Embryo moléculaire 2 (gènes homéotiques) Flashcards
Quelle est la conséquence d’une mutation d’un gène homéotique
Cause des transformations homéotiques caractérisées par la présence d’un segment corporel qui en remplace un autre
Comment se nomment les facteurs de transcriptions qui proviennent de la traduction des gènes homéotiques ?
Homéoprotéines
En quoi consiste l’homéodomaine ?
Séquence de 60 acides aminés dans les homéoprotéines qui contrôle la liaison des protéines à l’ADN
- Séquence codée par une séquence d’environ 180 nucléotides, très conservée durant l’évolution
Vrai ou faux ? Chaque homéoprotéine agit sur un seul promoteur
Faux, agit sur plusieurs promoteurs, activateurs et répresseurs de la transcription des gènes qu’elle contrôle = détermine l’intensité de la transcription des gènes subalternes
Pourquoi compare-t-on les homéoprotéines à des clés ?
Des légères différences a/n des acides aminés de l’homéodomaine, qu’on peut comparer aux dents d’une clé, réglementent quelles séquences d’ADN sont reconnues et liées
Quelles protéines activent le promoteur du gène “even-skipped” ? Lesquelles l’inhibent ?
- Activent : bicoide et hunchback
- Inhibent : giant et kruppel
L’effet cumulatif détermine si le gène est transcrit ou non et si cette transcription se fait en petite ou grande quantité
Combien y a-t-il de complexes HOX ? Sur combien de chromosomes sont-ils répartis ?
4 complexes sur 4 chromosomes différents
Combien y a-t-il de gènes HOX sur chaque complexe ?
Entre 9 et 12 gènes HOX
Vrai ou faux ? Tous les gènes homéotiques sont des gènes HOX
Faux (plusieurs ne sont pas localisés dans une des 4 régions chromosomiques qui contiennent les HOX)
Distinguer gène homéotique, homéoprotéine et gène HOX
- Gène homéotique : contient la séquence de 180 nucléotides
- Homéoprotéine : contient la séquence de 60 acides aminés
- Gène HOX : situé sur un complexe homéotique dont l’architecture détermine la chronologie et la topographie d’expression
Dans quel sens sont transcrits les gènes HOX ?
De façon séquentielle, commençant avec les gènes les plus 3’ du complexe (A1,B1,C4,D1) et en finissant par les gènes les plus 5’ (ABCD13)
L’activation d’un HOX en 3’ active son voisin en 5’
Quel est le rôle de l’acide rétinoique dans le contrôle de la transcription de HOX ?
Les gènes HOX avec les plus petits nombres sont exprimés en premiers et ceux avec le plus grand sont exprimés en dernier sous le contrôle d’un gradient de concentration de l’acide rétinoique
- Il joue un rôle majeur dans l’expression spatiale et chronologique des gènes HOX
HOX 1 sont très très sensibles à l’acide rétinoique et ont donc besoin d’un très petit gradient de concentration, VS HOX13 qui a besoin d’une plus grande concentration
Dans quel axe se fait la segmentation par les gènes HOX ?
Axe caudo-céphalique
Qu’est-ce qui est plus homologue entre eux : HOX A9 et HOX B9 ou HOX A1 et HOX A2
HOX A9 et B9, car ils sont dérivés d’un même gène primordial
Quels sont les premiers gènes HOX à être exprimés ?
- HOX A1
- HOX B1
- HOX D1
HOX C1 n’existe pas
Vrai ou faux ? L’expression des gènes HOX est semblable pour les HOX de différents complexes portant le même numéro
Vrai : par exemple, A4,B4,C4 et D4 sont tous sensiblement exprimés ensemble dans des endroits semblables sinon identiques
Décrire la segmentation dorso-ventrale du tube neural
La concentration des protéines SHH et BMP par diffusion provoque l’induction des cellules du SNC primitif à se différencier en 7 types distincts de neurones, en stimulant l’expression de différents gènes contrôleurs maîtres dans ces 7 segments différents du tube neural
BMP stimule la production de PAX3 et 7, SHH stimule pour NKX2.2 + NKX6.1
Quelle structure produit SHH ?
Notochorde
Quelle structure produit BMP
Cellules dorsales du tube neural
Par quels processus est segmenté le tube neural ?
- Caudo-céphaliquement par gènes HOX
- Dorso-ventralement par SHH et BMP
Vrai ou faux ? La concentration de SHH est plus grande a/n ventral
Vrai
- BMP stimule les neuroblastes à produire PAX3 et 7 = neuroblastes dorsaux
- SHH stimule les neuroblastes à produire NKX2.2 et NKX6.1 = neuroblastes ventraux
Décrire la séparation dichotome de l’arbre bronchio-alvéolaire
1- Un groupe de cellules mésenchymateuses sécrète FGF10, qui diffuse et stimule la prolifération cellulaire du bourgeon épithélial
2- FGF10 stimule la sécrétion de SHH par les cellules épithéliales qui prolifèrent
3- SHH diffuse et inhibe la synthèse de FGF10 par les cellules mésenchymateuses exposées à une forte concentration de SHH : l’aggrégat de cellules mésenchymateuses se scinde en deux agrégats indépendants
4- Chaque des agrégats stimule la prolifération cellulaire à l’extrémité de son bourgeon épithélial : le cycle recommence
Vrai ou faux ? Chez les vertébrés, les homéoprotéines sont détectées dès le stade blastocyte
Vrai
Décrire, de manière très résumée, les étapes de la segmentation
1- Gènes initient la segmentation et contrôlent la segmentation par les gènes PAX
2- Embryon segmenté par les 4 complexes HOX et par SHH
3- Des petits groupes de cellules expriment chacun une série de gènes gap, pax et HOX = adresse moléculaire, correspond aux facteurs de transcription exprimés par chaque cellule + détermine la cascade de différenciation que chaque cellule va suivre
Combien y a-t-il de gènes PAX connus ?
9
À quoi servent les gènes PAX ?
Codent pour des protéines qui agissent comme facteurs de transcription lors de la segmentation de l’embryon
- Ils enclenchent certaines taches développementales très précises pour “préparer le terrain”
Nommer l’impact d’une mutation de PAX-3
Syndrome de Waardenburg
Que se produit-il s’il y a une sur-expression de PAX-3 ?
Associée au rhabdomyosarcome, un cancer du muscle strié (fréquent en pédiatrie)
À quoi sert PAX-6 ?
Responsable d’enclencher toute la cascade moléculaire nécessaire au développement de l’oeil ; sans PAX-6, il n’y a même pas une ébauche d’oeil
Qu’est-ce qui est engendré par une mutation de PAX-6 ?
- Absence de formation de l’iris (aniridie)
- Peut causer des anomalies du cristallin, de la rétine et du nerf optique
- Si mutation homozygote, malformations très sévères du SNC (holoprosencéphalie) et de la face + sont anopthalmiques
Que se produit-il s’il y a une expression ectopique de PAX-6 ?
Formation complète et parfaite d’un oeil là où cette expression a lieu : par contre, l’oeil ne sera pas fonctionnel car pas innervé par un nerf optique
Nommer les 7 méthodes possibles d’interactions cellulaires
- Contact direct
- Synapse
- Stimulation paracrine
- Stimulation autocrine
- Stimulation endocrine
- Stimulation jonctionnelle
- Exosome
Décrire ce type d’interaction cellulaire :
- Contact direct
Un signal sur la membrane plasmique d’une cellule interagit avec le récepteur d’une cellule-cible (ex. CPA)
Décrire ce type d’interaction cellulaire :
- Synapse
Conversion du signal électrique en signal chimique qui active les cellules cibles (si on parle d’une synapse chimique)
Décrire ce type d’interaction cellulaire :
- Stimulation paracrine
Une cellule sécrète un signal qui diffuse et stimule les récepteurs des cellules adjacentes (cellules différentes)
Décrire ce type d’interaction cellulaire :
- Stimulation autocrine
Une cellule sécrète un signal qui diffuse et stimule les récepteurs des cellules adjacentes, qui sont du même type que la cellule sécrétante.
Souvent utilisée par les cellules cancéreuses
Décrire ce type d’interaction cellulaire :
- Stimulation endocrine
Les hormones dans le sang contrôlent des cellules cibles à distance. Les récepteurs hormonaux peuvent être situés sur la membrane plasmique, dans le cytoplasme ou dans le noyau
Décrire ce type d’interaction cellulaire :
- Stimulation jonctionnelle
Les gap jonctions permettent l’échange de petites molécules et d’ions ainsi qu’un couplage électrique entre cellules adjacentes = action coordonnée des cellules dans un même tissu.
Que se produit-il s’il y a une déficience en CONNEXINE-43 ?
Graves malformations cardiaques
CONNEXINE-43 est une protéine requise pour la jonction gap
Décrire ce type d’interaction cellulaire :
- Exosomes
Les cellules peuvent moduler leurs voisines et des cellules distantes par la sécrétions d’exosomes :
- Vésicules contenant des protéines, de l’ARNm et des miRNA
- Excrétés par les cellules et libérés dans le milieu extracellulaire où ils agissent de manière paracrine ou à distance via la circulation
- Reconnaissance et fusion très spécifique
- Rôle physiologique crucial a/n du développement (autant embryonnaire que adulte)
- Impliqués dans la pré-éclampsie, la neurodégénérescence et l’oncogenèse
- Chaque type de cancer produit des exosomes spécifiques : dans le futur, on pourra analyser les exosomes pour savoir s’il y a un cancer, si oui de quel type et quel stade
- Sont invisibles au microscope conventionnel (30-100nm de diamètre)
De quoi dépend la réponse cellulaire aux signaux provenant des autres cellules ?
Toutes les cellules sont programmées pour répondre de façon très spécifique à une combinaison de signaux. La réponse dépend de :
- Récepteurs exprimés par la cellule (nombre et type)
- Différentes molécules qui stimulent la cellule
- Concentration de ces molécules
Que peut-il se produire si une cellule ne reçoit aucun signaux de survie?
Peut enclencher l’apoptose
Vrai ou faux ? Chaque ligand possède un seul récepteur cellulaire qui peut le reconnaître
Faux, différents types de cellules peuvent exprimer différents type de récepteurs, mais qui reconnaissent les mêmes ligands
Vrai ou faux ? Un même récepteur peut activer différentes cascades moléculaires
Vrai (selon le type de cellule qui l’exprime)
Que sont la nétrine et la sémaphorine ?
Molécules qui influençent la chimiotaxie :
- Nétrine attire les cellules (feu vert)
- Sémaphorine arrête la migration cellulaire (feu rouge)
Ces molécules permettent notamment la décussation (SNC et chiasma optique)
Décrire le mécanisme d’inhibition latérale
1- Les cellules au même stade de différenciation tentent tous d’inhiber leurs voisines
2- Certaines cellules réagissent mieux à l’inhibition et expriment un facteur de transcription qui induit la synthèse d’un inhibiteur et qui diminue la synthèse de son récepteur pour cet inhibiteur. Il empêche aussi les cellules voisines de produire le facteur de transcription
3- Certaines cellules ont donc été très inhibées alors que d’autre, pas du tout.
Le facteur de transcription enclenche la formation de follicule pileux/plumes
À quoi sert l’induction différentielle ?
Mécanisme fréquemment utilisé pour induire deux types de différenciation à partir d’un groupe de cellules initialement identiques
À quoi servent les morphogènes ?
Les morphogènes diffusent et agissent sur des distances plus ou moins grandes afin de contrôler la segmentation via leur gradient de concentration
- Contrôlent la détermination et donc la différenciation des champs développementaux
Décrire le mécanisme de l’induction différentielle
Les cellules sécrétent une substance qui induit les cellules adjacentes à changer leur différenciation
- Sécrétion durant une courte période de temps
- Effet limité dans l’espace
- Parfois, ces inductions segmentent l’embryon de façon séquentielle
- Certains inducteurs agissent sur des courtes distances, d’autres sur des plus grandes distances
Nommer des exemples de morphogènes
- SHH (développement des membres)
- Acide rétinoique (expression des gènes HOX)
Comment est-ce que l’action des morphogènes est-elle limitée ?
La majorité des inducteurs sont également inhibés par des antagonistes qui peuvent lier et inhiber le morphogène ou son récepteur
Comment se fait la segmentation gauche-droite de l’embryon ?
Battement des cils a/n du noeud de Hensen ; distribue les morphogènes de façon asymétrique (plus de Lefty à gauche)
Vrai ou faux ? Les somites se forment de la première cervicale à la dernière caudale
Vrai
À quoi sert “l’horloge moléculaire” ?
Contrôle le développement des cellules du mésenchyme somitique : chaque “temps” est associé à une tranche de somite
- Le temps “0” est associé à la formation de cellules inter-somitiques
Décrire briévement le fonctionnement de l’horloge moléculaire
- Protéine FGF8 produite de façon constante
- FGF8 stimule la production de WNT3a
- WNT3a active la cascade NOTCH, qui engendre une cascade moléculaire, et WNT3a stimule aussi le producteur d’AXIN
- La protéine AXIN inhibe le promoteur de WNT3a
- L’inhibition de WNT3a fait que NOTCH n’est pas produit, donc pas de cascade moléculaire (donc pas de production de somite)
- AXIN a une demie-vie de 90 min ; en son absence, WNT3a recommence à être produite
- Le cycle recommence
Dans quel sens se fait le mouvement rotatoire des cils a/n du noeud de Hensen ? Comment se nomme ce mouvement ?
Le flux nodal se fait dans le sens anti-horaire
Comment se fait la transcription des gènes de latéralité gauche-droite ?
- Cellules du noeud de Hensen produisent FGF
- FGF enclenche l’exocytose des NVPs, qui contiennent SHH et acide rétinoique
- Le flux nodal transporte les NVPs vers la gauche du noeud, où elles se brisent et déversent leur contenu
- Activation de Nodal à gauche
- Morphogènes stimulent la transcription de gènes de latéralité droite et gauche
Comment se nomme le syndrome dans lequel il y a une anomalie des cils a/n du noeud de Hensen ?
Syndrome de Kartagener
Nommer un signe clinique présent chez 50% des patients atteints du syndrome de Kartagener
Dextrocardie (coeur à droite)
Par quoi est causée l’anomalie des cils dans le syndrome de Kartagener ?
Production d’une molécule de dynéine anormale = cils immobiles, ce qui empêche de générer le flux nodal
- Dans ce contexte, la latéralité est établie au hasard, donc 50% ont un situs inversé
Dans un autre type de mutation, les cils peuvent battre, mais moins rapidement que la normale = situs inversé pour la grande majorité
À quoi servent les cils 9+2 ?
Implication dans le mouvement :
- Flagelle du spermatozoide
- Cils du noeud de Hensen
- Cils des voies respiratoires
- Cils des trompes utérines
À quoi servent les cils 9+0 ?
Rôle chimiosensoriel (stimulation par des morphogènes, comme SHH) et/ou mécanorécepteur
Décrire le syndrome de Meckel-Gruber
Anomalie des cils cause :
- Rachischisis crânien avec exencéphalie
- Polydactylie des mains et des pieds
- Anomalie des tubules hépatiques et pancréatiques (fibrose péritubulaire)
- Tubules rénaux sont dépolarisés et deviennent kystiques = reins énormes
- Uretère et vessie très hypoplasiques, car il n’y a pas de flot urinaire
- Oligohydramnios (causée par l’absence d’urine) = l’utérus écrase le foetus et cause une arthrogrypose
- Oligohydroamnios cause une séquence de Potter, avec hypoplasie pulmonaire très sévère et rapidement fatale
À quoi sert la fonction mécanoréceptrice des cils 9+0 ?
Requise pour permettre de bien polariser certains tubules, car la direction du liquide intra-tubulaire permet aux cellules de s’orienter les unes par rapport aux autres
Nommer des maladies qui sont engendrées par une mauvaise fonction mécanoréceptrice des cils
- Syndrome de Meckel-Gruber
- Polykystose rénale autosomique dominante
Comment est causée la polykystose rénale autosomique dominante ?
Mutation germinale cause l’inactivation d’un gène impliqué dans la formation des cils = cellules des tubules rénaux perdent leur propriété mécanoréceptrice et ne peuvent plus s’orienter dans l’axe longitudinal, causant une dilatation progressive des tubules avec formation de kystes
