement en cellules de mésenchyme et cellules sanguines (80%) (m. ventral) et un peu en cellules de chorde et de muscle (pour qq%). =>Un signal inducteur en provenance des blastomères végétatifs détermine les cellules en cellules mésodermiques. Ce signal est dorsalisant en ce qui concerne les blastomères végétatifs dorsaux et ventralisant pour les blastomères latéraux et ventraux. I.3.- On constate qu'au stade de jeune gastrula les cellules de la zone marginale ventrale sont déterminées en cellules de mésenchyme et cellules sanguines (mésoderme ventral) alors que les cellules de la zone marginale dorsales sont déterminées en cellules de chorde et de muscle (mésoderme dorsal). Mises en contact avec les cellules de la zone marginale dorsale, les cellules de la zone marginale ventrale changent de détermination pour 40% d'entre-elles. Elles sont alors déterminées en cellules de pronephros pour 35% ( mésoderme latéral) et en cellules de chorde et de muscle pour 5%.(mésoderme dorsal). =>Un signal inducteur en provenance de la zone marginale dorsale est un signal qui détermine la formation d'un mésoderme latéral au niveau du mésoderme initialement ventral = signal permettant la régionalisation dorso-ventrale du mésoderme. I.4.- La zone végétative intervient de façon indispensable dans la formation du mésoderme (dorsal) par des signaux inducteurs dont on empêche l'intervention par des UV. L'implantation de blastomères de la zone végétative dorsale suffit à la formation d'un embryon complet. =>La zone végétative dorsale détermine donc les cellules situées au dessus dans la zone marginale à devenir des cellules mésodermiques dorsales. Le côté de cette implantation détermine le dos de l'embryon. =>La polarisation dorso ventrale du mésoderme dépend donc de la zone végétative dorsale Cette zone végétative donne ensuite la partie ventrale de l'archentéron médian, elle a donc une destinée purement endodermique. =>Ce sont donc des signaux moléculaires qui circulent en provenance de la zone végétative ventrale (et non des cellules). cellule oeuf stade blastula (coupe sagittale) stade jeune gastrula (vue latérale)
II.1.- En présence d'activine la calotte animale donne des tissus caractérisant le mésoderme ventral et que le FGF donne des tissus caractérisant le mésoderme dorsal au lieu de tissu épidermique chez le témoin. =>On peut en déduire que ces deux molécules sont des signaux inducteurs dans la détermination des cellules en cellules mésodermiques, l'activine en cellules du mésoderme ventral, le FGF en cellules du mésoderme dorsal. II.2.- Le marquage par l'uridine tritiée montre que la synthèse d'arnm = transcription se déroule avant la fécondation puis n'a plus lieu après jusqu'au stade de gastrula. Cependant, comme on ne trouve pas d'arnm d'activine dans l'ovocyte seul mais on en trouve dans les cellules folliculaires (ou l'association des deux). D'après l'étude des protéines, l'activine est détectée même dans les ovocytes non entourés de cellules folliculaires alors que ceux-ci ne contiennent pas d'arnm d'activine. =>On en déduit que l'activine provient des cellules folliculaires où elles est synthétisée par traduction de l'arnm qui y est détecté. L'activine est ensuite entrée dans l'ovocyte par les ponts cytoplasmiques cités dans l'introduction du sujet. - On repère l'activine grâce à un anticorps spécifique au niveau de deux protéines de masses voisines. Ces deux protéines ont une activité inductrice de mésoderme. =>Ces deux activines issues du même ARN sont peut-être des isoformes. II.3.- exp.3 L'ARNm de FGF est localisé au pôle végétatif de l'ovocyte. Au stade blastula, l'arnm est uniformément réparti dans la zone végétative (et un tout petit peu présente dans les zones marginales) sans différence entre le dos et le ventre. La protéine FGF est abondante dans la zone végétative et un peu moins dans la zone marginale. => Le FGF est donc synthétisé à partir d'arnm présent depuis l'ovocyte, cette synthèse est localisée dans la zone végétative et ensuite le FGF migre en partie vers les zones marginales où il exerce son action inductrice. Exp.4 La FGF est susceptible d'induire la formation de mésoderme à partir de la calotte animale ou des zones marginales inférieures ou supérieures mais la qté requise est plus élevée pour la cal. anale que pour la zms et la zmi. La compétence d'une cellule est sa capacité à recevoir et à répondre à un signal inducteur =>La concentration en FGF requise pour l'induction est atteinte dans les deux zones marginales qui sont plus compétentes que la calotte animale à réagir à son activité inductrice. - On parle d'hérédité maternelle car les protéines qui entrent en action lors du développement embryonnaire précoce ont été produites à partir d'arnm issus exclusivement de la transcription du génome maternel III. 1.- L'induction des cellules de l'hémisphère animal en mésoderme par les blastomères végétatifs subsiste malgré la neutralisation des jonctions communicantes. =>On en déduit que le message inducteur ne passe pas de cytoplasme en cytoplasme par cette voie. III.2.1- Les cellules exprimant le récepteur sauvage répondent au FGF par une augmentation immédiate de la concentration en calcium (x 4 en 20 minutes). Le FGF en se fixant sur son récepteur déclenche l'activité la tyrosine kinase. Il en résulte une phosphorylation à l'origine de la libération de calcium dans le hyaloplasme. Dans le cas des c. exprimant le récept. muté, la fix. du FGF sur le récept. n'a pas d'effet puisqu'il n'a pas d'act. enz. En présence des deux types de récepteurs, aucun effet n'est constaté. Le récepteur muté inactive le normal. III.2.2 Lorsque le FGF ne peut exercer normalement son action à cause de la présence de récepteurs
mutés, l'induction du mésoderme latéral et ventral est déficiente. => Le FGF sort des cellules où il est produit, et se fixe au niveau des récepteurs de la membrane plasmique des cellules compétentes qui portent ces récepteurs. III.3.1.- En présence d'activine, les ARNm goosecoid sont présents, le gène goosecoid s'exprime donc. En présence du FGF, c'est le gène brachyury qui s'exprime. =>L'expression du gène goosecoid est activée par l'activine, et celle du gène brachyury par le FGF.(délai 2h) La présence de mésoderme au bout de 7h permet de supposer que les protéines goosecoid et brachyury sont inductrices de mésoderme III.3.2.- Le facteur goosecoïd induit du mésoderme dorsal. Le facteur brachyury induit du mésoderme mais pas particulièrement ventral car du muscle se différencie alors que c'est du tissu qui est caractér. du mésod. dorsal en même temps que du mésenchyme caractérist du mésod. ventral. => L'activine en activant l'expression du gène goosecoid, permet par l'intermédiaire de la protéine goosecoid, l'induction du mésoderme dorsal. Le FGF en activant l'expression du gène brachyury permet, par l'intermédiaire de la protéine brachyury, l'induction du mésoderme mais de façon non polarisée dorso-ventralement. III.3.3.- On peut supposer que ces molécules sont des protéines régulatrices de la transcription qui vont jouer un rôle activateur ou répresseur en se fixant au niveau de séquences régulatrices ( respectivement enhancer = amplificateur ou silencer = atténuateur). III.3.4.- Le noyau de la cellule sanguine permet encore la réalisation de la totalité du développement. Il n'y a pas de perte d'information génétique au cours du développement. Toutes les informations génétiques restent présentes et utilisables.