1. Developpement_du_SN Flashcards
1e type de coloration et spécificités
Nissl : solution non spécifique qui colore le noyau et ribosomes
V ou F, la coloration de Nissl est informative sur la complexité des neurones
F, informative sur la distribution et la densité
Le corps cell des neurones est riche en substances basophiles ou acidophiles
Basophiles (arn, adn, arn ribosomique)
Qu’est-ce que le marquage du ‘golgi’
Solution qui génère un dépôt d’argent dans les neurones
3 caractéristiques essentielles d’un neurone
V ou F, tous les neurones ont la même morphologie
F, densité des dendrites change
Corrige l’erreur ; les neurones existaient depuis l’apparition des animaux unicellulaires
Multicellulaires
V ou f, ce ne sont que certains neurones qui sont excitables électriquement
faux, tous les neurones
Qu’est-ce qui a changé au cours de l’évolution concernant les neurones
Leur organisation
Filet de neurone vs néocortex
3 premières étapes de l’embryogenèse chez les vertébrés et les invertébrés (description)
Un des animaux multicell les plus primitifs au niveau du SN qui n’a pas d’organe, se reproduit par bourgeonnement et dont une cavité gastrique sert de bouche et d’anus
Hydres et méduses
Localisation des cellules souches qui se différencient en neurones chez l’hydre/méduse
Couche externe
Composition du système nerveux de l’hydre
Filet neural, neurones bipolaires, 6000 cellules nerveuses
Modèle ayant environ 1000 cellules au tot, excellent modèle pour étudier les origines cellulaires, temps de génération rapide, développement hautement reproductible
C elegans
Divisions de clivage chez la nématode ?
Gastrulation et neurulation chez le nématode
V ou F, chez le nématode, ce sont les cellules dérivées de P qui se divisent sur le côté ventral pour produire des neurones qui migrent ensuite à l’intérieur de l’embryon pour former le SN
Faux, ce sont les cellules dérivées de AB. Les cellules dérivées de P sont à l’intérieur
SNC de c.elegans?
2 corde de nerf, cerveau = anneau nerveux central
Quelques avantages d’utiliser la drosophile/arthropode
Divisions de clivage chez la mouche/drosophile/arthropode
Division nucléaire - syncytium (blastoderme acellulaire) - migration des noyaux - cellularisation - blastoderme cellulaire
Gastrulation et induction neurale chez la mouche
Région ventrale blastoderme migre à l’intérieur (invagination) = mésoderme —> on a maintenant 3 couches embryonnaires —> région neurogène a migré de ventrolatéral en ventral pendant l’invagination —> neurones en ventral pourront donner la corde de nerf ventrale
Comment est-ce que les neuroblastes de la mouche sortent de l’ectoderme?
Délamination
Nom des cellules progénitrices que les neuroblastes produisent
GMC (cellules mères ganglionnaires)
Nb de neurones/glies produits par les GMC chez la mouche afin de former la corde de nerf ventral
2
Chez les invertébrés, l’induction neurale, donc la formation des neurones ou neuroblastes se fait à partir de la couche externe de l’embryon.
Cnidaires? Nématode? Mouche?
Cellules souches épiderme des cnidaires
Cellules dérivées de AB chez le nématode
Neuroblastes de la région neurogénique chez le nématode
Chez les invertébrés, l’induction neurale se produit dans la région dorsale de l’ectoderme. V ou F
Faux, la région ventrale
Chez les vertébrés, quel est le précurseur du SN
Tube neural
Quelques avantages d’utiliser danio rerio (embryon et adulte)
Divisions de clivage chez le poisson zébré
Divisions de clivage produisent des blastomères qui prolifèrent à la surface de l’oeuf
processus embryologique au cours duquel les blastomères se divisent et migrent pour recouvrir ou envelopper une structure sous-jacente
Épibole
Gastrulation chez le poisson zébré
V ou f, les poissons zèbres n’ont pas de tube neural
Faux, ce sont des vertébrés, alors formation d’une plaque neurale qui deviendra un tube neural
Quelques avantages du xenopus
Divisions de clivage, gastrulation et induction neurale chez le xenopus
Divisions de clivage, gastrulation et induction neurale chez le gallus gallus domesticus
V ou F, chez l’humain, le pole animal correspond à la partie dorsale
F, pas de pole animal ou végétal chez l’humain
Divisions de clivage chez l’humain
Divisions de clivage = à l’intérieur de la blastula par les cellules de la masse cellulaire intérieure.
Ce sont les c souches embryonnaires qui vont former l’embryon
Équivalent du blastopore chez l’humain
Bande primitive
Gastrulation chez l’humain
Cellules mésodermiques migrent à travers la bande primitive vers l’intérieur. L’ectoderme au dessus devient la plaque neurale, s’invagine puis devient le le tube neural
Que deviennent les cellules mésodermiques qui ont migré vers l’intérieur au stade gastrula
Notocorde : support structurel - colonne vertébrale/vertèbres
Que deviennent les cellules migratoire de la crête neurale chez l’humain
SNP, alors que le tube neural devient le SNC
* Au cours de la neurulation, lorsque la plaque neurale s’invagine pour former la gouttière neurale, les cellules situées aux bords de cette gouttière, appelées cellules de crête neurale, commencent à se spécialiser et à se détacher.
V ou F, chez les vertébrés et les invertébrés, l’ectoderme est l’origine des cellules neurales
Vrai
Que se passe-t-il pour passer du stade zygote à blastula
Divisions de clivage
Que se passe-t-il pour passer du stade blastula au stade gastrula
Gastrulation
Est-ce qu’il y a neurulation chez les invertébrés
Non, car il n’y a pas la formation du tube neural
l’induction neurale se produit pendant la formation de l’endoderme, V ou F
faux, pendant la formation du mésoderme
Animal cap correspond à la partie dorsale de l’embryon V ou F
Vrai
- La blastula du Xénopus peut être disséquée. Qu’apprend-t-on par cette expérience ?
- dissection à différents stades de développement (pré et post gastrulation) = différenciation en?
- Conclusion de l’expérience
- Différents morceaux du Xénopus peuvent se différencier en différentes couches embryonnaires
- Pré-gastrulation : différenciation de l’ectoderme dorsal en cellules de l’épiderme
Post-gastrulation : différenciation de l’ectoderme dorsal en cellules neurales - Ectoderme devient compétent à produire le tissu neural à la suite des réarrangements tissulaires qui se produisent lors de la gastrulation
Spemann et Mangold formulent l’hypothèse que le ____ et le _____ induisent un caractère neural dans l’ectoderme dorsal
Blastopore et le mésoderme involutif (importance de la gastrulation dans l’induction neural)
Explique cette expérience
*** la lèvre dorsale du blastopore agit comme un organisateur qui induit les cellules non-pigmentées de l’hôte à former le deuxième axe.
Certains chercheurs ont tenté d’identifier les molécules produites par OS qui sont responsables de l’induction neurale de l’ectoderme. Il n’y a pas eu bcp de succès afin de trouver les substances actives causant l’induction neurale. En parallèle, d’autres chercheurs s’intéressent à l’induction du mésoderme chez la grenouille. Explique l’expérience.
TEST DE CAP ANIMAL
Conclusion : interactions entre les c animales et végétales de l’embryon sont nécessaires pour l’induction du mésoderme ET le mésoderme a des facteurs importants pour l’induction neurale
Test 1 : isoler cap animal - mésoderme ne se développe pas NI le tissu neural
Test 2 : retirer mésoderme entre cap animal et végétal - nouveau mésoderme se forme
Explique la différence entre l’induction neurale directe et indirecte et les facteurs trouvés pour l’induction neural spécifique.
Indirecte : cap animal + inducteur mésoderme = formation de tissu neural
Direct : cap animal + inducteurs tissu neural = formation de tissu neural
Direct = PAS d’introduction de gènes mésodermiques. On cherche des facteurs SPÉCIFIQUES : Noggin, Chordin, Follistatin. Ils sont sécrétés par le blastopore - augmentent l’expression des gènes neuronaux
Comment identifier les inducteurs des gènes neuronaux sans induire les gènes mésodermiques. Expérience pour trouver Noggin.
But : identifier ADNc capable de normaliser l’embryon à partir d’un embryon ventralisé par UV.
*Embryon + UV = embryon ventralisé
*Embryon + Li = embryon hyperdorsalisé
Extraction ARNm de l’embryon hyperdorsalisé - injection dans un embryon ventralisé et obtention d’un embryon normal
Injection ADNc de Noggin (extrait de OS) dans un embryon ventralisé - on obtient un embryon normal.
Noggin est le premier facteur identifié comme inducteur des gènes neuronaux sans induire l’expression des gènes mésodermiques!
Comment identifier les inducteurs des gènes neuronaux sans induire les gènes mésodermiques.
Expérience pour trouver Chordin
Identification des gènes exprimés dans la lèvre dorsale du blastopore.
Lorsque surexprimé dans la partie ventrale, un 2e axe embryonnaire se développe
Pour Noggin et Chordin, que cause leur surexpression dans la partie ventrale
Génère un deuxième axe
Que peut causer l’injection de Noggin et Chordin dans un embryon traité aux UV
Restaurer l’axe du corps (dorsaliser l’embryon qui a été ventralisé)
ET/OU hyperdorsaliser (cerveau plus gros que la normale)
Noggin et Chordin sont des inducteurs neuraux, où sont-ils exprimés
Dans l’organisation de Spemann lors de l’induction neurale
Comment Noggin et Chordin induisent les gènes neuronaux
En inhibant les inhibiteurs
Si activin se lie à son récepteur, quelles c obtenons-nous
C épidermales
V ou F, activin stimule l’induction neurale
Faux, inhibe
Injection d’une forme tronquée de l’activine cause…
L’induction neurale.
On inhibe un inhibiteur.
Au niveau du mésoderme, quel est le rôle d’activine? Inhibiteur ou inducteur
Inducteur
Quel est le rôle des molécules de la famille activin/BMP/TGFbeta sur l’induction neurale
Inhibiteur
Quel est le rôle des molécules comme Noggin, Chordin et Follistatin sur l’induction neurale
Inhibent les inhibiteurs de la famille activin/BMP/TGFbêta pour stimuler l’induction neurale
Explique l’expérience de la dissociation des c du cap animal avant la gastrulation
- C intactes = épiderme - REÇOIVENT SIGNAUX INHIBITEURS
- C dissociées = neurones - NE REÇOIVENT PAS DE SIGNAUX INHIBITEURS
- C dissociées + BMP4 = c épidermales - SIGNAUX INHIBITEURS de protéines de type activine de la famiulle TGFbêta
*Les c du cap animal ont un destin NEURONAL par DÉFAUT. Si elles ne reçoivent PAS de signal, se différencient en c neuronales
Homologue de chordin chez la drosophile et effets de la mutation
Homologue = sog
Mutations de sog = expansion de l’épiderme (ventral) et une réduction de la région neurogène
Effets de l’injection de sog dans la région non neurogène (drosophile)
Tissu neural ectopique
Effets de l’induction de sog en dorsal (drosophile)
Tissu neural ectopique
Effets de l’induction de sog en ventral (drosophile)
Hyperdorsalisation
Nom de la protéine de type TGF liée aux BMP avec laquelle sog interagit
Dpp
Mutation de dpp entraîne…
Induction neurale, car pas d’inhibition de l’induction neurale
Pourquoi disons-nous que l’expression ectopique et les mutations de dpp ont un effet opposé ?
Expression ectopique dpp = expression en ventral. Inhibe l’induction neurale à l’endroit où il devrait y avoir induction neurale.
Mutations de dpp = perte de fonction du gène = stimule induction neurale où il ne devrait pas y avoir d’induction neurale.
Qu’est-ce qui peut causer l’induction neurale ectopique chez la drosophile
Mutations de dpp
Injection de sog en dorsal
Que peut causer l’injection de dpp en ventral
Inhibition de l’induction neurale chez la drosophile
Que peut causer l’induction de sog en ventral chez la drosophile
Hyperdorsalisation
Que peut causer l’induction d’activine en dorsal chez la grenouille
Inhibition de l’induction neurale
Que peut causer l’injection de chordin en dorsal chez la grenouille
Hyperdorsalisation
Que peut causer l’injection de chordin en ventral chez la grenouille
Tissu neural ectopique
La mouche a une région neurogène ventrale ou dorsale
Ventrale
Injection de Follistatin en dorsal chez les vertébrés aura comme effet :
Hyperdorsalisation
protéines qui inhibent les facteurs de croissance de la famille des BMP
Noggin, Chordin et Follistatin
Facteur secrété de la famille des BMPs qui contrôle la sécrétion de FSH par la glande pituitaire
Activine
Noggin, Chordin et Follistatin fonctionnent à travers un mécanisme commun… lequel
Antagonisme de la signalisation BMP.
Inhibition des inhibiteurs.
Est exprimé dans la majeure partie de la gastrula, mais à des niveaux réduits dans l’organisation et le cap animal neurogène
BMP4
Effet de l’ajout de l’ARN antisense de BMP4 sur l’induction neurale
L’ARN antisense provoque une différenciation neuronale sans l’ajout d’inducteur neuronaux
Est-ce que les molécules qui activent l’induction neurale ex : Noggin et Chordin agissent comme inhibiteurs de la signalisation BMP4? Si oui, comment.
Oui.
Chordin se lie à BMP4 avec une grande affinité —> bloque les interactions de BMP4 à son récepteur
Noggin se lie à BMP4 avec une grande affinité
Follistatin peut se lier à BMP7 et Activine
Les membres de la famille de BMPs sont présents dans _____ et inhibent constitutivement _______.
L’ectoderme et inhibent constitutivement l’induction neurale
Les protéines qui inhibent les facteurs de croissance de la famille de BMP sont présentes dans le _____ et loe _____ et inhibent l’inhibition constitutive des membres de la famille des BMP pour permettre l’induction neurale
Blastopore et le mésoderme
On retrouve de hauts niveaux de BMP4 en ventral ou en dorsal
VENTRAL
Explique la voie de signalisation qui mène à l’induction des gènes épidermiques ou l’expression par défaut des gènes neuronaux avec les termes suivants : BMP, récepteur BMP, Noggin-Chordin-Follistatin, phosphorylation/pas de phosphorylation, smad1, smad1/smad4, translocation/pas de translocation au noyau, répression des gènes neuronaux donc induction des gènes épidermaux, expression des gènes neuronaux par défaut.
S’il y a liaison de BMP à son récepteur, il y a phosphorylation du récepteur, qui entraîne la phosphorylation de Smad1, son couplage à Smad4 et le complexe Smad1/Smad4 phosphorylé est transloqué au noyau, cela entraîne la répression des gènes neuronaux et l’induction des gènes épidermiques.
S’il n’y a PAS liaison de BMP à son récepteur, car Noggin-Chordin-Follistatin se lient à BMP, il n’y a PAS de phosphorylation du récepteur, PAS de phosphorylation de Smad1 et donc PAS de complexe Smad1/Smad4 et donc PAS de translocation et donc expression des gènes neuronaux par défaut.
Chez les mammifères, pour avoir un phénotype ‘nearly headless’ où les hémisphères cérébraux du cerveau sont presque complètement absents, les phénotypes doivent être wt (wild type) ou ko (knockout)
Ko Ng et Ch
Chez les mammifères KO de Ng et Ch, certains tissus neuronaux se développent quand même, qu’est-ce que cela veut dire ?
Il y a d’autres facteurs/voies de signalisation qui sont impliqués dans l’induction neurale : signalisation FGF, gènes SOX, signalisation canonique Wnt
Explique l’implication de la voie FGF dans l’induction neurale chez la poule
Signal BMP est bloqué par un des inhibiteurs de l’OS…
voie Smad est inactivée et Zic1 n’est plus inhibé. Donc activation de Zic1 par l’inactivation de Smad.
Activation de la voie FGF - récepteurs FGF activés donc activation de la voie Erk qui active la transcription de Zic3. Zic3 et Zic1 ensemble activent les gènes progéniteurs neuronaux comme Sox2 vers un destin neuronal
Les protéines sox activent ou inhivent la transcription des gènes pro-neuronaux bHLH
Activent
S’il y a injection de Sox en ventral… qu’arrivera-t-il
Différentiation neurale ectopique
Explique la voie de signalisation Wnt
V OU F, Wnt et BMPs ont des effets opposés sur SOX
Faux, les deux inhibent la fonction de SOX
Nomme des inhibiteurs de Wnts qui sont secrétés par l’OS
Cerebus, dickkopf et frizzled
Cerebus, dickkopf et frizzled jouent le même rôle que dpp chez la drosophile ou activine/BMPs chez les vertébrés . V ou F
FAUX, cerebrus, dickkopf et frizzled jouent le même rôle que Noggin, Chordin et Follistatin. Cependant Cerebrus, dickkopf et frizzled inhibent Wnts (protéines de la voie de signalisation Wnt qui inhibe SOX lorsque wnt se lie à son récepteur) alors que Noggin, Chordin et Follistatin inhibent les BMPs (protéines).
On dit que l’inhibition des BMPs et Wnts donne un effet similaire à celui observé lors de la transplantation de l’OS.
Dans les deux cas, les signaux inhibiteurs favorisent la différenciation neurale dans des régions où l’induction neuronale serait normalement inhibée, entraînant la formation de tissus neuronaux là où on s’attendrait à voir des tissus ventraux.
BMP et Wnts inhibent la fonction de SOX… s’ils sont inhibés, on active la fonction de SOX - gènes proneuraux bHLH
Chez la grenouille, nous avons, en dorsal, des récepteurs tronqués de BMP et de Wnt. Que se passe-t-il?
Induction neurale, même effet que si noggin, chordin, follistatin, cerebrus, dickkopf et frizzled
Si les récepteurs de BMPs et Wnts sont tronqués en ventral, il y aura création d’un second axe ou non ?
OUI, même effet que si on met noggin, chordin, follistatin, cerebrus, dickkopf et frizzled en ventral.
Des souris mutantes Dkk1 +/- et Noggin +/- ont quel phénotype ? Normal ou malformations ?
Malformations majeures à la tête.
La présence/le fonctionnement des deux gènes est essentielle pour maintenir un développement normal
La délamination chez la drosophile ?
Il y a des groupes de 4-6 cellules ectodermiques. Chaque groupe produit 1 neuroblaste qui exprime as-c, qui change de forme et sort de la région ventrale de l’ectoderme (région neurogénique)
Une fois le neuroblaste délaminé… que se passe-t-il
Division en cellules mères ganglionnaire ou neuroblaste. Les cellules mères ganglionnaires produisent 2 neurones ou 2 glies. L’ensemble des neurones/glies formés par les cellules mères ganglionnaires formera la corde du nerf ventral
Différence dans les divisions mitotiques entre le neuroblaste vs le neurone
Le précurseur neural est capable de divisions mitotiques
Le neurone est une cellule post mitotique en phase terminale
L’identité du neuroblaste dépend de quoi
Sa position, gènes qu’il exprime, les neurones et glia qu’il génère.
Que cause une délétion de A-sc au niveau de la ségrégation des neuroblastes de l’ectoderme
Une délétion de As-c cause une perte de la majorité des neuroblastes
Nomme deux gènes pro-neuronaux.
A-sc et atonal
Que cause la surexpression d’atonal au niveau des cellules ectodermiques
+++ de neuroblastes
Que cause une perte de fonction des gènes a-sc et atonal
Pas de neuroblastes
Drosophile : Comment est-ce que les gènes proneuronaux régulent la ségrégation neuroblastique ?
Les gènes proneuronaux (atonal, a-sc) sont des facteurs de transcription de type bHLH. Ils se lient aux régions E-box dans les promoteurs des gènes spécifiquement exprimés chez les neuroblastes.
Du groupe de 4-6 cellules proneurales ectodermiques, une cellule exprime plus d’as-c ou d’atonal (expression hétérogène/variable). Cette dernière aura donc plus de chance de pouvoir se lier aux régions E-box des gènes cibles qui lui permettent de se différencier en neuroblaste.
Chez la drosophile, l’expression de A-sc et atonal permet quoi ? (2)
Déclenchement du développement des neuroblastes et plus tard leur différenciation en neurones
V ou F, As-c et atonal sont présents chez le c.elegans, l’hydre et les vertébrés
Faux, des homologues d’as-c et atonal
*20 homologues de a-sc dans le SNC des vertébrés qui sont exprimés chez différentes populations de cellules souches neurales
Pourquoi disons-nous que les bHLH sont nécessaires pour l’induction neurale ?
Régulent l’expression de gènes impliqués dans la différenciation neuronale.
Ex : gènes proneuronaux (facteurs de transcription de type bHLH) se lient à des régions E-box dans les promoteurs des gènes spécifiquement exprimés chez les neuroblastes
2 fonctions pro-neuronales des bHLH conservés chez les vertébrés
- Déclenche le développement des c souches neurales
- Nécessaire pour la différenciation des cellules progénitrices en neurones
Explique l’interaction entre cellules qu’il y existe dans le processus de délamination d’un neuroblaste
Expression des gènes a-sc et atonal est régulée par un système d’inhibition latérale.
C qui commence à se délaminer maintient son expression et supprime la fonction d’activité génique proneurale dans les autres c du groupe proneural
Que se passe-t-il si le neuroblaste est éliminé
Une autre c du groupe est choisie pour devenir un neuroblaste
Comment le groupe pro-neural choisit une cellule à la fois pour devenir un neuroblaste ?
Voie de signalisation de Notch/Delta : modèle d’inhibition latérale
*Une c exprime plus de as-c au hasard - exprime aussi plus de delta
*Delta active notch des c voisines (toutes les c de l’ectoderme expriment Notch)
*ICD de Notch se transloque au noyau —> forme un complexe avec Suh.
*Notch-ICD-SuH-MAM activent la transcription des gènes E(spl) —> E(spl) interfère directement avec la transcription médiée par as-c ou HES —> blocage des gènes ciblés par les bHLHs (as-c)
HES et E(spl) inhibent l’expression des gènes pro-neuronaux des c voisines
V ou F, initialement, toutes les c dans un groupe pro-neuronal expriment un niveau similaire de Delta
V
Qu’arrive-t-il au niveau de la quantité de neuroblastes s’il y a des mutants de Notch ou de Delta
Plus de neuroblastes
Perte de fonction au niveau de la sélectivité d’UNE SEULE cellule
Qu’arrive-t-il s’il y a des mutants des bHLHs
Perte de fonction - pas de neuroblaste. Aucune cellule exprime plus de achaete-scute donc pas d’induction neurale, car il n’y a pas de facteurs de transcriptions de type bHLH (a-sc)
Les voies et les gènes proneuraux sont conservés. Donne quelques exemples de conservation
Voies et gènes proneuraux sont communs à tous les animaux
Plus de gènes proneuraux chez les vertébrés
Même structure bHLH
Gènes sont exprimés dans le système nerveux en développement dans des sous-ensembles distincts de c progénitrices neurales
Voie Notch est conservée jusqu’à 4 récepteurs Notch et plusieurs ligands
