Biologie du développement: Mutations et techniques

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Questions and Answers

Quels types de mutations permettent d'identifier les premiers gènes de développement?

  • Mutations induites par le traitement chimique
  • Mutations liées aux infections virales
  • Mutations spontanées (correct)
  • Mutations réversibles

Quelle technique est utilisée pour obtenir des animaux transgéniques chez la souris?

  • Clonage d'animaux matures
  • Transplantation de cellules souches embryonnaires (correct)
  • Utilisation de cellules de la peau
  • Croisement à travers des générations

Les cellules souches embryonnaires (ES) sont principalement caractérisées par leur capacité à:

  • Se différencier en tout type de cellule (correct)
  • Se diviser indéfiniment sans différenciation
  • Être réduites à un type cellulaire spécifique
  • Devenir uniquement des cellules musculaires

Quel est le but de la technique KO (knockout)?

<p>Supprimer un gène spécifique (C)</p> Signup and view all the answers

À quel stade de développement trouve-t-on les cellules souches hématopoïétiques?

<p>À divers stades de l'embryogenèse (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle affirmation est vraie concernant les cellules souches embryonnaires?

<p>Elles permettent des modifications génétiques spécifiques (D)</p> Signup and view all the answers

La technique KI (knock-in) est principalement utilisée pour:

<p>Remplacer un gène défectueux par un gène fonctionnel (D)</p> Signup and view all the answers

Comment les modifications génétiques sont-elles introduites dans un animal transgénique?

<p>Par transplantation de cellules ES modifiées dans un blastocyste (C)</p> Signup and view all the answers

Quel processus est impliqué dans la spécification du côté dorsal chez les embryons?

<p>Activation de la voie de signalisation Wnt/β (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la fonction des microtubules au pôle végétatif de l'œuf?

<p>Faciliter la rotation corticale (D)</p> Signup and view all the answers

Quels déterminants sont responsables de la spécification de l'endoderme et de l'ectoderme?

<p>Déterminants maternels cytoplasmiques (B)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'effet des signaux inducteurs de la famille des TGF-β?

<p>Induire le mésoderme (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle expérience démontre que les propriétés inductrices varient chez les cellules de l'endoderme?

<p>Étude des cellules de la blastula de xénope (D)</p> Signup and view all the answers

Quel rôle joue la rotation corticale dans le développement embryonnaire?

<p>Relocalise des déterminants dorsalisants (C)</p> Signup and view all the answers

Quelles cellules présentent une induction différente selon leur localisation?

<p>Cellules d'endoderme (A)</p> Signup and view all the answers

Quel type de signal est responsable de la spécification des feuillets embryonnaires?

<p>Signaux de la famille des TGF-β (C)</p> Signup and view all the answers

Quel rôle jouent les morphogènes dans le développement cellulaire ?

<p>Ils fournissent des informations de position aux cellules. (B)</p> Signup and view all the answers

Quels signaux sont responsables de la régionalisation dorso-ventrale dans le tube neural en développement ?

<p>BMP et Wnts (A)</p> Signup and view all the answers

Comment les gradients de SHH influencent-ils la spécification des doigts ?

<p>Ils provoquent une duplication en miroir du gradient de morphogène. (D)</p> Signup and view all the answers

Quelles sont les implications de l'état de compaction de la chromatine sur l'expression génique ?

<p>Il contrôle l'expression grâce à des modifications épigénétiques. (D)</p> Signup and view all the answers

Quels types de signaux sont impliqués dans les processus de développement des morphogènes ?

<p>Divers signaux fonctionnant comme morphogènes. (C)</p> Signup and view all the answers

Quel phénomène se produit lorsque la ZPA est greffée dans la région antérieure du bourgeon d'aile ?

<p>Une duplication en miroir des doigts est induite. (C)</p> Signup and view all the answers

Comment s'effectue la régulation de l'expression génique ?

<p>À toutes les étapes de l'expression d'un gène. (B)</p> Signup and view all the answers

Quel type de molécules interviennent également dans le contrôle de l'expression des gènes ?

<p>Les ARN non codants. (B)</p> Signup and view all the answers

Quels types de composés peuvent être injectés pour marquer les tissus embryonnaires ?

<p>Des protéines révélées avec un substrat (A), Des ARNm codant pour des protéines fluorescentes (C)</p> Signup and view all the answers

Que permet de réaliser l'analyse des résultats de lignage dans l'embryon ?

<p>L'établissement d'une carte de destinée des cellules (D)</p> Signup and view all the answers

Quelles sont les chimères interspécifiques dans l'étude de l'embryon de poulet ?

<p>Des fragments d'embryon de caille prélevés pour être utilisés dans un embryon de poulet (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle méthode de coloration met en évidence l'hétérochromatine chez la caille ?

<p>Coloration de l'ADN par Feulgen (B)</p> Signup and view all the answers

Quel est le rôle des cellules de la crête neurale dans le développement embryonnaire ?

<p>Elles sont multipotentes et donnent naissance à diverses cellules (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle technique moderne remplace la coloration de Feulgen pour visualiser les cellules de la caille ?

<p>Immunomarquage avec un anticorps spécifique (A)</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce que le QCPN dans le contexte de l'embryon de caille ?

<p>Un antigène commun absent chez le poulet (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'impact des manipulations sur les embryons chimériques ?

<p>Elles permettent d'étudier les interactions entre différentes lignées cellulaires (B)</p> Signup and view all the answers

Quel est le rôle principal des régions cis-régulatrices dans l'initiation de la transcription?

<p>Elles permettent la liaison de l'ARN polymérase II et d'autres facteurs de transcription. (B)</p> Signup and view all the answers

Quels motifs sont souvent présents dans un promoteur?

<p>Boîte TATA et boîte CAAT. (B)</p> Signup and view all the answers

Comment les séquences enhancers fonctionnent-elles par rapport aux gènes qu'elles régulent?

<p>Elles fonctionnent de manière indépendante de leur position et orientation. (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'effet des facteurs de transcription enhancers sur le complexe d’initiation de la transcription?

<p>Ils stabilisent la liaison de l'ARN polymérase II à l’ADN. (D)</p> Signup and view all the answers

Quel type de modifications épigénétiques est souvent associé aux régions enhancers?

<p>Acétylation des histones. (B)</p> Signup and view all the answers

Quel rôle jouent les cofacteurs dans l'interaction des facteurs de transcription?

<p>Ils se lient aux facteurs de transcription mais pas à l'ADN. (B)</p> Signup and view all the answers

Quels facteurs de transcription peuvent inhiber l’expression des gènes?

<p>Les répresseurs qui entrent en compétition avec les activateurs. (A)</p> Signup and view all the answers

Les enhanceurs peuvent agir à quelles distances du promoteur?

<p>À des distances très variées, même éloignées. (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est le rôle des 'enhancers' dans l'expression des gènes?

<p>Ils augmentent l'expression des gènes dans des types cellulaires spécifiques. (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle technique permet d'évaluer l'activité d'un 'enhancer' in vivo?

<p>Gène rapporteur dans des embryons transgéniques. (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est le premier pas dans la technique ChIP-seq?

<p>Traitement des cellules pour lier covalement les protéines à l'ADN. (D)</p> Signup and view all the answers

Quel type d'ADN est généralement hautement conservé entre les espèces?

<p>Les régions non-codantes. (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la dernière étape du processus ChIP-seq?

<p>Alignement des fragments séquencés sur le génome de référence. (C)</p> Signup and view all the answers

Quels motifs doivent être présents pour que l'activation d'un gène se produise dans une cellule donnée?

<p>Une combinaison de facteurs de transcription reconnaissant différents motifs. (C)</p> Signup and view all the answers

Pourquoi les régions codantes sont-elles souvent conservées entre les espèces?

<p>Elles conservent souvent leur fonction au cours de l'évolution. (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle méthode est utilisée pour découvrir les sites de liaison des facteurs de transcription?

<p>Cross-linking suivi de l'immunoprécipitation. (B)</p> Signup and view all the answers

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Flashcards

Mutations spontanées et développement

Des variations génétiques spontanées chez les organismes peuvent entraîner des anomalies dans le développement, ce qui permet d'identifier les gènes responsables de ces processus.

Criblage de mutations aléatoires

Des mutations aléatoires sont induites dans un organisme, puis on observe les effets sur son développement, ce qui permet d'identifier les gènes impliqués dans ces processus.

Génétique inverse

Une approche expérimentale qui consiste à modifier intentionnellement un gène spécifique afin d'étudier son rôle dans le développement.

Technique KO ou KI

Technique permettant d'inactiver (KO - Knock Out) ou d'activer (KI - Knock In) un gène spécifique.

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Cellules souches

Cellules capables de se différencier en différents types de cellules et de se renouveler de manière indéfinie.

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Cellules souches pluripotentes

Cellules souches capables de donner naissance à toutes les cellules d'un organisme.

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Animaux transgéniques via cellules souches

Utiliser des cellules souches modifiées génétiquement pour créer un organisme transgénique.

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Cellules ES pour études génétiques

Modifier génétiquement des cellules souches embryonnaires pour étudier le rôle d'un gène spécifique.

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Rotation corticale

La rotation corticale est un processus clé du développement embryonnaire chez les amphibiens. C'est un mouvement du cortex de l'œuf qui déplace des déterminants maternels vers le pôle végétatif, contribuant ainsi à l'établissement des axes dorso-ventral.

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Relocalisation des déterminants maternels

La rotation corticale réorganise les déterminants maternels, des molécules présentes dans l'œuf qui influencent le développement embryonnaire. Ces déterminants sont relocalisés vers le futur pôle dorsal de l'embryon, participant ainsi à l'établissement du plan d'organisation.

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Translocation des facteurs dorsalisants

Des expériences de translocation des facteurs dorsalisants ont démontré que le déplacement de ces facteurs du pôle végétatif vers le futur côté dorsal de l'embryon induit le développement d'un axe dorso-ventral correct.

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Importance du réseau de microtubules

Le réseau de microtubules, une structure complexe de filaments présents dans le cytoplasme de l'œuf, est essentiel pour la rotation corticale. Des expériences ont prouvé que la perturbation de ce réseau perturbe la rotation corticale et le développement embryonnaire.

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Activation de la voie Wnt/

Les facteurs dorsalisants, une fois relocalisés vers le futur côté dorsal de l'embryon, activent localement la voie de signalisation Wnt/. Cette voie de signalisation contrôle l'expression de gènes importants pour le développement dorsal, établissant l'axe dorso-ventral.

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Spécification de l'endoderme et l'ectoderme

L'endoderme est le feuillet interne de l'embryon qui donnera naissance aux organes digestifs et respiratoires. L'ectoderme est le feuillet externe qui donnera naissance à la peau, aux cheveux, aux ongles et au système nerveux. Ces feuillets sont spécifiés par des déterminants maternels présents dans le cytoplasme de l'œuf.

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Induction du mésoderme

Le mésoderme, le feuillet intermédiaire de l'embryon qui donnera naissance aux muscles, os, sang et organes reproducteurs, est induit par des signaux provenant d'autres tissus. Ces signaux sont produits par des molécules particulières.

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Propriétés inductrices différentes

Des expériences ont mis en évidence que les cellules dorsales et ventrales de l'endoderme de la blastula de xénope ont des propriétés inductrices différentes. Les cellules dorsales ont un rôle essentiel dans l'induction du mésoderme.

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Composés injectés : Grosses molécules inertes

Des molécules inertes de grande taille, comme le dextran, qui sont liées à des molécules fluorescentes telles que la rhodamine ou la fluorescéine.

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Composés injectés : ARNm

Des molécules d'ARNm qui codent pour des protéines fluorescentes, comme la GFP (Green Fluorescent Protein) ou la RFP (Red Fluorescent Protein).

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Composés injectés : Protéines

Des protéines, comme la peroxydase, qui peuvent être révélées par l'interaction avec un substrat, la benzidine.

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Carte de destinée ou des territoires présomptifs

Une carte qui montre le devenir des cellules dans différentes régions d'un embryon à un stade donné de son développement.

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Animaux chimériques

Des embryons qui sont produits en combinant des tissus provenant de deux embryons différents.

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Chimères intrspécifiques

Des chimères produites en utilisant des embryons de la même espèce.

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Chimères interspécifiques

Des chimères produites en utilisant des embryons de différentes espèces.

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Coloration de Feulgen

La coloration de Feulgen est une technique qui met en évidence l'hétérochromatine dans les cellules. Elle est utilisée pour identifier les cellules de caille dans les chimères poulet-caille.

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Promoteurs

Ce sont des séquences d'ADN directement adjacentes au site d'initiation de la transcription (+1). Elles contiennent souvent une boîte TATA (TATAA) ainsi que d'autres motifs (boîte GC, CAAT).

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Facteurs de transcription généraux

Ce sont des complexes protéiques qui se lient aux promoteurs et aident à recruter l'ARN polymérase II.

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Complexe basal d'initiation de la transcription

C'est un complexe formé de l'ARN polymérase II et des facteurs de transcription généraux. Il se lie au promoteur pour démarrer la transcription.

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Séquences enhancers

Ce sont des séquences régulatrices d'ADN qui peuvent se trouver à distance du promoteur, en amont, en aval ou même à l'intérieur du gène. Elles peuvent activer ou désactiver la transcription d'un gène.

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Facteurs de transcription spécifiques

Ce sont des protéines qui se lient à des séquences enhancers pour activer ou désactiver la transcription d'un gène.

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Cofacteurs

Ce sont des protéines qui ne se lient pas directement à l'ADN, mais qui interagissent avec des facteurs de transcription pour réguler la transcription.

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Régions de chromatine ouverte

Ce sont des régions d'ADN enrichies en motifs reconnus par des facteurs de transcription. Elles sont souvent associées à des modifications épigénétiques.

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Mode d'action des facteurs de transcription liés aux séquences enhancers

Ils peuvent augmenter l'efficacité de la transcription en interagissant avec les facteurs de transcription généraux du complexe d'initiation de la transcription.

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Morphogène : Qu'est-ce que c'est ?

Un morphogène est une substance chimique diffusant à partir d'une source spécifique, créant un gradient de concentration dans un champ morphogénétique. Ce gradient fournit des informations de position aux cellules, influençant leur différenciation et l'organisation spatiale de l'organisme en développement.

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Rôle du morphogène SHH dans le développement du tube neural

Le signal moléculaire « Sonic Hedgehog » (SHH) agit comme un morphogène pendant le développement du tube neural. Il est produit par la chorde et le plancher du tube neural et diffuse vers la partie ventrale du tube, contrôlant la différenciation des neurones.

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Zone à activité polarisante (ZPA)

La ZPA (zone à activité polarisante) est une région située dans la partie postérieure de l'ébauche des membres qui produit le morphogène SHH. Ce gradient de SHH est crucial pour la formation et la spécification des différents doigts.

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Le rôle de la chromatine dans l'expression génique

L'état de compaction de la chromatine, qui dépend d'une série de modifications chimiques (modifications épigénétiques), joue un rôle majeur dans le contrôle de l'expression des gènes. La compaction de la chromatine peut activer ou désactiver l'accès des facteurs de transcription à l'ADN.

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Différenciation cellulaire et l'expression génique

Les cellules se différencient en raison d'une expression génique différentielle. Chaque type cellulaire possède un profil d'expression unique, déterminant son identité et sa fonction.

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Régulation de l'expression génique

La régulation de l'expression génique peut se produire à différents niveaux, de la transcription à la traduction et même après la traduction. Du contrôle de la transcription aux mécanismes épigénétiques, l'expression génique est finement régulée.

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Le rôle des ARN non codants

Les ARN non codant ne sont pas traduits en protéines, mais ils peuvent jouer des rôles importants dans la régulation de l'expression génique. Ils peuvent interagir avec l'ADN ou d'autres ARN, influençant ainsi la transcription, la traduction ou la stabilité des ARN.

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Modifications épigénétiques

Les modifications épigénétiques sont des modifications chimiques de l'ADN ou des protéines associées à l'ADN qui peuvent modifier l'expression des gènes. Ils peuvent être hérités et peuvent influencer le développement et la santé.

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Qu'est-ce qu'un 'enhancer' ?

Les séquences d'ADN qui activent l'expression d'un gène à un endroit et à un moment précis sont appelées des 'enhancers'.

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Comment identifier un 'enhancer' ?

La technique du 'gène rapporteur' permet d'identifier les régions d'ADN qui agissent comme des 'enhancers' en mesurant l'expression d'un gène 'rapporteur' lié à cette région.

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Qu'est-ce qu'un 'gène rapporteur' ?

Un gène 'rapporteur' est un gène dont l'expression est facilement mesurable et peut être utilisé pour évaluer l'activité d'un 'enhancer'.

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Comment identifier les sites de liaison des FT sur l'ADN ?

La technique ChIP-seq permet d'identifier les sites de liaison des facteurs de transcription (FT) sur l'ADN.

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Quelles sont les étapes de la technique ChIP-seq ?

La technique ChIP-seq implique plusieurs étapes : traitement des cellules, fragmentation de la chromatine, immunoprécipitation avec des anticorps spécifiques, amplification des fragments d'ADN et séquençage.

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Comment identifier les régions génomiques ciblées par un FT ?

Le séquençage des fragments d'ADN obtenus par ChIP-seq permet d'identifier les régions génomiques sur lesquelles un FT donné se fixe.

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Pourquoi les régions non-codantes du génome sont-elles importantes ?

Les régions non-codantes du génome peuvent être conservées entre les espèces, ce qui suggère qu'elles jouent un rôle important, notamment comme des 'enhancers'.

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Quelle est la différence entre les régions codantes et non-codantes du génome ?

Les régions codantes du génome sont souvent mutées et non conservées, tandis que les régions non-codantes sont souvent conservées, suggérant un rôle important dans le développement.

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Study Notes

Table des matières

  • Chapitre 1 / Concepts de base: page 5
  • Chapitre 2 / L'embryologie expérimentale: page 8
  • Chapitre 3 / Contrôle génétique du développement: page 18
  • Chapitre 5 / Etapes précoces du développement embryonnaire: page 43
  • Chapitre 6 / Développement précoce de l'embryon de drosophile: page 52

Développement Animal

  • L'organisme se construit de manière progressive
  • Tous les embryons passent par les mêmes stades de développement
  • L'ontogenèse, développement d'un organisme de l'œuf à l'âge adulte
  • Les organismes pluricellulaires sont composés de cellules germinales et somatiques
  • La fécondation engendre un zygote, la première cellule d'un organisme pluricellulaire
  • La segmentation se déroule par plusieurs divisions cellulaires du zygote
  • La gastrulation, une étape de la métamorphose, forme les trois feuillets embryonnaires : ectoderme, mésoderme et endoderme
  • L'organogenèse, les différents organes se forment à partir des feuillets embryonnaires

Embryologie Expérimentale

  • Découverte de la théorie du déterminisme cytoplasmique
  • Expériences sur les embryons de grenouille de Roux (développement mosaïque) et Driesch (développement régulatif)
  • Détermination et spécification, deux stades du développement avec différents résultats de l'expérimentation
  • Les déterminants cytoplasmiques, molécules précocement localisées dans le cytoplasme déterminant ainsi le développement des cellules filles
  • La polarité des déterminants, rôle du noyau, centrosome et entrée du spermatozoïde dans la formation de l'axe D/V
  • Expériences de marquage de cellules à l'aide de composés fluorescents

Généralités sur le Contrôle Génétique du Développement

  • Les cellules se différencient parce que les gènes sont exprimés différemment
  • La régulation de l'expression génique se fait à toutes les étapes
  • La compaction de la chromatine contrôle l'expression des gènes
  • L'inactivation d'un chromosome X chez les mammifères est un exemple d'héritage épigénétique
  • Le contrôle de la transcription implique des séquences d'ADN cis-régulatrices (promoteurs, enhancers) et des protéines régulatrices
  • L'organisation 3D de la chromatine contrôle l'expression des gènes
  • Les gènes sélecteurs déterminent le destin des cellules, un gène peut être suffisant ou un groupe de gènes

Étapes Précoces du Développement Embryonnaire

  • La mise en place des axes embryonnaires chez les vertébrés (pôle animal/végétatif, dorsoventral)
  • La spécification des feuillets embryonnaires de l'ectoderme (neurulation), du mésoderme (somites) et de l'endoderme
  • Le rôle de l'organisateur dans l'organisation de l'embryon, notamment le rôle de la voie de signalisation BMP
  • L'importance du rôle de la voie de signalisation Wnt
  • La définition du mésoderme

Développement Précoce de l'Embryon de Drosophile

  • Le cycle de vie de la drosophile : œufs, larves, pupes et adute, étape du développement
  • L'embryon précoce est un syncytium: divisions nucléaires sans division cytoplasmique
  • Les gènes Gap, pair-rule et de polarité segmentaire jouent un rôle dans la segmentation de l'embryon
  • Description des gènes Hox, leur importance dans le développement des segments du corps
  • La colinéarité spatiale et temporelle des gènes Hox dans le développement des vertébrés

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