Bases moléculaires du développement embryonnaire Flashcards
Quels sont les pôles de l’ovocyte non fécondé ?
Il y a 2 pôles : le pôle animal et le pôle végétatif
Où tape le spermatozoïde lors de la fécondation et qu’induit-il ?
Il tape au pôle animal, il induit la rotation d’environ 30°
Qu’induit cette rotation ?
Elle induit la naissance du croissant gris et donc une seconde orientation
Quelles orientations sont induites par la rotation ?
Dorsoventral puis l’axe latéral
Qu’induit une séparation dans le plan de l’axe antéropostérieur et latéral de l’embryon au stade de 2 cellules ?
La formation d’un embryon normal et d’un embryon ventralisé
Qu’induit une séparation dans le plan de l’axe antéropostérieur et dorsoventral de l’embryon au stade de 2 cellules ?
Deux embryons de développement normal
Que pouvons-nous en conclure ?
En l’absence de croissant gris, pas d’axe dorso-ventral, ni de système nerveux
Que contient alors l’embryon ventral ?
On trouve uniquement des cellules épidermiques, du mésenchyme et des cellules endodermiques
Qu’implique un embryon avec une phase dorsalisée ?
C’est qu’il y ait une phase ventralisée et ainsi il se développe normalement
Qu’est-ce que le centre de Nieuwkoop ?
C’est une zone de l’endoderme de l’embryon amphibien, étant responsable de l’induction du mésoderme dorsal, dans le pôle végétatif
Comment cela a été mis en évidence ?
On a greffé un centre de Nieuwkoop (Newkoop) à un embryon receveur et ainsi il y a développement de deux phases dorsales et donc d’une sorte de jumeaux siamois
Qu’envoient donc les cellules ?
Elles envoient une information : elles synthétisent et sécrètent une ou plusieurs molécules
En général, quel est le type de molécule sécrété ?
Ce sont des protéines qui vont agir sur les cellules voisines
Qu’implique l’envoi d’un signal ?
Un émetteur, de protéines transportant le signal et un receveur équipé de récepteurs spécifiques des protéines émises, alors capables de recevoir l’information
Qu’induit la liaison du ligand sur son récepteur, que fait la cellule réceptrice ?
Elle peut proliférer, se différencier, ou encore sécréter elle aussi une protéine informative
Donner quelques noms de protéines inductrices
- EGF : epithelial growth factor
- VEGF : vascular endothelial “…” “…”
- IGF : insulin “…” “…”
- NGF : neuronal “…” “…”
- TGF β : transforming “…” “…”
Qu’est-ce que les protéines TGF β ?
C’est une superfamille composée de nombreux membres et autres familles comme celle des BMP : bone morphogenesis protein, par exemple
Quelle est la particularité de leur nom ?
L’IGF est appelé ainsi car il a une structure chimique proche de l’insuline, et tous les autres ont obtenu leurs noms en fonction de la localisation où on les a rencontré pour la première fois et donc que leur fonction ne se résume pas à ce qui est indiqué dans leur nom
Qu’active la liaison du ligand à son récepteur ?
Une voie de signalisation composée plusieurs dizaines de protéines
Quel candidat, quelle protéine joue le rôle d’inducteur ?
La protéine Xtsh3 (Xenopus Teashirt 3) appelée ainsi car identifiée dans le Xénope (famille d’amphibiens GROSSO MODO)
Qu’est-ce que cette protéine et pourquoi ?
C’est un facteur de transcription car il possède des doigts de zinc
De quoi est composée la protéine Xtsh3 ?
Donc de doigts de zinc, d’un motif basique et d’un domaine Hox
Que se passe-t-il si on bloque l’effet XTsh3 (en injectant une drogue (Tsh3MO)) dans l’embryon ?
On empêche la mise en place de l’axe
Que pouvons-nous observer dans une injection dorsale de Tsh3MO ?
Il y a une ventralisation de l’embryon et le blocage de l’effet de Tsh3
Que pouvons-nous observer dans une injection ventrale de Tsh3MO ?
Le développement normal des embryons, il n’y a pas eu de blocage de l’effet de Tsh3MO
Comment pouvons-nous interpréter ces constats ?
Que lorsqu’on fait une injection ventrale de Tsh3MO, il se retrouve bloqué quelque part dans l’embryon sans pouvoir atteindre la phase dorsale
En allant plus loin que semble provoquer Tsh3 ?
Il semble provoquer la localisation d’une protéine, β caténine (βCat) dans le noyau
Quelle autre molécule induit la même chose que Tsh3 ?
La molécule Wnt
Quelle est la particularité de cette fonction de Wnt ?
C’est qu’elle n’a plus d’effet si on bloque la voie Tsh3
Que pouvons-nous en conclure ?
C’est qu’elle fait partie de la même voie que Tsh3, d’une même chaine réactionnelle
Qu’induit aussi Wnt8 ?
Elle induit aussi la synthèse de β caténine
Comment prouver que l’expression de l’activité de la β caténine est bien caractéristique de la dorsalisation ?
- Tout d’abord grâce à des techniques d’immunofluorescence, on retrouve de la β caténine libre dans la future région dorsale de l’embryon entier
- Ensuite, si on injecte de la βCat dans la région ventrale, on se retrouve avec des siamois
Comment agit Wnt ?
Il se lie aux récepteurs membranaires LRP et Frizzled en même temps
Que se passe-t-il en absence de ligand ?
La β caténine est phosphorylée et empaquetée dans un complexe formé de GSK3 et d’autres protéines pour par la suite être ubiquitinylée et dégradée, il n’y a pas l’activation de la transcription de ses gènes cibles
Qu’est-ce que Dsh et GSK3 ?
Dsh : Dishevelled est une protéine qui favorise la libération de β caténine
GSK3 : Glycogen-synthase kinase-3 est une protéine qui va phosphoryler la β caténine
Que se passe-t-il en présence de ligand ?
La β caténine est libre dans le cytoplasme et elle va pouvoir entrer dans le noyau pour activer la transcription de ses gènes cibles
Si Dsh favorise la libération de β caténine, comment induire d’une autre manière la dorsalisation ?
Par injection de Dsh, en effet si on injecte du côté ventral de la Dsh, il y aura une seconde dorsalisation de l’embryon, puisque Dsh va empêcher la formation du complexe inhibant β caténine lorsqu’il y a liaison ligand-récepteurs
Donner un exemple que va induire la β caténine
La synthèse de chordin
Quel autre composé induit la dorsalisation ?
Le lithium
Qu’induit le lithium ? (avec ou sans exposition aux UV)
- sans exposition aux UV, le lithium induit une hyperdorsalisation
- avec exposition aux UV qui détruit les cellules et empêche donc la dorsalisation, le lithium permet un sauvetage de l’embryon
Qu’inhibe le lithium ?
Il inhibe GSK3
Que permet la chordine ?
Elle empêche une protéine BMP4, d’agir
Que fait BMP4 ?
Il se lie à son récepteur d’activité ser/thr kinase entrainant la phosphorylation de Smad qui va inhiber les gènes de différenciation nerveuse et ainsi favorisation la différentiation en épiderme
De quel côté de l’embryon est cette signalisation caractéristique ?
Elle est caractéristique du côté ventral
Comment agit la chordin ?
Elle se lie à BMP4 par des résidus cystéines (CR1, CR3 et CR4), l’empêchant de se lier à son récepteur
Résumé de l’induction de la dorsalisation
Quel est le second verrou du côté ventral pour induire la ventralisation ?
C’est le fait que Wnt soit séquestré et donc qu’il ne puisse pas se lier à ses récepteurs
Quels sont les autres effets de BMP ?
Il induit la formation de cartilage
Que conduit l’absence de récepteurs BMP ou Hoxa10 ?
Il conduit à un développement anormal du squelette : absence de squelette pour l’absence de récepteurs BMP et absence de cage thoracique pour l’absence de récepteurs Hoxa10
Quel est le lien entre l’exercice et l’expression de protéines (noggin, PCNA et BMP4) ?
L’exercice augmente l’expression de noggin et PCNA et inhibe l’expression de BMP4 dans l’hippocampe
Qu’est-ce que l’hippocampe ?
C’est la région du cerveau impliqué dans la mémoire et l’apprentissage
Dans quoi sont impliqués l’expression de noggin et de BMP4 ?
La surexpression de noggin augmente la neurogénèse alors que celle de BMP4 diminue la neurogénèse
Que pouvons-nous alors en conclure ?
Que l’exercice induit une neurogénèse et donc que noggin augmente la neurogénèse et pas celle de BMP4 qui a l’effet inverse
Comment se fait le développement des muscles squelettiques ?
Le mésoderme passe par un processus de prolifération puis de différenciation (stade mononucléé en un syncytium)
Quelle est donc la caractéristique commune du développement de chaque tissu ?
Quelque soit le tissu, on a toujours la même séquence : une phase de prolifération suivie d’une phase de différenciation
Qu’est-ce que les marqueurs musculaires de différenciation ?
Ce sont des molécules caractéristiques des cellules musculaires
Que permettent ces marqueurs de différenciation ?
Ce sont un outil très utile, en effet quand une cellule exprime un marqueur de différenciation, c’est qu’elle se différencie
Comment déterminer si une molécule est un signal proliférateur ?
Il faut qu’en la présence de la molécule les cellules prolifèrent : on étudie d’abord l’effet de la molécule sur une lignée cellulaire qui ne l’exprime pas au départ, si les cellules en présence de la molécule prolifèrent au lieu de se différentier, c’est bien un signal proliférateur
Comment faire exprimer une molécule dans une lignée cellulaire qui ne l’exprimait pas à la base ?
On peut injecter de l’ARNm qui code pour la protéine
Donner un marqueur de différenciation
Les ARNm
Qu’induit le signal de prolifération ?
Il induit l’inhibition d’ARNm donc marqueurs de différenciation
Pouvons-nous rétablir la différenciation ?
Oui, grâce à d’autres protéines pour les cellules musculaires par exemple, on peut utiliser SU5402 pour inhiber FGF6 (signal proliférateur dont le récepteur n’était pas exprimé par la lignée cellulaire)
Quel est l’autre effet de FGF6 ?
C’est la stimulation de la synthèse de MDR1 (MultiDrug Resistance protéin 1)
Qu’est-ce que MDR1 ?
C’est un transporteur de la famille ABC (ATP-Binding Cassette), c’est une protéine membranaire de 1280 AA qui hydrolyse l’ATP et régule l’entrée des molécules dans la cellule
Quel est le rôle physiologique de MDR1 ?
Il n’est pas encore clairement identifié, mais MDR1 pourrait protéger les cellules de l’apoptose et donc le maintien de la prolifération
