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Cours CGD La drosophile (Drosophila melanogaster) présente un développement discontinu constitué d’une succession de mues. Son développement embryonnaire précoce présente les caractéristiques suivantes : -L’ovocyte de la Drosophile est déjà polarisé (polarité antéro-postérieure et dorso-ventrale)....

Cours CGD La drosophile (Drosophila melanogaster) présente un développement discontinu constitué d’une succession de mues. Son développement embryonnaire précoce présente les caractéristiques suivantes : -L’ovocyte de la Drosophile est déjà polarisé (polarité antéro-postérieure et dorso-ventrale). Ces polarités ont été établies durant l’ovogenèse et notamment déterminées par la position de l’ovocyte par rapport aux cellules nourricières. - Les premières étapes du développement se déroulent dans un syncytium (masse cytoplasmique qui ne comporte que des noyaux). -En effet, lors de la segmentation de l’œuf, les 12 premières divisions ne concernent que le noyau, ce qui aboutit à un stade syncitial. -Une segmentation du corps apparaît pendant la gastrulation mais les para-segments embryonnaires qui se forment sont décalés par rapport aux futurs segments de la larve et de l’adulte. -Au stade de blastoderme cellulaire s’individualisent les îlots de cellules embryonnaires (ou disque imaginaux) desquels se développent les appendices de l’adulte. Chaque disque imaginal permet la formation d’un appendice spécifique (œil, antenne, patte). -La drosophile est un excellent modèle pour le développement (temps de génération court 9 à 12j, taux de fécondité élevé, quelque 10aines à quelque 100aines d’œufs/femelle). -On dispose de nombreuses mutations spontanées ou induites. Les gènes de développement de la Drosophile -La succession des gènes régulateurs de développement précoce. -Certains gènes maternels, exprimés chez la mère lors de l’ovogenèse, exercent un effet très précoce lors du développement de la drosophile. -Ces gènes vont contrôler la mise en place des axes antéro-postérieur et dorso-ventral de l’embryon par l’établissement d’un gradient de concentration des produits de ces gènes. Le gène bicoïd : est transcrit dans les cellules nourricières de l’ovocyte. Les ARNm bicoïd formés migrent ensuite progressivement dans le cytoplasme ovocytaire par l’intermédiaire de ponts cytoplasmiques qui font communiquer les cellules nourricières et l’ovocyte. Les ARNm bicoïd se trouvent piégés au pôle antérieur de l’ovocyte et sont traduits après la fécondation. Les protéines Bicoïd sont distribuées dans le cytoplasme de l’œuf selon un gradient décroissant antéro-postérieur. Cette répartition des protéines, maintenue par l’activité d’autres gènes à effet maternel, permet l’établissement du pôle céphalique. -La protéine Bicoïd agit comme un morphogène dont les variations de concentration dans l’ovocyte vont participer à l’établissement de l’axe antéro-postérieur de l’embryon. -L’ARNm du gène Nanos, synthétisé aussi dans les cellules nourricières, est séquestré au pôle postérieur de l’ovocyte et la protéine Nanos est distribuée suivant un gradient décroissant postéro-antérieur participant ainsi à l’établissement du pôle postérieur de l’embryon. -La séquestration des ARNm du bicoïd et Nanos met en jeu des séquences spécifiques de la région 3’ non traduite de ces ARNm, ainsi que la participation d’autres gènes maternels et du réseau de microtubules. Le gène Torso : impliqué dans la différenciation des deux extrémités du corps de la Drosophile. Il est exprimé exclusivement aux deux pôles de l’ovocyte sous l’influence du produit de gènes Torso-like. La protéine Torso-like : synthétisée par des cellules folliculaires présentes aux extrémités apicales du follicule. -Un groupe de gènes à effet maternel (notamment le gène Oskar) dont les produits sont localisés au pôle postérieur de l’œuf sont nécessaires à la formation des cellules germinales initiales et participent au développement des structures postérieures de l’embryon. L’établissement de la polarité dorso-ventrale La mise en place de l’axe dorso-ventrale de l’embryon met en jeu le gène dorsal qui code une protéine déterminant la ventralisation en jeu à condition que cette protéine soit localisée dans le noyau. Lors de la formation du blastoderme syncytial, la protéine dorsale est localisée dans le noyau des cellules de la face ventrale de l’embryon alors qu’elle est cytoplasmique dans les cellules de la face dorsale. Il existe donc un véritable gradient décroissant de concentration nucléaire (et un gradient croissant de concentration cytoplasmique) de cette protéine dorsale entre le blastoderme ventral et le blastoderme dorsal. Ce gradient détermine les territoires embryonnaires qui forment différents feuillets tels que le mésoderme ventral ou l’ectoderme de l’œil. Ce gradient est déterminé par une protéine synthétisée préférentiellement par les cellules folliculaires de la face ventrale de l’ovocyte. Cette protéine agit par l’intermédiaire de récepteurs transmembranaires codés par le gène maternel Toll. Notons que la répartition de la protéine Dorsal est également déterminée par le gène maternel cactus. Les gènes de segmentation déterminent la subdivision de l’embryon en para-segments Les gènes impliqués dans la suite du développement sont désormais zygotiques (c.à.d. transcrits non pas dans des cellules maternelles, mais dans des cellules embryonnaires). 3 grandes classes de gènes participent à la segmentation de l’embryon ; ils ont été découverts par C. Nuesslein-Volhard et E.Weis chans (Prix Nobel 1995). Les gènes de type gap : Ces gènes vont déterminer les subdivisions les plus grossières de l’embryon selon l’axe antéro-postérieur. Ils s’expriment au stade blastoderme syncytial. Une mutation affectant un tel gène provoque la délétion de toute une région du corps (ex : la mutation du gène Krüppel conduit à l’absence de huit segments successifs). Les gènes gap sont eux-mêmes régulés par des gènes à effet maternel. Les gènes pair-rule: Alors que le blastoderme n’est pas encore formé, ces gènes vont s’exprimer sous l’effet des gènes gap pour Les plus précoces d’entre eux.(ex : tels que hairy ou odd-skipped) ou sous l’effet des pair-rule précoces pour les gènes pair-rule tardifs (tels que fushitarazu ou paired). L’expression de ces gènes est périodique et régulière tout le long de l’axe antéro-postérieur de l’embryon (ex : gène Fushi tarazu, en japonais trop peu de segments n’est exprimé que dans les futurs para-segments pairs). Les para-segments : Unité fonctionnelle d’expression des gènes de segmentation dans l’embryon de drosophile, présentent un caractère métamérique, dont les frontières et la polarité sont déterminées par les gènes de segmentation et dont l’identité positionnelle est déterminée par les gènes homéotiques. L’association de deux demi para-segments embryonnaires correspond aux segments métamériques de l’animal adulte. Ils permettent la formation de structures homologues (ex : appendices) dont l’identité varie selon la position du para-segment dans l’axe antéro-postérieur (ex : 2 antennes, ailes). La mutation de Fushi Tarazu provoque la formation d’un embryon formé uniquement par les para-segments impairs. Les bandes d’expression des gènes pair-rule vont définir les 14 para-segments métamérique de l’embryon de la drosophile. De plus, les différents gènes pair-rule n’étant pas exprimés dans les mêmes zones de l’embryon, la combinatoire de ces gènes varie selon l’axe antéro-postérieur, définissant ainsi une subdivision encore plus précoce de l’embryon. Les gènes de polarité segmentaire Au stade blastoderme cellulaire, puis pendant la gastrulation, une nouvelle catégorie de gènes zygotiques va s’exprimer. Ce sont les gènes de polarité segmentaire (ex : Hedgehog) dont l’expression est périodique et régulière le long de l’axe antéro-postérieur de l’embryon. Le domaine d’expression de ces gènes ne concerne qu’une partie d’un futur para-segment. Par exemple, le gène Engrailed n’est exprimé que dans la moitié antérieure de chaque para-segment. Les gènes de polarité segmentaire déterminent l’orientation de chaque para-segment, c.à.d. qu’ils provoquent la distinction au sein de chaque para-segment d’une moitié antérieure et d’une moitié postérieure, Une mutation affectant un tel gène conduit à la formation d’un embryon dont chaque para-segment est constitué par la répétition de deux parties antérieures ou deux parties postérieures, disposées symétriquement l’une par rapport à l’autre. L’expression des gènes de polarité segmentaire est contrôlée par les gènes pair-rule. Trois générations de gènes s’expriment pendant la segmentation : (gène gap, pair-rule et polarité segmentaire). Ils interviennent donc successivement et de façon coordonnée pour subdiviser progressivement l’embryon en para-segments polarisés. Les gènes homéotiques (gènes HOM) déterminent l’identité positionnelle de chaque para-segment. Après la segmentation, le développement embryonnaire est sous le contrôle des gènes homéotiques qui vont orienter la destinée de chaque para-segment (par la suite des disques imaginaux). La mutation d’un de ces gènes provoque la transformation d’un segment par un autre. La mutation antennapedia est caractérisée par la présence de pates à la place des antennes sur la tête de la drosophile adulte. Une telle mutation transformant des parties du corps en structures dont la formation se produit normalement en une autre position du corps, est qualifiée d’homéotique. La mutation antennapedia est une mutation « gain de fonction », due à l’expression du gène Antennapedia dans un territoire trop antérieur, ce qui provoque la transformation postérieure d’un segment antérieur. Inversement, la délétion d’un gène homéotique (mutation « perte de fonction ») induit la transformation antérieure d’un segment postérieur. Les complexes homéotiques : Les gènes dont la mutation provoque le changement d’identité de certains segments sont regroupés en deux complexes homéotiques portés par le chromosome 3. Le complexe Antennapedia réunit 5 gènes homéotiques déterminant les structures de la tête et l’identité des deux premiers segments thoraciques. Le complexe bi-thorax réunit 3 gènes homéotiques déterminant l’identité du 3eme segment thoracique et des segments abdominaux. L’ensemble de ces complexes constitue le complexe HOM. Les gènes de ce complexe vont déterminer le devenir d’un segment donné selon sa position le long de l’axe antéro-postérieur de l’embryon. Les gènes s’exprimant dès la gastrulation, avec pour chacun d’eux une bande d’expression caractéristique le long de l’axe antéro-postérieur. L’ordre de ces gènes sur le chromosome 3 correspond à l’ordre des limites antérieures d’expression de ces gènes selon l’axe antéro-postérieur (règle de colinéarité définie par E. lewis Prix Nobel 1995). Ces gènes obéissent également à la règle de prévalence postérieure, c.à.d. que les régions de l’embryon où les domaines d’expression de ces gènes se superposent, c’est normalement le gène le plus « postérieur » des gènes localement actifs qui détermine le phénotype local. Régulation de l’expression des gènes homéotiques : L’expression des gènes HOM est contrôlée par les gènes de segmentation qui se sont exprimés avant eux dans l’embryon. De plus, le gène Ultrabithorax réprime l’expression du gène Antennapedia. Ainsi, une délétion du gène Ultrabithorax permet au gène Antennapedia de s’exprimer dans des territoires plus postérieurs que chez l’embryon sauvage, provoquant ainsi la transformation antérieure d’un segment postérieur (formation d’une seconde paire d’ailes dans le 3ème segment thoracique). Les gènes de la détermination Les gènes contrôlant le développement des organes sensoriels Les organes sensoriels de la drosophile : Ils se forment pendant l’embryogenèse et persistent durant toute la vie larvaire. Ils sont ensuite remplacés lors de la métamorphose par les organes sensoriels de l’adulte. Les principaux organes sensoriels de la Drosophile sont les organes sensoriels internes (ou chordotonaux), les organes externes mécanosensoriels et les organes externes chémosensoriels. Chacun de ces organes est composé de 4 types de cellules différentes : Un neurone innervant l’organe (ou plusieurs organes dans le cas des organes chémosensoriels), une cellule gliale et deux autres cellules servant de support Toutes les cellules constitutives d’un organe sensoriel proviennent d’une seule cellule mère La formation d’un organe sensoriel se fait par une série d’étapes mettant en jeu une succession de gènes. Les gènes proneuraux et l’acquisition de la compétence : De petits groupes de cellules localisés en des endroits précis de l’ectoderme, vont acquérir la compétence à former des cellules mère d’organes sensoriels. Cette décision fait intervenir une famille structuralement homogène de gènes qualifiés de proneuraux. Quatre d’entre eux (et notamment les gènes (scute et achaete) sont associés en tandem pour former le complexe achaete-scute (ou AS-C). Ces gènes sont nécessaires à la formation de tous les organes sensoriels externes. Le gène Atonal est un autre gène proneural impliqué dans la formation des organes sensoriels internes. Ce gène ainsi que les gènes AS-C ne sont actifs que si le gène daughterless s’exprime aussi. Le gène extramacrochaete exerce au contraire le rôle d’un antagoniste des gènes proneuraux. L’expression des gènes AS-C est très localisée. Le contrôle positionnel de cette expression mettant en jeu de nombreux autres gènes, tel que le gène de segmentation. Les gènes neurogéniques et la restriction de la compétence La compétence : aptitude transitoire d’un tissu embryonnaire indifférencié à percevoir un signal inducteur externe et à y répondre par une différenciation. La compétence vis-à-vis d’un signal inducteur évolue dans l’espace et dans le temps au cours de l’embryogenèse. Au sein de chaque groupe de cellule, la compétence est progressivement restreinte à une seule cellule, laquelle constitue la cellule mère. Cette cellule donnera naissance par divisions successives à toutes les cellules d’un organe sensoriel, alors que les autres cellules du groupe proneural deviendront les cellules épidermiques. Cette restriction du nombre de cellules compétentes met en jeu une autre famille de gènes très variables sur le plan structural. L’inactivation de tels gènes, qualifiés de neurogéniques provoque une hypertrophie du SN. Ces gènes (tel que Notch et Delta) permettent d’éviter que plusieurs cellules mères ne se forment dans un même gap proneural en supprimant l’activité proneurale de certaines cellules (mécanisme d’inhibition latérale). Les gènes de la spécification : Ils vont déterminer le type d’organe sensoriel que la cellule mère va former, par exemple le gène cut n’est exprimé que par les cellules mère d’un organe sensoriel externe. Ce gène est activé un peu avant que la cellule mère ne se divise (probablement sous l’influence des gènes AS-C), puis pendant toutes les divisions des cellules filles jusqu’à ce que celles-ci se différencient en cellules constitutives d’un organe sensoriel externe. De même, le gène Pax neuro n’est exprimé que par les cellules mères d’un organe chémosensoriel. L’activation de ce gène se poursuit également jusqu’à la différenciation des cellules filles. Le maintien de l’expression des gènes cut ou Pax neuro au cours des divisions mitotiques successives est dû à leur propriété d’autoactivation. Les gènes de lignage : Chaque cellule fille va adopter un destin déterminé par des gènes qui ne s’expriment que dans certaines cellules du lignage. La destinée primaire de la cellule mère serait de former une cellule nerveuse. L’expression du gène tramtrak modifie cette destinée afin de permettre aux cellules de former des cellules non neuronales de l’organe sensoriel. Le gène Supressor of hairless aurait le même rôle. Par contre le gène Hairless s’opposerait à ces 2 gènes en maintenant le destin neuronal des cellules qui l’expriment. Les gènes impliqués dans la détermination sexuelle : Une cascade de gènes, mettant successivement en jeu les gènes sex-lethal (sxl) et double sex (dsx) interviennent dans la détermination du sexe de la drosophile. Le rôle de ces gènes est de transmettre le signal génétique primaire, qui correspond au rapport chromosome X/ Autosome (X/A) aux gènes impliqués dans la différenciation sexuelle. Notons qu'à la base de cette cascade interviennent les gènes daughterless (gène autosomal) et scute (gène porté par le chromosome X). Un même gène peut donc être impliqué dans des processus différents, puisque ces deux gènes participent aussi à la formation des organes sensoriels.  Le rapport X/A va déterminer la proportion relative des protéines Scute et Daughterless, laquelle déterminera à son tour l’orientation du programme génétique pour une différenciation mâle ou femelle. La différenciation femelle : Le rapport X/A va ainsi déterminer indirectement l’activité du gène sxl. Si le rapport est égal à 1, l’expression du gène sxl conduit à l’activation du gène tra lequel établit, avec la participation du gène transformer 2 (tra-8), l’expression du gène dsx sous sa forme femelle, conduisant ainsi à la répression des gènes de différenciation mâle. La différenciation mâle : Si le rapport X/A est égal à 0,5, le gène sxl n’est plus « correctement exprimé », ni le gène tra. Le gène dsx peut alors s’exprimer sous sa forme mâle, réprimant ainsi les gènes de la différenciation femelle. Les fonctions des protéines codées par les gènes de développement Certaines de ces protéines sont des facteurs spécifiques de transcription Ces protéines ont un site de fixation à l’ADN Les protéines à doigt à zinc : Certains gènes du développement, tels que certains gènes gap (knirps, hunchback et krüppel) et le gène de lignage tramtrak, codent pour des protéines à doigt à zinc. Un doigt à zine est composé d'une vingtaine d'acides aminés parmi lesquels 4 cystéines, ou 2 cystéines et deux histidines, sont coordonnées par un atome central de zinc. Une telle structure forme dans l'espace une sorte de "doigt de gant" pouvant interpénétrer la double hélice d'ADN au contact des séquences précises. Les protéines à région basique Un domaine riche en AA basiques présent dans les protéines codées par les gènes proneuraux (tels que les gènes achaete et scute) permet la fixation de ces protéines à l'ADN. Ce domaine basique est associé à un autre motif, appelé motif hélice-boucle-hélice.  Les protéines à homéodomaine Tous les gènes HOM, mais aussi des gènes à effet maternel (gène bicoid). des gènes pair-rule (fushi tarazu, paired, even skipped) et des gènes de polarité segmentaire (engrailed), contiennent une séquence appelée homéoboite (ou homeobox). Cette séquence code pour un homéodomaine composé de 60 AA et formant trois hélices α. La seconde et la 3ème hélice, reliées entre elles par un coude B forment un motif hélice-tour-hélice (HTH) permettant la fixation à l’ADN. L'hélice 3 carboxy-terminale du motif HTH, qualifiée d'hélice de reconnaissance car elle reconnaît spécifiquement une séquence d'ADN, se fixe dans le grand sillon de la double hélice d'ADN. L’homéoboîte est très conservée, ce qui a permis, en utilisant une sonde d’ADN complémentaire de l’homéoboîte du gène Antennapedia de drosophile, d’observer que de nombreux gènes de mammifères s’hybrident avec cette sonde et contiennent donc une homéoboîte (gènes Hox des mammifères). Les protéines à paired-domaine Les protéines issues de l'expression de certains gènes de polarité segmentaire ou de certains gènes pair-rule contiennent un paired-domaine de 128 AA paríois associé à un homéodomaine). Un motif HTH présent dans ce paired-domaine permet à ces protéines de se fixer à l’ADN. Une sonde à boite paired de drosophile a permis d'identifier les gènes Pax des mammifères. L'homologue du gène Pax-6 des mammifères code chez la drosophile la protéine Eyeless possédant un domaine paired et un homéodomaine. Cette protéine déclenche la formation de l'œil composé de la drosophile. Ces différents motifs de liaison à l'ADN permettent aux protéines codées par des gènes du développement de se fixer spécifiquement sur des séquences régulatrices. Ces protéines contrôlent la transcription de gènes cibles Ces protéines se fixent grâce à leur domaine spécifique à des séquences cis-régulatrices placées généralement en 5' des gènes cibles. De telles protéines possèdent également un domaine d'activation de la transcription, ce qui leur permet de modifier le taux de transcription d'un gène donné (régulation en trans). Ainsi, les gènes du développement agissent en cascade, chaque génération de gènes codant des protéines vont contrôler la transcription de gènes de la génération suivante. De plus, les gènes d'une même génération peuvent contrôler leur propre transcription (autorégulation positive des gènes fushi tarazu, Ultrabithorax ou Deformed, régulation entre gènes HOM). Exemple de régulation de l’expression d’un gène gap knirps: Ces protéines peuvent former des dimères: Les protéines à hélice-boucle-hélice: Les protéines codées par certains gènes du développement (tels que les gènes proneuraux et certains gènes neurogéniques) contiennent un motif HBH constitué par une hélice-boucle-hélice. Ce motif HBH est formé par 2 hélices α amphipathiques reliées entre elles par un feuillet β en forme de boucle, permet la dimérisation des protéines de la famille HBH. Les produits des gènes du complexe Achaete-Scute (AS-C), tous pourvus d’un motif bHBH (c.à.d. d’une séquence HBH et d’une région basique de fixation à l’ADN), n’ont d’activité transcriptionnelle que sous forme d’hétérodimère avec le produit du gène Daughterless, également pourvue d’une structure bHBH, les homodimères semblent n’avoir aucun effet sur la transcription. La formation d’hétérodimère peut au contraire rendre inactif un facteur transrégulateur donné. C’est le cas des produits du gène extramacrochaete et du gène hairy (un gène pair-rule précoce). Ces protéines sont pourvues chacune d’un domaine HBH, mais la région basique de fixation de l’ADN est tronquée ou absente. De telles protéines formant avec les produits du complexe Achaete-scute ou du gène Daughterless des hétérodimères inactifs car incapable de se fixer à l’ADN Notons que la dimérisation de facteurs à motifs bHBH se retrouve dans le contrôle de la myogenèse chez les mammifères. L'Hétérodimérisation dorsal/cactus: Les protéines dorsales sont nucléaires essentiellement dans la région centrale de l’embryon, une mutation affectant un gène du groupe dorsal se traduit par la présence de la protéine dorsale exclusivement dans le cytoplasme des cellules du blastoderme, les structures dorsales étant alors prédominantes chez le mutant. Par opposition, une mutation affectant le gène cactus se traduit par la présence exclusivement nucléaire de la protéine dorsale, les structures étant alors uniquement ventrale chez le mutant. Une fonction des gènes du groupe dorsal serait donc de faciliter la translocation nucléaire de la protéine Dorsal lui permettant ainsi d’exercer son effet sur le génome. L’équilibre entre l’expression de ces 2 types de gènes est donc essentiel dans la mise en place de l’axe dorso-ventral de l’embryon. Notons qu’une telle translocation d’un facteur de transcription contrôlée par hétérodimérisation se retrouve avec les protéine NFkβ et Ikβ chez les mammifères. La protéine Dorsal présente d’ailleurs une forte homologie avec la sous unité P50 de NFkβ. De même, le facteur de transcription Supressor of Hairless devient incapable de se fixer à l’ADN et de contrôler la transcription de gènes cibles après son hétérodimérisation avec la protéine Hairless. L’hétérodimérisation entre ces protéines accroît les possibilités de régulation, les possibilités de régulation (qui doivent être forcément très nombreuses au cours d’un processus aussi complexe que le développement embryonnaire), la combinatoire entre les différents facteurs spécifiques de transcription varient dans le temps et dans l’espace au cours du développement. Certaines de ces protéines contrôlent l’épissage L’épissage alternatif des ARN pré-messagers: L’excision-épissage: Chez les eucaryotes, les produits initiaux de la transcription sont constitués comme le gène qui leur a donné naissance d’une alternance de séquences codantes et de séquences non codantes. Au cours de la maturation de ce transcrit a lieu un processus d’excision-épissage au cours duquel les introns sont éxcisés et les éxons reboutés les uns aux autres. Ce mécanisme nécessite l’intervention de complexes d’épissage et aboutit à la formation d’un (ARNm?). L’épissage alternatif (ou différentiel): Il existe plusieurs possibilitées dans les choix des exons conservés au cours de l’excision, ce qui peut conduire à la formation d’ARNm différents.  La détermination du sexe met en jeu une cascade d’épissage alternatif La différenciation femelle: - Si le rapport X/A est égal à 1 l’ARN pré-messager du SXL subit un epissage “correct” permettant l’expression d’une protéine SXL complète et active -Celle-ci peut alors réguler l'épissage de son propre ARNm mais aussi celui du pré ARNm de TRA la protéine SXL agit en effet en empechant l’epissage de s’effectuer prés d’une sequence intronique conservée présente un peu avant l’exon 3 de son pré-ARNm et un peu avant l’exon 20 de TRA -En éliminant ainsi l’exon 3 de SXL et l’exon 20 de TRA lesquelles contiennent chacun un codon stop, la protéine SXL autorise la synthèse des protéine SXL et TRA complètes et fonctionnelles. -Cette protéine TRA agit à son tour en permettant l'élimination de l’exon 5 du pré-ARNm de DSX, ce qui conduit à l’expression d’une protéine DSX à fonction femelle réprimant les gènes spécifiques du mâle La différenciation mâle: -L’absence de la protéine SXL fonctionnelle due au rapport X/A égal à 0,5 entraîne un epissage du pré-ARNm SXL n’excluant plus l’exon 3 (codon stop). -La protéine SXL ne peut donc jamais être complètement exprimée chez le mâle et sa forme incomplète est inactive -Le pré-ARNm de TRA subit alors un epissage qui inclut l’exon 20 ( contient codon stop) -La protéine TRA comme la protéine SXL est donc incomplète et inactive, autorisant ainsi un epissage du pré-ARNm de DSX qui exclut l’exon 4 -Ces protéines sont des agents de la communication cellulaires DES COMMUNICATION ENTRE CELLULES FOLLICULAIRE ET OVOCYTAIRE: - Les premiers stades du développement sont sous le contrôle du gènes maternels, certains de ces gènes codent pour des protéines impliquées dans la communication entre les cellules folliculaires et l’ovocyte -De plus, le stade syncytial favorise la diffusion des protéines dans l’embryon et notamment des facteurs de transcription La voie de signalisation de torso: l'établissement de la polarité antéro-postérieure de l’embryon fait intervenir le ligand de torso (protéine Torso-like) sécrété par des cellules folliculaires et le récepteur Torso de la membrane ovocytaire. Ce récepteur est pourvu d'une activité tyrosine kinase et active une cascade de signaux intracellulaires (mettant en jeu les produits des proto-oncogènes ras et raf) aboutissant à l’expression de gènes impliqués dans la différenciation des extrémités du corps de l’embryon (acron et telson). La voie de signalisation de toll : La ventralisation de l’embryon met en jeu le ligand de toll (cette molécule informative secrétée par les cellules folliculaires n’est présente sous forme active qu'à la surface ventrale de l'œuf). Le récepteur toll est des protéines intracellulaires (telles que la protéine kinase Pelle et la protéine Cactus) permettant la translocation nucléaire du facteur de transcription Dorsal. Des communications entre cellules embryonnaires : Avec la formation du blastoderme cellulaire s'individualisent de véritables cellules embryonnaires, ce qui nécessite l'établissement d’une communication intracellulaire et intercellulaire. Des agents de signalisation inter et intra cellulaire: -Les produits de certains gènes du développement (gène de segmentation, gènes neurogéniques), sont des messager intracellulaire, des récepteurs membranaire ou des agents d’une signalisation intracellulaire qui aboutit au contrôle de l’expression du génome - Ainsi, les gènes de la polarité segmentaire, exprimés au stade ou les cellules du blastoderme sont individualisés, codent non seulement pour des facteurs de transcription mais également pour des protéines sécrétées agissant comme des messagers intercellulaire (Hedgehog et wingless). -Les produits des gènes pair-rule peuvent être aussi des récepteurs ou des prot associées à la membrane ou des protéines permettant la transduction intracellulaire du signal. - Ces protéines seraient impliquées dans la voie de la signalisation intracellulaire initiée par wingless - Certains gènes neurogéniques codent des protéines kinases impliquées dans la transmission d’un signal de la membrane noyau de la cellules cible. Une communication intercellulaire à longue distance met en jeu la protéine decapentaplegic à effet morphogène : protéine decapentaplegic diffusé à partir de la partie dorsale de l’embryon et agit comme un morphogène locale. - Elle est impliquée dans la régionalisation dorso-ventrale de l’ectoderme le du mésoderme. - plusieurs récepteurs membranaire de cette protéine ont été identifiés chez la drosophile - Le rôle de la protéine decapentaplegic est à rapprocher de celui qui joue l'activité dans les processus d’induction embryonnaire chez les xénope Une communication intercellulaire à très courte distance L'Interaction Delta-Notch: certains gènes neurogéniques codant des protéines membranaires permettant l’établissement d’une interaction cellulaire directe. La protéine Delta constitue un véritable signal inhibiteur envoyé par une cellule à ses voisines et la protéine Notch sert de récepteur membranaire à la protéine Delta. Les protéines Delta et Notch contenant chacune dans leurs domaine extracellulaire de nombreuses répétitions d’un motif présent dans l’EGF impliquées notamment dans la restriction de la compétence au sein d’un groupe proneural. La liaison Delta et Notch provoque l’activation du facteur de transcription Suppessor of Hairless , lequel stimule la transcription de gènes cibles, aboutissant ainsi à la suppression de l’activité proneurale de cette cellule. Cette voie de signalisation serait conservée chez les mammifères. Conclusion: Le développement de la drosophile met en jeu une succession de gènes aboutissant progressivement à l’établissement d’une organisation embryonnaire de plus en plus précise. Les protéines régulatrices codées par ces gènes sont généralement des facteurs des facteurs de transcription qui peuvent contrôler directement et rapidement l’expression d’autres gènes. -Certaines de ces protéines sont des agents de communication intracellulaire ou intercellulaire. -L’expression combinatoire de ces gènes variable à la fois dans l’espace et dans le temps , permet d’attribuer à chaque cellule une destinée précise. -La différenciation cellulaire terminale et donc l’aboutissement, à l'échelle de la cellule , d’une séquence hiérarchisée d’expression de gènes interdépendants -Plus, la découverte de gènes homologues chez les animaux plus évolués a fait du modèle drosophile un outil de choix pour accéder aux mécanismes génétiques qui sont à la base du développement d’organismes beaucoup plus complexes tels que les mammifères. Les gènes contrôlant le développement des mammifères: Des gènes maternels contrôlant les premières divisions de l’oeufs: l'étude des gènes maternels dans le développement embryonnaire précoce est difficile par la faible quantité de matériel génétique disponible dans l'œuf et par la peur de mutation à effet parentaux connus. Après les mouvements morphogénétiques de la gastrulation qui permettent la formation du mésoderme, une organisation segmentaire apparaît le long de l’axe antéro-postérieur. La régionalisation des somites selon l’axe antéro-postérieur conduit notamment à la formation des différents vertébrés. La souris constitue un bon modèle d’étude du développement des mammifères non seulement parce qu’elle se reproduit facilement en laboratoire, mais aussi car elle peut être génétiquement modifiée par transgenèse. On peut par exemple inactiver un gène spécifique par recombinaison homologue ou induire son expression dans son territoire où il ne s’exprime normalement pas. L’observation des phénotypes associés à ces mutations permet d’analyser le rôle de certains gènes contrôlant le développement des mammifères. Donc, il est nécessaire de faire appel aux techniques PCR pour amplifier les gènes maternels et à des micro-injections d’ARN anti-sens pour en déterminer la fonction. -Bien que le rôle des gènes maternels dans le développement embryonnaire des mammifères sont très peu connus des donnés récentes attribuent à l’ARN maternel octroie un rôle dans la première division de l’oeuf et au PDGF-A codé par ARN maternel un effet autocrine activation de divisions cellulaire. -Notons qu’il n'y a pas de régionalisation de l'information maternel dans le cytoplasme du zygote de mammifères.