BD Cours Flashcards
Organisation des feuillets embryonnaires au stade blastula
Organisation étagée
Gastrulation
Remodelage de l’embryon par des mouvements morphogenetiques coordonnés
L’organisation des feuilles embryonnaires au stade gastrula
L’organisation concentrique
Événements majeurs de la gastrulation (3)
Positionnement des trois feuillets embryonnaires primordiaux
Mise en place d’une nouvelle cavité ; l’archentéron
Réorientation des axes embryonnaires
Initiation de la gastrulation
Apparition du blastopore
Blastopore
Site d’invagination du feuillet mésodermique
Definition des stades de la gastrulation
En fonction de forme du blastopore
Stades de garstrulations
Anse de panier Fer à cheval Jeune bouchon vitellin Bouchon vitellin âgé Encoche blastoporale ====> fente blastoporale
Mouvement morphogenetique
Changement de forme et déplacement d’un groupe de cellules à l’origine d’un changement de forme de l’organisme
Expérience des marques colorées de Vogt (1929)
But
Mise en évidence expérimentale des différents types de mouvements cellulaires de la gastrulation
Types des mouvement en cours de gastrulation
Epibolie ou intercalation radiaire : calotte animale
Involution : zms
Extension convergence ou intercalation médiocre latérale : zmp
Invagination : cellule en bouteille
Roation : cellule vitelline
Forme et mouvements des cellules reposent sur
L’organisation du cytosquelette
L’adhérence des cellules
Formation des cellules en bouteille par des cellules…
Endodermique
Formation des cellule en bouteille
Processus
L’invalidation des cellules en bouteilles forme le blastopore ( initiation dorsale)
Leur formation est liée à l’induction du mésoderme
Formation des cellules en bouteille
Niveau cellulaire
Modification du cytosquelette Constriction apicale ( actine) Allongement du corps cellulaire par polymérisation des microtubules
Formation des cellules en bouteille impose
Une courbure à l’épithélium
Définit la position du blastopore
La rotation de l’endoderme est initié par
La formation des cellules en bouteilles
La rotation de l’endoderme
Cellules en bouteilles
Les cellules de l’endodrme pharyngien sont progressivement repoussés et plaquée contre le toit du blastocoele, où elles précèdent le mésoderme
L’endodrme végétatif remonte en partie à l’intérieur du blastocoele
Il sera par la suite inter alizé passivement
L’epibolie de l’ectoderme
Intercalation radiale des cellules de l’ectoderme
3 couches ===> 1 couche
Port important pour l’épibolie de l’ectoderme
Catherine ( adhésion cellule cellule)
l’expression d’une forme tronquée de la E cadherine…
Perturbe l’épibolie en entraîne des déchirures de l’ectoderme
Le toit du blastocoele est recouvert d’une
Lame basale constituée de fibronectine et de laminine
Expérience immunoblocage par injection d’anticorps anti-fibronectine dans le blastocoele en début de gastrulation
Observation épaississent du calotte animale et absence d’epibolie
Résultat : la matrice extra cellulaire est nécessaire aux mouvements d’epibolie.
L’étalement de la calotte animale est provoquée par
Des divisions cellulaires
L’étirement des cellule de la couche externe
L’intercalation radiale des deux couches profondes
Quels type d’interactions sont nécessaires aux mouvement d’epibolie
Les interactions matrice extracellulaire cellule fibronectine intégrine
Adhérence cellule cellule E cadherien
Les trois mouvements du mésoderme
Involution
Migration
Convergence extension
Comin ;)
Involution versus invagination
L’involution est une invagination en doigt de gants associée à un phénomène de tapis roulant
Involution du mésoderme
Mouvement d’énroulement du feuillet mésodermique au niveau des lèvres du blastopore
1 lèvre dorsale
2 lèvre latérales
3 levre ventrales
Les premières cellules du mésoderme qui involuent
Adaptent un phénotype migratoire
Protrusions cellulaires
Lamellipode protrusion large microtubules
Filopode protrusion fine actine.
Un point d’adhésion focal
Un regroupement d’intégristes liées au substrat
La matrice est elle nécessaire à la migration es cellules mésodermiques ?
Quelle expérience?
Quelle observation?
Invenrtion d’une partie du toit du blastocoele
Lors de leur migration les cellules évitent la région dépourvue de matrice
La matrice est elle nécessaire à la migration es cellules mésodermiques ?
La matrice extracellulaire est indispensable à la migration des cellules mésodermiques sur le toit du blastocoele
La fabrication de la matrice est elle nécessaire à la migration ?
Expérience
Immunoblocage par injection d’anticorps anti fibronectine
Les anticorps se fixent à la fibronectine
Par encombrement stérique ils perturbent les interactions entre la fibronectine et les cellules de mésoderme
La fabrication de la matrice est elle nécessaire à la migration ?
Observation
Un blastopore circulaire sous équatorial : absence de migration des cellules mésodermiques
Un hémisphère végétatif non invaginé
Un hémisphère animal plissé : les cellules ectodermiques continuent de se multiplier activement les cellules de la couche externe s’aplatissent mais pas d’intercalation radiale
La fabrication de la matrice est elle nécessaire à la migration ?
La fibronectine est nécessaire à la migration du mésoderme et à la îintercalation radiale
Pour la migration du mésoderme , interaction nécessaire est:
Interaction cellule matrice
Intégrine Alpha 5 bêta 1# fibronectine
Mouvement d’extension convergence de mésoderme
Au début d la gastrulation le mésoderme se présente comme un anneau dans le plan ésuatorial.
Au cours de la gastrulation, il converge vers le blastopore. Cette convergence s’accompagne d’une extension antero-posterieur du tissu mésodermique sous le toit du blastocoele ( face dorsale)
Expérience de Keller
Transplantation des cellules de ZM marquées Che zen hôte non marqué permet d’observation de l’interaction des cellules.
Intercalation médiocre latérale de mésoderme
Intercalation médio - latérale
1- protrusion cytoplasmiques dans des directions aléatoires
2- protrusion restreintes aux extrémités medio latérale : cellule bipolaire
Polarité planaire
3- intercalation médio -latérale des cellules ===> extension du tissu
Mise en évidence du rôle de wnt 11 dans le mouvement d’extension convergence
Expérience et conclusion
Localisation de Wnt11 et Fz7 par hybridation in situ
wnt11 est exprimé dans la ZMD superficielle
Le récepteur Fz7 est exprimé dans la ZMD profonde
Mise en évidence du rôle de wnt 11 dans le mouvement d’extension convergence
In vitro
In vivo
In vitro stratégie des dominant négatifs
L’inhibition de Wnt11 perturbe le convergence extension des explants de Keller
In vivo idem
L’inhibition de Wnt11 perturbe la convergence extension
Mise en évidence du rôle du Dsh dans le mouvement d’extension convergence
Une forme tronquée de la protéine Dsh ( domaine PDZ) agit comme un dominant négatif et bloque les mouvements de convergence/extension de la gastrulation
L’inhibition de Dsh perturbe la convergence extension
Voies Wnt mésoderme
Voie Wnt canonique bêta caténine : spécification détermination en prolifération cellulaire
Voie Wnt PCP ( planar cell polarity) : convergence extension polarité cellulaire
Les conséquences de la gastrulation
Nouvelles positions relatives des cellules
Nouvelles interactions possibles ( communications cellulaires : induction)
Tube neural
Une structure épithéliale ectodermique à l’origine de l’encéphale et de la moelle épinière
Morphogenèse du tube neural au cours de la gastrulation
Spécification des cellules neurales
Épaississement de la plaque neurale
Extension convergence (// allongement de l’axe AP)
Morphogenèse du tube neural au début de la Neurulation
Les bords de la plaque se soulèvent : bourrelets neuraux
La plaque s’incurve en gouttière
Les bourrelets se rejoignent dans le plan médian et se soudent
La fusion progresse de l’A==> P et P==> A
Morphogenèse du tube neural en fin de la Neurulation
Le tube neural s’isole de l’ectoderme
Fermeture des neuropores Ant et Post
La Neurulation conduit à la séparation de trois dérivés ectodermiques
L’épiderme
Le tube neural
Les crêtes neurales
Les cellules de crêtes neurales
D’individualisent grâce à un mécanisme de transition épithélium mesemnchyme puis adoptent un phénotype migratoire
Lignage des cellules issues des crêtes neurales
Système nerveux périphérique ( schwann, gliales, orthosympathique, parasympathique) Médullo surrénale Mélanocyte Cartilage faciaux Dentine
Aspect cellulaire de la Neurulation : changement de forme des cellules
Les cellules neurale s’épaississent
La plaque neurale s’incurve par constriction apicale : mécanisme dépendant de l’actine apicale (+myosine)
Les cellules s’allongent le long de la face inférieur de l’ectoderme adjacent
Expérience de Townes et Holtfreter (1955)
Principe
Expérience d’agrégation cellulaire
Prélèvement d’un fragment d’épiderme et de plaque neurale sur une jeune neurula de xénope
Dissociation des cellules dans un milieu physiologique dépourvu de ca 2+ ( + EDTA)
Culture de cellules dans un milieu physiologique ( avec Ca2+)
Observation de l’expérience de Townes et Holtfreter
Les cellules neurales se regroupent au cœur de l’agrégat
Les cellules épidermique recouvrent la structure
Quels sont les mécanisme connaissance cellulaire mis en jeu dans l’expérience de Townes et Holtfreter ?
Les cellules de l’ectoderme expriment la E cadherine ( low level of cdherin)
Les cellules de la plaque neural expriment la N cadherine (high level of cadherin)
Événements majeurs de la Neurulation
Au stade neurula le plan d’organisation est établi
Organisateur de spemann
Les régions de l’embryon qui formeront les yeux, les membres et les autres organes sont déterminées
Organisateur de spemann
La régionalisation le long des axes antero postérieur et dorso ventral est étroitement liée à l’action de l’organisateur de spemann
EDTA
Inhibiteur de métallo enzymes
Tampon TEA ( purification des acides nucléiques )
En saquancage : bloquer l’activité de nucléase Mg2+ dépendant
Limite l’hydrolyse des protéines dans les extraits cellulaires
Clivage
Processus durant lequel le centre inducteur de nieuwkoop ce forme dans la région dorso-végétatif et au cours duquel se réalise l’induction du mésoderme
Clivage holoblastique
Mitose suivit d’une division totale du cytoplasme
1ère division : plan méridien - égale
2ème division : plan méridien - égale
3ème division : plan subéquatorial inégale
Blastomère :
Cellule embryonnaire
Blastocoele
Cavité qui se forme au sein de l’embryon en cours de clivage
Formation du blastocoele
Perte d’adhérence locale ===> élargissement des espaces intercellulaires
Flux de Na+. Et de l’eau du milieu extérieur vers la cavité inter cellulaire
Les jonctions serrées assurent l’étanchéité avec le milieu extérieur
Ce qui tapisse le toit du blastocoele
Est une matrice extra cellulaire (MEC)
Principales molécules constitutives de la MEC
Laminine et fibronectine
Jonctions serrées
Elles assurent l’étanchéité ente le milieu extérieur et le milieu interne de l’embryon
Elles sont constitué d deux composants majeurs : la Claudine et l’occludine
Les jonctions communicantes ou jonctions GaP
Une jonction GAP est l’ensemble de deux connexons mis bout à bout
Une connexon est un canal formé de six sous unités, les connexines
Taille de pore : 1,5 nm
Molécules circulantes < 1000 Da ex : eau ions AMPc
Adhérence cellule cellue:
Les cadherine
Interaction homophilique
Dépendantes du calcium
Les interactions cellules matrices
Fibronectine
Intégrine
La transition blastuléenne
Rupture dans le rythme de division cellulaire et désynchronisaiton
A lieu au 10-12 eme cycle de division embryon a 2ˆ12 ou 4096 cellules
Importance de transition blastuléenne
Après 10-12 cycles de divisions rapides sans transcription( interphase limité à phase S) on va reprendre la transcription
Les 3 feuillets embryonnaires sont spécifiés au cours de la
Période de la clivage
Pour savoir si la cellule est spécifiée ou déterminée il faut réaliser
Des expériences de culture et de transplantation
Comment les differnets feuillets embryonnaires sont ils spécifiés?
Certains déterminants sont régionalisé
Le mésoderme est induit
Rôle de protéine Veg T
Facteur de transcription
Nécessaire pour la spécification de l’endoderme et aussi pour l’induction du mésoderme
En fonction de la concentration Veg T spécifie l’endoderme et ou mésoderme
Expérience de Nieuwkoop ( 1969)
Mise en évidence expérimentale de la spécification des cellules de la blastula
Mise en évidence expérimentale de l’induction du mésoderme
L’expérience de Nieuwkoop observation
Fragments de blastula mis en culture séparément
Cellules de calotte animale : ectoderme ( pas de neurone)
ZMV : mesenchyme sang épiderme
AMD : muscle tube neurale notochord
Cellules d’hémisphère végétale : endoderme
Résultat de l’expérience de Nieuwkoop
Les trois feuilletes embryonnaires sont spécifiés pendant le clivage et le mésoderme est régionalisé le long de l’axe dorso-ventral
Résultat de l’expérience de Nieuwkoop partie 2
L’association de cellules de la calotte animale avec des cellules végétatives conduit à la formation de tissus mésodermique
Des interactions entre cellules de la calotte animale et blastomère végétatifs induisent la spécification du mésoderme
A partir de quel élément de l’association se différencie le mésoderme ?
Expérience de Dale et Slack (1985) injection de traceurs fluorescents
Expérience de Dale et Slack (1985) injection de traceurs fluorescents
Protocole et observation de exp 1 et 2
1: marquage des cellules de la calotte animale ====> contact calotte animale et endoderme ====> marquage de l’ectoderme et des dérivés mésodermiques , endoderme non marqué
2: marquages des cellules végétatives ====> contact calotte animale et endoderme ====> ectoderme et dérivés mésodermiques non marqués , marquage de l’endoderme
Expérience de Dale et Slack résultat
Les tissus mésodermique se forment à partir des cellules de la calotte animale
Les cellules végétatives induisent les cellules de la calotte animale
Le contact cellule cellule est il nécessaire à l’induction du mésoderme ?
Exp + résultat
Placer un filtre micro poreux entre les cellules de CA et les blastomères végétatifs
Induction du mésoderme a lieu normalement
‘ Inducteur est donc une substance diffusible , il n’y a pas de nécessité de contact entre les cellules
Compétence
A
Les cellules de la calotte animale sont compétentes
Entre 4 et 11 heures après la fécondation
L’induction de mésoderme commence
Des le stade 32 cellules, nécessite un contacte de minimum 2 heurs avec l’inducteur
Induction. Et compétence
La cellules inductrice libére le signal inducteur , si la cellule récepteur soit compétente elle devoit cellule induite ===> au lieu de voie de différenciation par défaut elle va utiliser la voie de différentiation induite
Repnse cellulaire à l’induction
Changement de forme de mobilité
Changement transcriptionneles
Le mésoderme e et régionalisé selon
L’axe dorso ventral
Mésoderme axial en. Blastula
Chorde en gastrula
Mésoderme para axial de blastula
Sommités os muscle squelettiques en gastrula
Mésoderme intermédiaire de blastula
Reins gonades en gastrula
Mésoderme latéral de blastula
Sang tissu conjonctif système cardiovasculaire en gastrula
Cellules de la calotte animale + cellules végétatives dorsales
Chorde et muscles ===> mésoderme dorsal
Cellules de calottes animale + cellules végétatives ventrales
Sang, tissu vasculaire ===> mesoderm ventral
Résultant de l’expérience de Dale et Slack au stade 32 cellules
L’induction est régionalisée : D 1 induit le mésoderme dorsal, D4 le ventral
Soit il existe differnets facteurs inducteur
Soit un facteur exprimé en gradient dont l’effet est dose dépendant
Quelle est la nature moléculaire des signaux inducteur se mésoderme ?
Sont produits par les blastomères végétatifs
Sont diffusibles
Induisent le mésoderme entre le stade 32 cellules et la fin de la période de clivage
L’induction est régionalisé le long de l’axe dorso-ventral
Perte de fonction in vivo par l’injection précoce et differnets stratégies
Ovocyte
Zygote
2 ou 4 cellules
Utilisation d’oligo nucléotides anti sens
Utilisation de dominants négatifs
Immunoblocage
Molécules secrètes par les blastomères végétatifs
TGF bêta ( transforming growth factor bêta)
Vg1
Activine
Xnr1-4 ( xénope nodal related factor)
BMP( bone morphogenetic protéin)
FGF ( fibronlast growth factor)
Les TGF bêta
Petites protéines monomeriques sécrétées
2 types de récepteur à activité serine thréonine kinase
2 voies de transduction ( Smad 2,3,4 et Smad 1,5,4)
Vg1
ARN m maternel
L’ARNm est localisé dans le cortex végétatif de l’ovocyte ( avant la fécondation )
Expérience de gain de fonction de Vg 1:
Observation
Injection d’ARN m Vg1 dans la calotte animale ===> aucun effet
Injection d’ARN m Vg1 dans un embryon ventralisé aux UV ===> aucune sauvetage
Expérience de gain de fonction de Vg 1:
Résultats
Les protéin de type TGF bêta subissent des modifications post traductionnelles qui les rendent fonctionnelles.
Les enzymes qui modifient Vg1 sont présentent dans les blastomères végétatifs et pas dans les cellules de la calotte animale
L’injection de la protéine Vg1 activée induit en mésoderme dorsal les cellules de la calotte animale et de sauver des embryons ventralisés.
Forme active de la protéine Vg1
Vg1 ====> dimerisation ====> clivage ====> forme active
In vitro l’acrivine ….
Mais le problème est ….
L’acrivine est suffisante pour induire du mésoderme et les effets sont dose depandant
L’acrivine n’est pas présent in vivo au début du developpemt l’acrivine mime peut être l’action d’une autre protéine TGF bêta
Goosecoid
Facteur de transcription exprimé spécifiquement dans le centre organisateur de Spemann
Goosecoid active les gènes codant les protéines responsables de l’activité du centre organisateur de spemann
VegT et bêta caténine active fortement
La transcription de Xnr
= synergie fonctionnelle
Vg1 versus activine
Vg1 et activine ont des effets variables in vitro en fonction de leur concentration
Aucune des deux n’est exprimé en gardien in vivo
Vg1 et activine peuvent mimer l’action d’autres protéines TGF bêta : les Xnr
Nodal ( Xnr)
Les Xnr sont exprimés en gardient dans les cellules végétatives
L’expression des Xnr est activés par Veg T, Vg1 et la bêta caténine
Faiblement activé par Veg T dans les cellules végétatives ventrales
Fortement activés dans les cellules végétatives dorsales par l’action conjuguée de Veg T de Vg1 et de la bêta caténine active
Le centre organisateur de spemann
Régionalisation dorso ventrale du mésoderme
Le mésoderme dorsale dorsalise le mésoderme ventral
Signaux ventralisants
BMP4 ubiquitaire
Xwnt8 zone marginale
Signaux dorsalisants produits par le COS :
Chordine noggine antagonistes de BMP4
Frizbee antagoniste de Xwnt 8
L’inhibition de la signialisation BMP est
suffisante pour dorsaliser le mésoderme
