Au cours du développement normal des interactions se produisent

entre des cellules:

- adjacentes dès l’origine

- mises en contact grâce à des mouvements morphogénétiques lors de la

gastrulation.

Ces interactions peuvent engendrer de nombreux types cellulaires

différents par induction = processus par lequel une cellule (ou un groupe

de cellules ou un tissu) envoie un signal à une autre cellule (ou un autre

groupe de cellules ou un tissu) adjacente, signal qui l’engage vers une

nouvelle voie de différenciation.

La ou les cellules qui envoient le signal sont dites cellules inductrices (on

dit aussi qu’elles ont un pouvoir inducteur).

La ou les cellules qui répondent au signal inducteur en changeant de

destinée sont dites compétentes.

LES INDUCTIONS EMBRYONNAIRES

Au stade 32 cellules l’embryon présente

trois régions :

- la région animale (micromères A),

- la zone marginale (cellules B et C).

- la région végétative (macromères D1 à D4,

de dorsal à ventral)

son endoderme (macromères ) est déjà

déterminé,

cet endoderme induit la calotte animal (à

cellules compétentes= micromères) à donner

soit du mésoderme ventral, soit du dorsal :

pour cela, il secrète des molécules

diffusibles (inducteurs du m. ventral ou

dorsal).

les cellules du pôle animal de la blastula

sont donc déviées de la voie du

développement de l’ectoderme vers la voie

du développement du mésoderme

épiderme

Zone marginale neurectoderme et mésoderme

1-Expériences de dissociation/réassociation

I- INDUCTION DU MESODERME

il y a déjà eu induction de la part

des macromères végétatifs.

Conclusion : les cellules qui paraissent identiques ont déjà des

destinées différentes au stade blastula, il y a eu une induction

(ZM) vers des voies de différenciation.

2- Expérience de Nieuwkoop:

a) Embryon témoin (1): se développe normalement, avec les deux axes(céphalo-caudal et dorso-ventral).

b) Embryon (2) traité aux U.V. dans la région végétative :

Blockage de la polymérisation des microtubules.

Formation d’un embryon ventralisé : pas de rotation de symétrisation, donc pas de mise en place de

croissant dépigmenté

pas de région dorsale. Cet embryon est abortif, il ne se développera pas complètement.

c) D1 de l’embryon témoin (au st 32) transféré sur l’embryon irradié, à la place d’un blastomère

végétatif.

l’embryon irradié se développe normalement : restauration de l’axe dorso-ventral.

D1 a induit une organisation embryonnaire complète = induction du mésoderme dorsal. (Par des

techniques de lignage cellulaire, on met en évidence que D1 ne donne que de l’endoderme).

L’endoderme est l’inducteur primaire du mésoderme:

déterminé avant la transition blastuléenne.

possède deux centres inducteurs : - D4 est le centre inducteur ventral,

- D1 le centre inducteur dorsal = Centre de Nieuwkoop.

L’endoderme est mis en place grâce à des molécules d’origine maternelle :

Son autodétermination se fait grâce à un facteur de transcription, VegT. (VegT est exprimé au

niveau du cortex végétatif (en injectant un ARN antisens VegT, on empêche la formation de l’endoderme et une

organisation correcte du mésoderme) :

VegT est essentiel à la mise en place de l’endoderme,

il joue aussi sur l’organisation correcte du mésoderme.

C/c:L’endoderme déterminé avant la transition blastuliènne

est l’inducteur primaire du mésoderme grâce à son centre

inducteur dorsal (D1) = Centre de Nieuwkoop.

Le blastomère végétatif est remplacé par le

blastomère dorsal:

Il se formera un second centre organisateur,

un embryon double se développera

Mise en évidence du Centre organisateur De

Nieuwkoop

Rôle du cytoplasme dorso-végétatif de l’œuf

dans la détermination du mésoblaste dorsal

chez la blastula

3- Expérience de Spemann: Chez deux espèces de triton (amphibiens urodèles):

la lèvre dorsale du blastopore d’une jeune gastrula est greffée au

niveau ventral d’un embryon receveur, au même stade de

développement:

le greffon s’invagine et une deuxième lèvre dorsale se

forme.

L’embryon double présente deux plaques neurales : une

plaque neurale primaire, située en position dorsale, et une

autre plaque neurale, secondaire, en position ventrale de

l’embryon, où a été implanté le greffon.

Les cellules de la lèvre supérieure du blastopore:

1. forment une chorde

2. induisent des cellules adjacentes à participer à la

formation de structures mésodermiques latéro-dorsales

(somites en particulier)

3. induisent des cellules adjacentes à former un tube

neural sans elles-mêmes y participer (induction du

système nerveux)

les cellules de la lèvre supérieure du blastopore organisent

le développement d’un embryon complet avec toutes les

structures caractéristiques d’un embryon d’amphibien et avec

une symétrie bilatérale

Les cellules de la lèvre supérieure du blastopore =

centre organisateur de Spemann (Prix Nobel en 1935

pour H.Spemann)= rôle normal de la lèvre supérieure du

blastopore au cours du développement

Ces trois expériences montrent que l’induction du

mésoderme est un phénomène progressif,

tout d’abord sur une blastula complète, les

blastomères dorso-végétatifs forment un centre

inducteur, le centre de Nieuwkoop qui émet des signaux

dorsalisants et ventralisants,

Les cellules de la zone marginale dorsale (ZMD)

répondent à des facteurs diffusibles et constituent

le centre de Spemann, centre de la dorsalisation de

l'embryon, grâce auquel celui-ci possèdera une

latéralité et un axe dorso-ventral. Le centre de Spemann

donnera du mésoderme dorsal.

dans un second temps, régionalisation progressive de

la zone marginale par le chordomésoderme qui vient

d’être induit.

Le centre de Nieuwkoop est donc le centre inducteur de la

dorsalisation des cellules composant le centre de Spemann, lequel sera

le centre inducteur des phénomènes de dorsalisation proprement dits.

Le noeud de Hensen chez les oiseaux est

l’équivalent du centre organisateur de Spemann

4-Recherche de molécules inductrices:

4-1- Techniques expérimentales

Dissection d'une portion de l'embryon (ici le toit de la

blastula), puis incubation avec la molécule à tester.

On observe ensuite le devenir des cellules au contact

de la molécule inductrice que l'on teste, par analyse

histologique des cellules :

– Nature des structures induites :

mésoderme/ectoderme, ventral/dorsal...

– Recherche des marqueurs dorsaux ou ventraux qui

sont apparus dans ces cellules.

Injection dans un blastomère végétatif de la région

ventrale d'un ARNm codant pour une protéine à tester.

On cherche à connaître l'action ventralisante ou

dorsalisante de la protéine que l'on teste.

Si celle-ci a une action dorsalisante, on aura l'apparition

d'un axe embryonnaire « dorsal » surnuméraire au

niveau du blastomère végétatif modifié, avec formation

de deux tube neuraux, de deux têtes,...

a.

Autre test possible in vivo :

1. Irradiation du pôle végétatif par des rayons UV, entrainant la destruction des capacités

d'induction des macromères.

Résultat : absence de centre de Spemann et donc de structures dorsales → embryon ventralisé.

2. Injection de l'ARNm d'un inducteur potentiel dans la blastula (protéine à tester).

Est ce qu'il y a restauration des structures dorsales? Une restauration partielle, totale?

(Dans le test in vivo 1, il faut que les cellules ventrales soient en plus compétentes, c'est-à-dire

qu'elles soient capables de répondre aux signaux de la molécules inductrice.

Dans la deuxième expérience on sait déjà que les cellules sont compétente pour répondre aux

signaux dorsalisants, puisque c'est leur devenir normal.)

Trois grands types de molécules sont impliqués:

Les facteurs de croissance FGF (Fibroblast Growth Factor) TGF-β (Transforming Growth Factor)

l’activine, Vg-1….

- peptides de masse moléculaire comprise entre 15 et 35kDa.

- Chez l'adulte, ils influencent la prolifération cellulaire (action majoritaire) et la différenciation,

- Chez l'embryon, ils ont un rôle important dans l'induction embryonnaire, mais aussi dans la

prolifération et la différenciation.

- Ce sont des molécules diffusibles qui agissent au niveau de cellules cibles en

- se fixant sur des récepteurs transmembranaires. Ces récepteurs possèdent un domaine

cytoplasmique à activité protéine kinase, impliqué dans la transduction du signal.

Les protéines de la famille Wnt

- glycoprotéines diffusibles, riches en cystéines,

- agissent au niveau de cellules cibles en se fixant sur des récepteurs transmembranaires appartenant à

la famille Frizzled, impliqués dans l'activation d'un coactivateur de la transcription, la β-caténine.

Les facteurs de transcription et leurs cofacteurs

- agissent au niveau nucléaire, dans les cellules où ils ont été synthétisés.

- Ils régulent l’expression de gènes spécifiques en se fixant à des séquences cis régulatrices sur le

promoteur des gènes cibles.

4-2- Les molécules inductrices

4-2-1- Facteurs de croissance

Les signaux émis par l’endoderme déterminé induisent des cellules de l’hémisphère animal

(zone marginale) en mésoderme. Ce sont des facteurs diffusibles de la famille TGF-β et FGF.

Au niveau du centre inducteur dorsal (centre de Nieuwkoop) : présence de protéines de la

famille TGF- β (Vg1, activines) et Nodal (Xnr : Xenopus nodal-related gene)..), en forte

concentration.

Au niveau du centre inducteur ventral (endoderme ventro-latéral), on a les même molécules,

mais en faible concentration, et des protéines de la famille FGF. Le rôle des FGF est

cependant plus limité.

Ainsi l’induction du mésoderme est dûe à un gradient de production de

molécules de la famille TGF- β, qui est croissant de la région endodermique

ventrale à la région endodermique dorsale.

Les récepteurs aux FGF sont des récepteurs à

activité tyrosine kinase, effectuant la

transduction du signal.(dimérisation du

récepteur, puis phosphorylation des tyrosines

cytoplasmiques)

a- Les FGF :

Pour éliminer la fonction du FGF, on peut

injecter des dominants négatifs de ce récepteur

(FGFR mutant) qui sont des récepteurs sans

activité kinasique. Il n’y alors pas de

transduction du signal lorsqu’il y a

dimérisation au signal de FGF.

La cellule se développe sans l’effet de FGF.

Voie des FGF : voie des MAP-Kinases (cf. cycle cellulaire)

Chez l'amphibien, au moins 4 FGF différents sont

identifiés et sont localisés dans les blastomères végétatifs.

b- Voie des TGF-β

Les récepteurs transmembranaires sont des hétérodimères formés par un récepteur primaire, TBRII et un

transducteur, TBRI. Lorsqu’il y a reconnaissance du ligand et hétérodimérisation des récepteurs, il y

a autophosphorylation : le récepteur possède une activité Ser/Thr kinase au niveau hyaloplasmique.

Il y a ensuite phosphorylation d’un deuxième messager, SMAD de type 1, 2, 3 ou 5 : le type de SMAD

activé varie suivant le TGF-β reconnu.

Il y a alors transport du SMAD-P en direction du noyau par la protéine SMAD4 (protéine cargo).

Ce SMAD4 est donc essentiel à la transduction du signal.

SMAD-P agit comme un facteur de transcription : on a donc au final régulation de gènes cibles et donc

différenciation de la cellule.

Les TGFβ sont-ils des inducteurs du mésoderme? Quels membres de la famille sont impliqués?

Famille d’une trentaine de molécules

Sous famille des activines, vg1,Nodal et BMP

Smad : médiateurs intracellulaires

de signalisation

L'activine A active les smad 1et 2

L'activine d'après cette expérience serait un bon candidat,

mais, in vivo, ce messager s'exprime après la transition blastuléenne, et l'effet

dorsalisant est dépendant de la dose ( à petite dose, ce facteur a un effet ventralisant!).

Conclusion : il existe d'autres facteurs plus précoces.

Il faut une molécule inductrice et présente au moment de la transition blastuléenne.

b-1- L’activine A

L'activine A s'exprime après la transition blastuléenne, et son

effet dorsalisant est dépendant de la dose (à petite dose elle a un

effet ventralisant)

b-2- Vg1

Vg1 est présent dans l'ovocyte II sous forme

inactive (propeptide inactif) et concentré au pôle

végétatif.

Suite à la rotation de symétrisation ,Vg1 se

localise (strictement) à la région dorsovégétative.

Vg1 s’y accumule et est activée par son clivage.

Au stade 32 cellules, Vg1 se retrouve dans le

blastomère D1 et est secrétée : elle induit les

cellules qui lui sont proche (zone marginale

dorsale) à se déterminer en mésoderme.

Si l’on injecte l’ARNm VG1 au niveau de D4, il

y a formation d’un axe surnuméraire.

Conclusion : Vg1 est un composant du centre inducteur de Nieuwkoop.

elle induit les cellules qui lui sont proche (zone marginale dorsale) à se

déterminer en mésoderme

Calotte animale + Vg1 mésoderme dorsal (forte dose)

mésoderme ventral (faible dose)

Autre membre de la famille TGFβ.

Pour ce composant, il existe un gradient

spatio-temporel d'expression chez la

blastula. Sa concentration augmente au cours

du temps, et les cellules végétatives dorsales

sont bien plus riches en Nodal que les cellules

ventrales.

Expériences:

Cette expérience montre indirectement le rôle de Nodal, en prouvant qu'en l'inhibant par

Cerberus (molécule ventralisante inhibiteur de Nodal), on inhibait la formation de

structures dorsales, notamment de mésoderme dorsal.

Nodal est donc impliqué dans la formation du mésoderme.

Si on injecte Nodal au niveau ventral, on a la formation d'un axe surnuméraire.

b-3- Nodal

Conclusion : Plusieurs facteurs de croissance sont impliqués dans la formation du

mésoderme : FGF, Vg1, Nodal.

C 'est une famille de protéines de signalisation. Il

existe 16 membres de Wnt chez le xénope.

C’est le premier messager extracellulaire

son récepteur est un hétérodimère formé de

Frizzled et LRP. Il y a alors transduction du signal

Il y a ensuite une cascade intracellulaire.

Dsh (voir diapo suivante): messager intracellulaire

(protéine hyaloplasmique) Sera phosphorylé: Dsh-P

(forme active), puis va inhiber GSK3

GSK-3 (glycogène synthétase kinase) a pour rôle

de phosphoryler la β –caténine

la β –caténine est un co-activateur (facteur de

transcription et protéine de jonction), active

lorsqu’elle est non phosphorylée et va s’accumuler

dans le hyaloplasme

Il est à noter que β -caténine est présente dans

l’embryon dès le stade 16 cellules (donc, avant la

TB..)

A un moment donné, la β -caténine passe au

niveau nucléaire où il rentre en compétition avec

Groucho : activation de gènes cibles.

4-2- 2- Signalisation Wnt/β-caténine

En absence de Wnt, la

protéine Dsh est inactive En présence de Wnt,

Dsh est active

LRP

Revenons à l'ovocyte fécondé :

La protéine Dsh (dishevelled) est concentrée au pôle végétatif de l'ovocyte II,

elle est ancrée au microtubules.

Les microtubules et les microfilaments permettent d'accumuler certaines protéines dans des

régions particulières du cytoplasme.

Au moment de la rotation corticale, la protéine Dsh suit les microtubules et se retrouve

concentrée au niveau dorso-végétatif de l'oeuf fécondé.

.

Conclusion :

En absence de Wnt, GSK3 est active, et une fraction importante de la βcatenine est

dégradée.

En présence de Wnt, GSK3 est inhibée, la βcatenine est libérée du complexe, et peut agir

comme facteur de transcription.

La βcatenine répond-elle aux critères d'inducteur de dorsalisation définis plus haut?

On obtient par cette expérience un

embryon double, avec deux axes dorsaux,

comme lors de la greffe ventrale de la

lèvre dorsale du blastopore dans

l'expérience de Spemann et Mangold. La

βcatenine peut donc créer un axe

surnuméraire.

On recherche alors le facteur Wnt qui provoque la synthèse de βcatenine :

il existe une autre protéine, de la famille Wnt, permettant la

stabilisation de β-caténine.

X-Wnt8 est une protéine membre de la famille Wnt, qui

s’exprime durant la gastrulation, au niveau du mésoderme

ventral. En faisant une expérience in vivo, on entraîne la mise

en place d’un axe surnuméraire.

Toutefois, X-Wnt8 n’est pas une protéine d’origine

maternelle, elle ne s’exprime donc pas durant la segmentation.

X-Wnt8 ne permet pas la stabilisation de la β-caténine lors de

la segmentation.

C’est en fait la protéine Wnt11 qui est impliquée dans cette

voie de signalisation.

Conclusion : X-Wnt8 est un bon candidat pour induire la synthèse de βcatenine mais il ne s’exprime que durant la gastrulation, c’est donc Wnt 11 qui est impliquée dans cette voie de signalisation.

VegT a un rôle crucial au niveau de

l’autodétermination de l’endoderme, et joue sur

la mise en place du mésoderme.

La β-caténine est un coactivateur localisé dans

la région dorso-végétative. Elle a peut-être le

rôle le plus important dans l’induction primaire

du mésoderme. Elle joue un rôle clé dans la mise

en place du mésoderme dorsal.

Siamois est un facteur de transcription,

localisé dans la région dorso-végétative sous

contrôle de la β-caténine. Siamois est un gène

embryonnaire.

4-2-3- Facteurs de Transcription

→ Comment la βcatenine agit-elle pour dorsaliser? → Quelles cibles pour l'organisateur de Spemann? On reprend la même méthode : recherche d'un gène qui ne s'exprime

que dans l'organisateur de Spemann :

L'important ici est de montrer que Siamois agit bien

comme un acteur majeur de la dorsalisation, et

qu'il est en aval de la βcatenine, (sinon l'injection

d'ARNm de βcatenine restaurerait l'axe).

Par ailleurs Siamois peut créer un axe

surnuméraire.

Maintenant qu'on a montré que Siamois appartenait à la voie de la βcatenine, on va rechercher quel est le rôle de Siamois.

Expérience : effet de siamois sur l'expression d'autres gènes (gènes cibles?) par Northern blot.

Conclusion: la synthèse de Noggin et de Chordin est stimulée Sous l’effet de Siamois

Noggin et chordin sont des protéines sécétées Noggin et Chordin induisent un axe secondaire et des structures dorsales

Localisation et rôle de Chordin et Noggin :

Autre approche : marquage d'une région par

transplantation et suivi des cellules descendantes.

Exemple : suivi de l'expression de Chordin.

Lors de la gastrulation, les cellules qui expriment

Chordin se trouvent dans la future région dorsale.

Comment Chordin contribue-elle à la dorsalisation?

En empêchant BMP4 d'agir (BMP : bone morphogenetic Protein) → famille TGFβ.

BMP4 est une protéine sécrétée qui induit du mésoderme ventral et latéral. Les

ARNm de BMP4 sont présents dans les cellules de la blastula.

Expérience : injection de l'ARNm de BMP4 dans un blastomère dorsal → embryon ventralisé,

sans structures dorsales.

Conclusion : BMP4 a un effet antagoniste par rapport aux facteurs de transcription dorsalisants.

Chordin et Noggin inhibent la fixation de BMP4 sur son récepteur.

Le Centre organisateur contrebalance

les effets des signaux BMP-4 et Wnt-8

Schéma récapitulatif de toute la voie de signalisation :

Voie X-Wnt : voie de la dorsalisation. Voie BMP4 : voie de la ventralisation.

5- théorie des trois signaux l’endoderme déterminé avant la transition blastuléenne émet un signal ventralisant et un

signal dorsalisant (premier et deuxième signal),

en fin de segmentation, le premier territoire mésodermique est déterminé : le

chordomésoderme (expérience de Spemann), qui secrète donc forcément des inducteurs

secondaires (3ème signal). Il y a régionalisation de la zone marginale.

un 4° signal, véritable signal inducteur secondaire du mésoderme, est produit par le

mésoderme ventral durant la gastrulation.

la régionalisation du mésoderme se fait grâce à des gradients opposés de molécules

qui s’annulent : BMP-4 va s’associer physiquement à Noggin ou à Chordin

Modèle d’induction embryonnaire aboutissant à la formation des patrons mésodermiques et neuraux chez l’Amphibien

II- INDUCTION DU NEURECTODERME

1- Expérience d’exogastrulation On plonge l’embryon, au début de la gastrulation, dans une solution saline :

il n’y aura pas d’invagination, mais au contraire, il y aura un phénomène d’élongation.

Il y a mise en place d’un territoire ectodermique et endodermique, mais pas de neurectoderme.

(expliqué par l’absence de contact entre le mésoderme et l’épiderme)

On a mis en évidence que l’inducteur de l’épiderme est BMP4 (de la famille des TGF-β).

deuxième expérience, dans laquelle on joue sur

la calotte animale :

- témoin : la calotte animale en culture donne

de l’épiderme,

- après dissociation des micromères et

réassociation, on obtient du tissu neural.

Finalement, lors de la dissociation, on a dilué

les molécules inductrices de l’épiderme,

secrétés par les cellules de la calotte animale et

il y a eu différenciation en neurectoderme

par défaut.

En fin de gastrulation on assiste à la spécialisation du neurectoderme suivant un axe antéropostérieur.

Le mésoderme caudal, dernier territoire à s’invaginer, va produire le facteur de croissance FGF selon

un gradient planaire décroissant de la région caudale en direction de la région céphalique.

FGF va donc jouer sur la régionalisation du neurectoderme. Lorsqu’il y a beaucoup de FGF, il y a formation

de neurectoderme caudal, lorsqu’il y a moins de FGF, il y a formation de neurectoderme troncal, et

enfin lorsqu’il n’y a pas de FGF, il y a formation de neurectoderme céphalique.

Noggin et Chordin sont émises en gradient vertical elles participent - avec le gradient planaire de FGF –

à la détermination et la régionalisation du tube neural.

Détermination et

régionalisation du tube neural

Mise en évidence de l’induction Neurale régionalisée

Conséquences de l’induction :

activation de transcription de gènes aboutissant à la synthèse de

protéines pouvant réguler d’autres gènes (‘’cascade’’), jusqu’à

obtention de protéines spécifiques de tissus

détermination de territoires (= champs morphogénétiques),

disparition des capacités de régulation (de déficience ou excédent)

III- ORGANOGENESE

L’organogenèse est une cascade d’inductions successives : des groupes de territoires

déterminés se mettent en place de proche en proche dans l’embryon, de la gastrula au

bourgeon caudal.

Les champs morphogénétiques sont des groupes de cellules pluripotentes dont

l’avenir est orienté de façon irréversible. Leur capacité de régulation est réduite,

mais il n’y a pas de différenciation morphologique visible.

Induction du mésoderme C’est un mécanisme complexe qui résulte de l’intégration de voies de signalisation multiples

impliquant des facteurs d’origine maternelle et des facteurs d’origine zygotique, exprimés après la

transition blastuléenne.

La β-caténine est le facteur maître qui intervient dans la mise en place du mésoderme dorsal (du

chordomésoderme). C’est un coactivateur de la transcription d’origine maternelle.

à partir du stade 16 blastomère, la β-caténine se stabilise à la région dorsale et passe dans le niveau

nucléaire : il y a activation de gènes à partir de la transition blastuléenne (voie de signalisation Wnt/ β

caténine). Au stade 32 cellules, Vg1 se retrouve dans le blastomère D1 et est secrétée : elle induit les cellules qui lui sont proche (zone marginale dorsale) à se déterminer en mésoderme (Si l’on injecte l’ARNm VG1 au niveau de D4, il y a formation d’un axe surnuméraire). Il y a un gradient d’expression des protéines Nodal de la région de l’endoderme ventral à l’endoderme dorsal : o Au niveau dorsal, Vg1 + β -caténine + VegT Nodal et activine Mésoderme dorsal o Au niveau ventral, Vg1 (faible qté) + VegT Nodal, activine (faible qté) Mésoderme ventral Nodal et activine sont des morphogènes, c’est-à-dire des molécules diffusibles, agissant sur des cellules cibles en activant des gènes différents suivant un effet dose.

Théorie des trois signaux…

L’induction du mésoderme est un phénomène progressif.

Au stade 32 cellules, on a de l’endoderme déterminé qui produit un gradient de protéines

diffusibles de la famille TGF-β(activine, Vg1, Nodal), croissant de l’endoderme ventral à

l’endoderme dorsal.

On a également au niveau du centre de Nieuwkoop expression de la β-caténine,

puis après la transition blastuléenne, de Siamois.

Au niveau du centre inducteur ventral, on a une faible concentration de TGF- β et du FGF.

Cela a amené la théorie des trois signaux :

- l’endoderme déterminé avant la transition blastuléenne émet un signal ventralisant et un signal

dorsalisant (premier et deuxième signal),

-en fin de segmentation, le premier territoire mésodermique est déterminé : le chordomésoderme

(expérience de Spemann), qui secrète donc forcément des inducteurs secondaires. Il y a

régionalisation de la zone marginale.

La zone marginale, en fin de segmentation, exprime toute une série de facteurs de transcription, dont

Xbra et Goosecoïd

Xbrachyury est exprimé dans toute la zone marginale

Goosecoïd est exprimé dans un premier temps uniquement dans la zone marginale dorsale (au

niveau de Spemann : chordomésoderme). Puis son ARNm est réparti suivant un gradient dorso-

ventral décroissant (de la chorde, en passant par les muscles, au pronephros = rein primitif).

Si on injecte le transcrit Goosecoïd au niveau de la zone marginale ventrale, on a formation

d’un axe embryonnaire surnuméraire (mime l’organisateur de Spemann).

L’expression de Goosecoïd est sous contrôle de l’activine, de Vg1 et de Xnr en quantité

importante.

Gastrulation – réalisation du patron mésodermique

La zone marginale se détermine progressivement et on a la régionalisation du mésoderme.

L’organisateur de Spemann produit au moins deux molécules, correspondant à un signal

dorsalisant : Chordin et Noggin, suivant un gradient décroissant de la région dorsale à la

région ventrale.

Ces molécules, diffusibles, sont assimilables à des facteurs de transcription, mais elles ne

possèdent pas de récepteurs.

Il existe donc un 4° signal, véritable signal inducteur secondaire du mésoderme, qui est

produit par le mésoderme ventral durant la gastrulation.

Un membre de la famille des TGF-β, BMP4 est produit suivant un gradient décroissant de

la région ventrale à la région dorsale, avec Wnt8.

Ainsi la régionalisation du mésoderme se fait grâce à des gradients opposés de molécules

qui s’annulent : BMP-4 va s’associer physiquement à Noggin ou à Chordin, ce qui va inhiber

sa fonction entre la région dorsale et la région ventrale de la zone marginale.

En fin de gastrulation, le mésoderme est déterminé.

La cellule déterminée ne peut plus être à l’origine que d’une gamme limitée et précise de

types cellulaires. C’est un état stable et transmissible. Il y aura limitation progressive de la

capacité d’expression du génôme (hétérochromatisation). Elle ne possède pas de caractère

morphologique visible.

La différenciation : la cellule possède des caractères spécialisés immédiatement discernables, et a perdu son pouvoir mitotique. En plus des gènes de routine, la cellule différenciée n’utilise que 1 à 2% du programme génétique (gènes de luxe).

1. Induction du

Mesoderm

Ventral

CENTRE de NIEUWKOOP 2. Mesoderm

Dorsal

3. Dorsalisation 4. Ventralisation

Centre organisateur

Un modèle à signaux pour expliquer l’induction et la régionalisation du mésoderme

Résumé

*Embryologie descriptive

- La segmentation de l’oeuf fécondé augmente le nombre de cellules, sans modifier le volume

global de l’œuf, et aboutit à une blastula creuse (cas plus général)

- La gastrulation implique des migrations coordonnées de cellules de certaines aires

embryonnaires et aboutit à la mise en place des 3 feuillets fondamentaux (ectoderme,

endoderme, et mésoderme sauf pour hydres et éponges), sans croissance du germe

-L’organogenèse permet la mise en place du plan d’organisation de l’espèce et la

différenciation des organes, avec croissance, (jusqu’à l’adulte)

*Embryologie causale

- La réalisation de ces phénomènes nécessite leur ‘’programmation’’, ce qui implique

l’expression de gènes précis à des instants précis du développement; cette expression est

contrôlée par des molécules présentes dans le cytoplasme / le noyau des cellules concernées;

ces gènes peuvent produire des protéines régulant d’autres gènes(‘’cascade’’), jusqu’à la

production de protéines spécifiques de tissus (différenciés);