chapitre 4 Flashcards
explique le développement embryonnaire
Un organisme multicellulaire issu de la reproduction sexuée, débute par la formation d’un zygote (ovule fécondé). Puis le développement embryonnaire comprend
1. la division cellulaire
2. la différentiation cellulaire
3. la morphogenèse
Ces 3 processus interdépendants transforment un ovule fécondé en un organisme entier. Les cellules de type similaire sont regroupées en tissus, les tissus, en organes, et les organes, en systèmes physiologiques. L’ensemble des systèmes coordonné par l’homéostasie représente l’organisme entier.
explique l’étape 1 du développement embryonnaire: la division cellulaire
le zygote subit une série de divisions mitotiques successives.
Résultat: une boule de 8 cellules identiques (cellules souches embryonnaires). Chacune de ces cellules
a le potentiel de se spécialiser en n’importe quelle cellule somatique.
explique l’étape 3 du développement embryonnaire: la différentiation cellulaire
C’est le processus durant lequel les cellules acquièrent des structures et des fonctions spécialisées. La forme finale d’une cellule est intimement liée avec son rôle dans l’organisme. Ex. La cellule nerveuse a un très long axone (prolongement du cytoplasme très mince) pour parcourir une plus grande distance et transmettre le signal.
Malgré que la différenciation débute, la division cellulaire continue!
Résultat : une partie des cellules souches se transforme en cellules différentiées spécifiques, d’autres cellules souches continuent à se diviser.
la différenciation cellulaire se fait par la condensation graduelle de chromatine (hétéro-chronatine), plus une cellule est différencié plus son eu-chromatine commence a diminuer. La différence entre deux cellules différentes sont l’eu-chromatine, donc ils ne vont pas avoir accès aux mêmes gènes et ne produiront pas les mêmes protéines
Qu’est-ce qu’une cellule souche?
Une cellule souche: elle est peu spécialisée ou pas du tout, elle se divise continuellement et
dans un environnement particulier (présence des facteurs d’induction) se différencie en
cellule spécialisée. La grande majorité des cellules spécialisées perdent la capacité de
division et entrent en G0.
explique l’étape 2 du développement embryonnaire: la morphogenèse
La morphogénèse est l’ensemble des mécanismes déterminant la forme de l’organisme.
Elle commence aussitôt que la première boule de quelques cellules est formée. Elle gère la division cellulaire par intermédiaire des facteurs de croissance et elle gère la différentiation cellulaire, par les facteurs d’induction.
Ex. La morphogénèse détermine quelle extrémité de l’embryon est la tête…
sur quoi est basé la classification des cellules souches?
Il existe plusieurs types de cellules souches, leur classification est basée sur leur capacité à se
différencier.
Quelles sont les différentes classes de cellules souches ?
- Les totipotentes peuvent devenir n’importe quelle cellule somatique (nous en avons pas à l’age adulte)
Ex. Zygote, 8 premières cellules embryonnaires - Les multipotentes peuvent devenir une cellule spécialisée d’une famille de cellules
“apparentées”.
Ex. une cellule souche hématopoïétique peut devenir un globule rouge, un globule blanc
(leucocytes) ou plaquette. - Les oligopotentes ont un éventail de spécialités limitées à quelques types de cellules.
Ex. la cellule souche lymphoïde peut devenir 2 types de globules blancs, le lymphocyte B ou le
lymphocyte T - Les unipotentes ne produisent qu’un seul type de cellule avec la capacité d’auto-régénération
Ex. les cellules souches musculaires appelées myoblastes satellites ne peuvent devenir qu’un
myocyte strié.
(tyoe de cellule souches les plus présentes à l’age adulte)
** un autre terme plus vague: pluripotente = une cellule ayant moins de choix de spécialisation
que la totipotente, mais plus de choix qu’une cellule unipotente.
Qu’est-ce que la lignée cellulaire?
Le développement d’un organisme multicellulaire est très précis et invariable. Chaque cellule de l’embryon a un chemin génétiquement déterminé. En suivant au microscope toutes les divisions cellulaires qui se produisent à partir de la formation du zygote, il est possible d’établir la provenance de chaque cellule de l’adulte.
Qu’est-ce que l’équivalence génomique
Toutes les cellules somatiques (les cellules différenciées et les cellules souches) du même organisme ont un génome IDENTIQUE. C’est à dire que la cellule nerveuse a en sa possession les mêmes gènes qu’une cellule musculaire ou adipeuse ou …. Etc.
Comment peut-on prouver l’équivalence génomique?
But: génération d’un organisme complet à partir de cellules différenciées du même type.
Clonage: L’emploi d’une cellule somatique différentiée (non cellule souche), issue d’un organisme multicellulaire, dans le but de fabriquer un ou plusieurs individus (organismes multicellulaires clones) qui lui sont génétiquement identiques.
explique l’exemple de la carotte pour expliquer le clonage des plantes
Les cellules différenciées de la racine (la carotte qu’on mange) placées sur un milieu de culture
peuvent devenir des plantes adultes normales (avec les feuilles, les tiges et oui, d’autres racinescarottes). Les plantes-clones ainsi produits sont génétiquement identiques à la plante mère à partir de laquelle les cellules différenciées ont été extraites au début.
Conclusion: une cellule spécialisée d’une plante adulte peut se dédifférencier et donner
naissance à toutes les autres cellules différentiées d’un nouvel individu.
Est-ce que la clonage chez les animaux se fait de la même façon que chez les plantes?
Non, Les cellules animales n’ont pas cette capacité de dédifférenciation de façon naturelle.
La dédifférenciation veut dire un retour au stade de cellule souche où l’ensemble du génome est accessible et la division cellulaire est fréquente.
Attention de ne pas confondre l’équivalence génomique avec l’accessibilité du génome. Même si toutes les cellules du même organisme ont le même génome, elles n’utilisent pas les mêmes morceaux et les parties non utilisées sont condensées (non accessibles).
Quels sont les difficultés liés au clonage animal?
La majorité des cellules animales différenciées mises en culture ne se diviseront pas, et elles ne produiront pas de nouvel organisme. Et ce malgré l’ajout des facteurs de croissance et des facteurs d’induction.
- Reproduire l’environnement de l’utérus et de l’ovule est extrêmement difficile et on n’y parvient pas encore
2.il est difficile (mais toutefois possible en laboratoire) de forcer les cellules animales à se dédifférencier.
Comment se fait le clonage animal
- Il faut une mère porteuse, un ovule (A) (son
cytoplasme et ses organites sauf le noyau) et le noyau d’une cellule spécialisée et dédifférenciée
de l’organisme qu’on veut cloner (A) (le noyau peut provenir d’une cellule musculaire, d’un
neurone, d’un kératinocyte…). - On met le noyau dans l’ovule et l’ovule dans la mère porteuse.
Il est également possible de faire la même chose avec le zygote à la place de l’ovule, mais toujours en échangeant son noyau.
- La mère porteuse (B) passe par un temps de gestation normale et donne naissance à un clone.
Comment on peut évaluer les chances de succès d’un clonage animal?
Les chances de la réussite d’un clone sont inversement proportionnelles à l’âge de la cellule donneuse du noyau. Les cellules d’embryons ont beaucoup plus de chances que les cellules complètement différenciées de l’adulte. Chez les animaux, il y a une perte progressive de la totipotence à cause du changement de la chromatine (des régions d’ADN ne sont plus accessibles).
Est-ce qu’il est possible de dédiférencier des cellules en laboratoire?
oui, il est possible de dédifférencier les cellules en laboratoire en les cultivant sur un milieu pauvre en nutriments. Les cellules ainsi obtenues sont en G0 (ne se divisent pas, car pas assez de nourriture), mais elles ont toute leur chromatine accessible. Probablement, les cellules accèdent à leur ADN dans son totalité, dans leur effort de trouver les gènes pouvant compenser la pénurie de la nourriture et leur permettre de s’adapter. Cette procédure ne garantit pas un succès à 100%, seulement quelques cellules d’une large population réussiront à « ouvrir » leur ADN.
comment se fait la différenciation des cellules?
Les différences entre les cellules d’un organisme multicellulaire résultent presque entièrement des variations de l’expression génique et non des disparités entre les génomes des cellules. Un gène exprimé veut dire un gène utilisé par la cellule. La différence se trouve dans l’eu-chromatine de chaque cellule (chromatine moins condensé qui peut être utilisé par la cellule.
Quels sont les 2 moyens de mesurer la différenciation cellulaire?
- la présence d’un
ARNm correspondant au gène - la présence de la protéine correspondante au gène
Quels sont les 3 moyens de détecter l’ADN, l’ARNm et les protéines?
- Southern blot (ADN)
- Northern blot (ARN)
- Western blot (protéine)
Quels sont les grandes différences entre le test Southern et Northern?
southern: permet de mettre en évidence des segments d’ADN ciblés. Durant ce processus tout l’ADN est déroulé (accessible)
Northern: permet de mettre en évidence des ARNm ciblés
Dans les 2 techniques, les segments apparaissent sur un gel en ordre de grandeur (gros en haut et petits en bas)
explique La procédure pour faire un Southern ou un Northern
- L’ADN issu d’un organisme donné (1 individu ou d’une population de la même espèce) est isolé et coupé en petits fragments par les nucléases (les enzymes qui coupent les acides nucléiques). Il est également dénaturé (les deux brins sont séparés). Dans le cas de l’ARN cette étape est omise, car il s’agit déjà des acides nucléiques courts et qui sont en 1 seul brin
- le matériel est déposé sur une matrice gélatineuse sur la partie supérieure du gel (en haut), on y ajoute un échantillon connu qui sert d’une échelle de grandeur (contenant quelques fragments d’acides nucléiques dont
la taille est connue d’avance) - le gel est soumis à un courant électrique et les acides nucléiques sont séparés par l’électrophorèse (comme les nucléotides sont composés de une base azotée, un sucre ET un
groupement phosphate qui est chargé negativement) - Lorsque le courant est appliqué, les nucléotides sont attirés vers la borne positive par leurs groupements phosphates. Cette borne (+) se trouve en bas du gel. Il en suit que les acides nucléiques migrent du haut du gel vers le bas du gel. Les fragments plus courts se déplacent plus vite à travers la matrice
gélatineuse que les fragments longs qui y sont retenus. - Après 40 min, l’ADN ou l’ARN de votre échantillon est séparé selon sa taille : les segments longs se trouvent plus haut et les segments courts sont localisés plus bas. Il est possible d’estimer la taille en comparant la position d’un segment (une bande) avec l’échelle.
comment faire pour trouver un gène spécifique dans un test southern
- électrophorèse
- on crée un gène constitué de bases complémentaire au gène recherché et on y ajoute un colorant (sonde)
- Si le gène recherché est présent dans nos échantillons, la sonde va s’y coller
explique La procédure pour faire un Western
Les grandes étapes sont les mêmes que pour les 2 autres techniques, mais cette fois on travaille avec les protéines. Dans un échantillon qui contient l’ensemble des protéines produites par les cellules, on cherche une protéine donnée.
- l’échantillon est dénaturé par la chaleur et les agents chimiques : les protéines sont
déroulées jusqu’à leur structure primaire et chargées négativement. (Ceci est nécessaire pour que le passage d’une protéine à travers le gel soit uniquement influencé par sa taille (le nombre d’acides aminés) sans tenir compte de sa forme en 3D, ni de sa charge habituelle)) - Les échantillons et l’échelle (échantillon avec quelques protéines dont on connait la taille) sont déposés sur un gel, le courant est appliqué et les protéines migrent vers le bas du gel où se trouve la borne positive.
- Les petites protéines voyagent plus vite que les grosses et suite à l’électrophorèse de
40 minutes seront situées plus bas sur le gel. Du gel, les protéines sont transférées sur un filtre. Le filtre est incubé avec les anticorps dirigés spécifiquement contre une protéine donnée.
comment fonctionne les anti-corps dans la contexte de test Western
Les anticorps eux-mêmes sont des protéines. Chaque anticorps a une base similaire aux autres anticorps (une portion commune) et des « bras » variables. Les bras de chaque anticorps donné sont complémentaires par leur forme et par les liaisons chimiques qu’ils peuvent faire à un antigène donné (une portion d’une protéine donnée). Ainsi un anti-actine possède des bras qui vont se coller sur certaines portions de l’actine.
Les anticorps sont produits par les globules blancs du système immunitaire (les lymphocytes B) en réponse aux antigènes rencontrés dans le corps (ex. infection bactérienne : les anticorps sont produits contre les protéines bactériennes).
comment fonctionne en général la régulation de l’expression génique
Les mécanismes régulateurs activent et désactivent les gènes spécifiques au cours du développement embryonnaire et tout au long de la vie d’un organisme pluricellulaire. Il existe plusieurs points de contrôle.
quels sont les 2 moyens de régulation de l’expression génique au niveau des gènes
2 moyens:
1. La condensation de la chromatine
2. Les facteurs de transcription
commet se fait la régulation de l’expression génique au niveau des gènes: La condensation de la chromatine
une région d’ADN peut être condensée de façon
irréversible. Les cellules différentiées condensent ainsi les gènes dont elles ne comptent pas s’en servir durant toute leur vie. Par exemple, un hépatocyte (cellule de foie) n’a pas besoin de produire les protéines cristallines (présentes dans le cristallin et dans la cornée de l’œil et qui donnent le pouvoir de résolution tout en assurant la transparence). L’hépatocyte va donc « fermer » cette portion de son ADN.
commet se fait la régulation de l’expression génique au niveau des gènes: Les facteurs de transcription
même si un gène est utile pour une cellule différentiée donnée, cela ne veut pas dire que cette cellule veut avoir la protéine correspondante tout le temps. Il est possible de réguler le moment et la durée de la transcription des gènes par les facteurs de transcription. Ces derniers sont des protéines qui se placent au début d’un gène et soit permettent de le transcrire en ARNm plus facilement (les activateurs) soit empêchent la transcription de se faire (les inhibiteurs). Il en suit que toute transcription dépend de la présence et du nombre des activateurs et des inhibiteurs.
commet se fait la régulation de l’expression génique au niveau des protéines: La durée de vie des protéines
une protéine est une machine avec une date de péremption. Plus qu’une protéine travaille, plus qu’elle s’use et se dénature. Les protéines ne peuvent pas être réparées. Une fois usées, elles sont dégradées en acides aminés et ces derniers utilisés pour en faire d’autres. Il est également possible de dégrader les protéines encore
fonctionnelles, mais qui ne sont plus utiles en les envoyant soit aux protéasomes soit aux
lysosomes. Les protéasomes sont des petits cylindres protéiques présents dans le cytoplasme qui agissent comme une déchiqueteuse de papier.
commet se fait la régulation de l’expression génique au niveau des protéines: Les modifications post-traductionnelles
plusieurs protéines sont activées ou inhibées
plusieurs fois durant leur vie. À chaque fois, il s’agit d’un ajout ou d’un retrait d’un ou des plusieurs atomes. Par exemple, plusieurs enzymes sont activées lorsqu’on leur ajoute un groupement phosphate (phosphorylation) et elles sont inhibées lorsque ce groupement est enlevé (déphosphorylation).
Quel regulation est utilisé la plus souvent?
Parmi les différents mécanismes régulateurs, c’est la régulation au niveau de la transcription qui est utilisée le plus souvent
Comment se fait la régulation au niveau de la transcription?
La transcription comporte 3 étapes : L’initiation (installation de l’enzyme transcriptase sur le gène), l’élongation et la terminaison. C’est la première étape qui est régulée. L’initiation débute avec la fixation de facteurs de transcription sur l’ADN avoisinant un gène et de l’ARN polymérase ADN dépendante (transcriptase) sur le promoteur d’un gène.
Le promoteur est une séquence de désoxyribonucléotides située au début du gène. C’est le point de départ de la transcription et le lieu où se déroule la régulation de cette dernière. La transcriptase doit reconnaître le promoteur et se placer dessus (2 tâches qui peuvent être difficiles). Elle est aidée par les facteurs de transcription activateurs : ils se placent avant elle sur le promoteur ou à côté de celui-ci et nuit par les inhibiteurs. S’il y a plus d’inhibiteurs que d’activateurs, la transcription ne se fera pas, plus le nombre d’activateur est grans par rapport aux inhibiteurs, plus on fera d’ADN par minute, donc la transcription sera plus rapide.
Avons-nous toujours des cellules souches à l’age adulte?
oui, elle sont utiles lorsqu’on doit réparer des tissus, les cellules souches sont toutefois plus différenciés
Qu’est-ce qu’un tissus
composé de cellules différentes mais avec des fonctions semblables
Quelles sont les interractions ente division cellulaire, morphogénèse et différenciation cellulaire?
ils débutent un à la fois, donc
1. division cellulaire
2. morphogénèse
3. différenciation cellulaire
Toutefois, a parti du moment où le processus est commencé, les 3 étapes se font en même temps tout au long de notre vie et vont être déoendants entre eux. La morphogénèse produit les facteurs de croissance qui stimulent la division cellulaire et les facteurs d’induction qui organise la différenciation cellulaire. Les 3 processus continuent toute notre vie
Chez l’humain, est-ce que nous avons des cellules qui n’ont pas de génome?
oui, les globules rouges, au départ, lorsqu’elles sont cellules souches, elles ont un noyau, lorsqu’elle est assez différencié, elle se met à produire beaucoup d’hémoglobine (protéine). Lorsqu’elle a produit assez d’hémoglobine, le noyau est éjecté de la cellule.
Pourquoi?: Comme les globules rouges sont responsables du transport de l’oxygène, elles sont plus efficaces si elles n’ont pas de mitochondries, puisque les mitochondries utilisent beaucoup d’oxygène. Comme un noyau aurait besoins des mitochondries pour fonctionner, elles n’ont juste pas de noyau. Comme elles n’ont pas de noyau, elles ne peuvent pas produire/renouveler leurs protéines et ont une durée de vie d’environ 3 mois.
chez l’humain, avons-nous des cellules avec plusieurs noyaux?
oui, les cellules musculaires ont plusieurs noyaux. ce sont des cellules de la meme longueur que nos muscles, elles sont donc tres longues et ont énormément beaucoup de cytoplasme, donc pour fournir assez de protéine pour tout ce cytoplasme, nous avons plusieurs noyaux
Qu’est-ce qui différencie les cellules différenciés?
l’expression des gènes nécessaires
- protéines propres à un tyoe de cellules spécifiques (hétéro/eu-chromatine)
- quantité difféntes de protéines communes (activateurs/inhibiteurs de la transcription)
Ces deux facteurs vont ainsi influencer:
- la modification de la structure cellulaire
