Chapitre 2. Le centre Nieuwkoop PDF

Le centre Nieuwkoop Hémisphère animal ; micromère Hémisphère végétative : macromère Les cellules de la blastula évoluent différemment en fonction de leur position sur l'axe pôle animal (PA) -- pôle végétatif (PV) Cellule épidermique → ectoderme Cellule épidermique, musculaire, cellule de la cho...

Le centre Nieuwkoop Hémisphère animal ; micromère Hémisphère végétative : macromère Les cellules de la blastula évoluent différemment en fonction de leur position sur l'axe pôle animal (PA) -- pôle végétatif (PV) Cellule épidermique → ectoderme Cellule épidermique, musculaire, cellule de la chorde et cellules sanguine : ectoderme et mésoderme Cellule endodermique : endoderme Le centre Nieuwkoop Approche qui a permis d\'établir le lignage de 3 blastomère dès le stade morula à 32 cellules. Cette approche consiste à micro injecter expérimentalement dans un seul blastomère un marqueur (ici un sucre) choisit avec une taille suffisamment grande pour ne pas diffuser entre 2 cellules. Le sucre est coupé à un marqueur fluorescent de manière à pouvoir le visualiser facilement. Toutes les cellules filles du blastomère micro injecté vont hérité du sucre couplé au marquer fluorescent. En faisant cette approche sur chacun des blastomère du stade morula, on a le lignage de chacun des blastomère injectés et on établit ce que devient chacun des blastomères à des stades ultérieur. Cette approche à permis d\'établir une carte des territoire présomptifs. Dans la zone marginale en fonction de la position dorso ventrale des blastomère, on obtiendra du mésoderme dorsale ou ventral ou ventrolatéral/dorsolatéral Au stade blastula on ne peut pas encore parler de cellule endodermique mésodermique ou ectodermique. Pendant la segmentation : spécialisation des blastomères qui formeront les 3 feuillets fondamentaux. Selon l\'axe pôle animal et pôle végétatif et selon l\'axe dorso-ventral. \* I - Mécanisme de signalisation et de communication cellulaire L\'induction = processus par lequel une cellule, un groupe de cellules ou un tissu engage une cellule, un groupe de cellules ou un tissu adjacent dans une voie de différenciation. Dans l\'induction il y a l\'idée de recrutement de cellule dans une voie de différenciation spécifique. Au plan moléculaire une induction nécessite qu\'il y ait au bon endroit et au bon moment un signal inducteur qui est une molécule diffusible émise par une cellule appelée cellule inductrice. Ce signal peut agir sur une cellule très proche de la cellule inductrice ou sur une cellule à distance. Les cellules sur laquelle il agit se nomme cellule cible, elle porte une protéine spécifique souvent transmembranaire qui fixe le signal inducteur. Conduit à un contrôle de l\'expression des gènes de la cellule, donc à une activation des génome et en fonction des gènes dont l\'expression sera contrôlée, la cellule pourra se différencier. Processus d\'induction décrit par Conrad WADDINGTON (1932). il a décrit la compétence, pour qu\'il y ait induction la cellule doit être capable de répondre au signal inducteur, on dit qu\'elle doit être compétente. Le phénotype de différenciation distingue la cellule cibles des autres cellules dans l\'espace et dans le temps. En l\'absence d\'un élément nécessaire à la différenciation pas de phénotype de différenciation. Compétence = capacité à réaliser un phénotype de différenciation en réponse à un signal inducteur. Les morphogènes sont des signaux inducteurs « longue distance », ils peuvent agir sur la cellule adjacente mais aussi sur des cellules plus lointaine. Leur mode d\'action n\'est pas binaire : - Leur concentration décroît le long d'un segment donné, à partir du point d'émission. - Les effets des morphogènes varient en fonction de leur concentration (plus que 2 possibilités). - Les cellules répondent à des valeurs seuils de morphogène qui sont des valeurs de position (activation de l'expression de certains gènes). - L'interprétation de ces valeurs est déterminée par l'histoire des cellules La cellule 1 est celle qui sera la plus exposée au morphogène, alors que la cellule 6 sera la moins exposée. Le mode d\'action du morphogène va utiliser des valeur seuil, qui différenciera les effets du morphogène. On a 2 valeurs seuils qui induisent 2 types de différenciation en fonction de la concentration du morphogène. Le processus d\'induction à plusieurs composantes : - Spatiale - Temporelle - Qualitative → en fonction de la nature du morphogène - Quantitative → en fonction des concentrations du morphogène Induction est un processus très finement régulé et indispensable en biologie du développement. Induction du mésoderme : Expérimentation in vitro réalisé par DALE et SLACK. A partir d\'un embryon au stade morula 32 cellules, mise en culture de cellule de la calotte animal, de cellule de la calotte animal avec blastomère dorso végétatif et cellule de la calotte animal avec blastomère de l\'axe ventro végétatif. Cellule de la calotte animal → tissu épidermique → ectoderme. Cellule de la calotte animal avec blastomère dorso végétatif → mésoderme orienté sur l\'axe dorso ventral en fonction de l\'origine du blastomère végétatif, ici on différencie donc du mésoderme dorsale. Cellule de la calotte animal avec blastomère de l\'axe ventro végétatif. → on différencie du mésoderme ventral Les blastomères sont capable d\'induire du mésoderme en fonction de la polarité dorso ventrale des blastomère. Cette expérience prouve que très tôt il y a une régionalisation de l\'induction. GIMLICH et GERHART : transplantation d\'un blastomère dorsovégétatif dans deux contexte embryonnaire différents : - Suite à une fécondation obtention d\'un embryon classique → témoin - Blocage de la rotation cortical en exposant le zygote aux ultraviolet donc pas de croissant gris et embryon possédant une symétrie axial passant par l\'axe dorso ventral dorso végétatif mais pas d\'axe pole animal/pole végétatif. Il possède seulement une symétrie radiale. Ils ont transposé un blastomère dorsovégétatif sur un embryon exposé aux ultraviolet, on assiste au développement normal de l\'embryon avec restauration de l\'axe dorso ventral. Ce qui signifie que que le blastomère dorso végétatif renferme des informations fondamentales pour la dorsalisation de l\'embryon. Si le même type de greffe est réalisé sur un embryon non exposé aux uv mais en position ventral, le blastomère dorso végétatif induit un axe supplémentaire en position ventral, qui est surnuméraire. Il aura donc deux centres inducteurs de dorsalisation. Si on greffe un marqueur fluorescent cytoplasmique au blastomère, on observe que l\'axe surnuméraire se forme à partir de l\'embryon qui reçoit la greffe et non pas à partir des cellules greffés. La greffe induit sur les cellules de l\'embryon receveur la différenciation de l\'axe surnuméraire. Blastomère dorso végétatif portent le nom de centre de Nieuwkoop. A partir des blastomères dorso végétatif on a émission de signaux inducteurs dorsaux qui sont des substance sécrétées et diffusible. La plupart sont des facteurs de croissance et de type facteur fibroblastique FGF (Fibroblast Growth Factors ou facteur transformatn) TGFβ (Transforming Growth Factors). Et des facteurs de transcription ou protéine cytoplasmique Dishevelled (Dsh). Résumé : protéine dishevelled situé dans le cytoplasme corticale au pôle végétatif de l\'ovocyte B. Il y a une cascade de signalisation impliquée dans la dorsalisation de l\'embryon. Au stade blastula dans les blastomères végétatif, émission de signaux mésodermisants qui sont capable d\'induire du mésoderme. Mésoderme dorsale important pour la gastrulation et la neurulation. II- La gastrulation 1. Définition Pendant la gastrulation les cellules migrent de manière coordonnées et l\'embryon a une croissance quasiment nul. Ce sont les mouvements morphogénétique qui sont les plus importants pour permettre la mise ne place des trois feuillets principaux de l'embryon. L\'ectoderme est le foyer superficiel, l\'endoderme correspond au foyer profond, le mésoderme est un foyer intermédiaire se situant entre ectoderme et endoderme. Pour que les mouvements est lieu il faut une communication cellulaire afin de les coordonner. Les communications varient en fonction du temps c\'est à dire que les cellules émettent des inductions entre elles. 2. Les mouvements de la gastrulation des l\'amphibien Ce qui va marquer de manière morphologique externe l\'embryon qui forme la gastrulation c\'est une encoche qui apparaît en région dorsovégétatif et qui porte le nom de blastopore. Pendant la gastrulation certaines cellule entre dans l\'embryon en passant par le blastopore. Vogt utilise des marques colorés pour suivre les mouvements cellulaire. Il a pris de l\'agar et en a fait des fragments coloré avec des colorants et il les a déposé à différentes position sur l\'embryon d\'amphibien. Les colorants on diffusé dans les blastomères ce qui a coloré les blastomère et à permis de suivre l\'évolution des blastomères. Les blastomères situé coté pole animal par rapport à l\'encoche porte le nom de lèvre du blastopore. La marque rouge positionnée sur l\'axe pole animal pole végétatif est du côté du pole animal. Les marques colorés 3 en bleu son positionnées de part et d\'autre de l\'axe qui passe par le pole animal et végétatif, coté du pole animal par rapport à l\'encoche du blastopore. La marque coloré 4 est positionné au pôle végétatif. Plus tard dans la gastrulation 2 lèvres du blastopore pour prendre le stade du fer à cheval. Lorsque le blastopore se déforme, le blastocèle réduit son volume et on observe une deuxième cavité qui vient en prolongement du blastopore. La marque coloré 1 s\'étend en direction du blastopore, elle réalise un mouvement nommé épibolie qui permet au cellule qui réalise le mouvement de recouvrir tout l\'embryon. La marque coloré 2 n\'est plus visible, elle se situe à l\'intérieur de l\'embryon ce qui veut dire que les cellules sont entrée par le blastopore par un mouvement d\'invagination. Les marques colorées 3 convergent vers le blastopore et s\'étendent c\'est un mouvement de convergence et d\'extension. La marque coloré 4 n \'a pas bougé à ce stade. Les deux bords du fer à cheval se rejoignent ensuite jusqu\'à former un fer à cheval circulaire. Ce stade prend le nom de bouchon vitellin. A l\'intérieur on voit que le blastocèle est de plus en plus difficile à distinguer avec la nouvelle cavité qui se forme qui prend de plus en plus de place. La marque coloré 1 continu son extension. Les marque coloré 3 rentre elles aussi à l\'intérieur de l\'embryon par invagination. Toujours pas de mouvement de la marque colorée 4. Les deux bords du bouchons vitellin se rejoignent pour former la fente blastoporale. On observe qu\'à l'intérieur le blastocèle n\'est pratiquement plus visible au profit d\'une nouvelle qualité à l\'intérieur du blastopore. La maque colorée 1 continu son extension, la marque colorée 4 disparaît totalement par invagination. Cette nouvelle cavité se nomme archantéron. → futur tube digestif. Utilisation du toit du blastocèle comme support de migration, plus elles avance plus elles entraîne les cellules qui se trouvent derrière. Effet d'entraînement sur les cellules qui deviennent le mésoderme et celle qui deviennent l\'endoderme. En fin de gastrulation on observe seulement la marque colorée caractéristique de l\'ectoderme. Migration des cellules du mésodermes : Production d\'une MEC que l\'on trouve que sur le toit du blastocèle, elle sert de route de migration pour les cellules du mésoderme qui émettent des prolongements cytoplasmique. Elles prennent appuie sur la MEC pour ensuite entraîner toutes les cellules du cytoplasme vers l\'avant de la cellule dans le sens de la migration. Les points d\'ancrages sur la MEC font intervenir les molécules d\'adhésion cellulaire qui expriment les intégrine. Les intégrine sont capables d'interagir avec la fibronectine sur la séquence RGD, il y a donc une reconnaissance spécifique permettant de réaliser les points d\'ancrages. 2 cavités : - Blastocèle - Archentèron III- La neurulation et l\'organogenèse 1. Définition de la neurulation Elle constitue la première étape de l'organogenèse. Elle achève la mise en place du plan d\'organisation primaire de l\'embryon en achevant la mise en place des 3 feuillets embryonnaire. Mise en place de l'ébauche du système nerveux central grâce à la mise en place du tube neurale, il se situe sur la ligne médiale de l\'embryon dans sa région dorsale. Pendant la neurulation l\'embryon change de forme, il s\'appaltit sur l\'axe dorso ventral et s'allonge sur l\'axe antéropostérieur. La neurulation est possible grâce à l\'induction neurale. 2. L\'induction neurale SPEMANN et MANGOLD (1935) → greffe de l\'organisateur entre embryon d\'amphibien, ils ont greffé la lèvre dorsale du blastopore. Utilisation de 2 espèces d\'amphibien différentes : une pigmentée et une non pigmentée. Au début de la gastrulation greffe de lèvre dorsale du blastopore d\'un embryon non pigmentée sur un embryon pigmentée en région dorsale. On obtient le développement d\'un embryon normal mais qui de par cette greffe en région normale induction d\'un deuxième tube neurale qui permettra de développer un embryon sur numéraire. La région de la lèvre dorsale du blastopore envoi des information inductrice pour induire la formation du tube neurale responsable de l\'induction neurale. Formation de : - Formation de la plaque neurale - La gouttière neurale - Le tube neurale sous l\'influence des signaux émis par la chorde. L\'embryon s\'allonge sur l\'axe antéro postérieur et s\'appaltit sur l\'axe dorso-ventral formant 2 feuillets en début de neurulation : un feuillet périphérique et un tissu de nature mésodermique particulier puisqu\'il existe seulement pendant le développement embryonnaire, il induira la formation du tube neural. Sur la ligne médial de l\'embryon en région dorsale se forme la plaque neurale qui se courbe pour former la gouttière neurale qui finit par se fermer pour former le tube neural. Il constitue l\'ébauche du système nerveux centra qui s\'étend dans la région dorsale de l\'embryon sur la ligne médiale sur l\'axe antéropostérieur. Il se différencie dans sa partie antérieur en cerveau et en arrière du cerveau il formera la moelle épinière. Le tissu mésodermique porte le nom de chorde envoie des signaux pour l\'induction neurale. Dans sa partie antérieur l\'archentéron s\'ouvrira pour former la bouche et le blastopore sera à l\'origine de l\'anus. 3. Définition de l\'organogenèse Processus de formation des organes à partir des trois feuillets fondamentaux. C\'est le moment où les tissus prennent leurs places définitives et se différencient. Chez l\'amphibien l\'organogenèse conduit au stade de bourgeon caudal. On parle de bourgeon caudal parce qu\'à ce stade il possède une protubérance caudale qui constituera la futur queue du têtard. C\'est le stade ultime de l'organogenèse à partir duquel l\'embryon va ensuite éclore pour devenir une larve qui va être capable de se déplacer dans l\'environnement et de puiser des nutriments dans son environnement. Conclusion : 4 étapes : - segmentation, - gastrulation, - neurulation et - organogenèse 3 feuillets embryonnaires : - ectoderme, - mésoderme et - endoderme Mouvements morphogénétiques de la gastrulation et de la neurulation : - Prolifération cellulaire - Communication cellulaire - Différenciation cellulaire