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La gastrulation et la

neurulation : deux étapes de

morphogenèse

Chapitre 4

• les cellules adhèrent aux autres cellules

et à la matrice extra-cellulaire

• cette adhésion dépend de récepteurs

spécifiques

• la régulation de l’expression de ces

récepteurs affecte l’adhésion

Points clés

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Adhésion cellulaire

• Adhésion cellule-cellule

– 1. Les cadhérines

– 2. La superfamille des

immunoglobulines

– (3). Les lectines et

autres…

• Adhésion cellule-matrice

extra-cellulaire

• La matrice extracellulaire est un

réseau composé de

glycoprotéines

– collagène, fibronectine,

laminine…

– les récepteurs cellulaires sont

les intégrines

Pôle animal

Pôle végétatif

cellulesvitellines

zone

marginale

épiboliearchentéron

involution

blastocoele

bouchon

vitellin

épibolie

convergence

extension

blastocoeleblastoporecellules en

bouteille

convergence

extension

Les mouvements de la gastrulation chez

le Xénope: aspect général

3

Zone marginale superficielle qui

involuera (ZMs)

Couche externe de la zonemarginale

Constituera le toit de

l’archentéron

5 régionsCalotte animale (3 couches

de cellules), qui subira

l’épibolie

Zone marginale profonde qui

involuera (ZMp)

Couche interne de la zone

marginale,constitue le mésoderme

Cellules en bouteille:s’invaginent

et amorcent le blastopore;constitueront les parois de

l’archentéron

Cellules vitellines: mouvement de

rotation, constitueront le plancherde l’archentéron

Carte de territoires présomptifs du Xénope Coupes au stade du bourgeon caudal de Xénope

Pôle animal

Pôle végétatif

ectoderme neural

endoderme

mésoderme

mésoderme (corde)

lèvre dorsale

Vue latérale Vue dorsale

Antérieur

Postérieur

cerveau

corde

moelle épinière

somites

masse vitelline

4

Les questions

• Quelles sont les cellules qui migrent et quelest leur devenir?

• Quelles sont les cellules qui génèrent lesforces migratrices?

• Quels sont les facteurs qui génèrent cesforces de migration?

5

6

1.invaginationblastocoele

cellules vitellines

zone marginale

blastoporecellules en bouteille

Les cellules en bouteille

• constriction apicale etexpansion basale

• leur invagination forme leblastopore (initiation dorsale)

• élimination des cellules enbouteille par microchirurgie: lagastrulation a lieu, mais avecdes anomalies d’involution(Keller, 1981)

• les cellules en bouteille sontliées au feuillet épithélial, maisaussi à l’endoderme et aumésoderme involuant

ectoderme

mésoderme

endoderme

Involution

Cellules en

bouteille

cellules

migratrices

zone

marginale

7

2.involutionarchentéron

involution

épibolie

épibolie

blastocoele

bouchon

vitellin

convergence

extension

convergence

extension

Cellules en bouteille

au front de

l’endoderme

Rôle de la zone marginale dans

l’involution (ZM)

• Keller: les forces de migration proviennent-elles de lazone marginale superficielle ou profonde ?

• Il remplace les cellules superficielles de la zonemarginale par des cellules de la calotte animale: lagastrulation est normale

• Il remplace l’ensemble des cellules superficielles etprofondes de la zone marginale par des cellules de lacalotte animale: aucun mouvement n’est observé

• Conclusion:ce sont les cellules de la zone marginaleprofonde (ZMp) qui sont les cellules motrices del’involution

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Le toit du blastocèle est-il nécessaire à

l’involution des cellules de la ZMp

• La matrice extracellulaire (MEC) du toit

contient de la fibronectine

– en bloquant la fibronectine, on bloque l’involution

DeSimone lab

9

3.convergence extension

Ventral Dorsal

chorde

Plan de symétrie

Antérieur

Postérieur

•Brachyury

•convergence vers l’axe

antéropostérieur

•extension le long de

l’axe antéropostérieur

•se produit de façon

autonome dans les

explants de zone

marginale

Lamelatérale

Lamelatérale

10

convergence extension

• Keller et al 1985

• transplantent descellules de ZMmarquées chez un hôtenon marqué

• observent l’intercalationdes cellules

L’intercalation est unedes causes majeuredes mouvements de lagastrulation

Gastrula d’âge moyen Gastrula âgée

Antérieur

Postérieur

deux types

d’intercalation• L’intercalation radiaire

entraîne un amincissement

de la zone marginale qui

involue, permettant son

extension

• L’intercalation médio-

latérale permet

l’allongement de l’assise

cellulaire qui devient alors

plus étroite

Intercalation radiaire Intercalation médio latérale

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les bases cellulaires de l’intercalation

• Les cellules deviennent polarisées (signalisation Wnt), elles deviennentbipolaires et s’allongent dans le sens médio-latéral

• Seules les extrémités de ces cellules présentent des mouvements actifs, avecdes pseudopodes mobiles

• Les cellules glissent et s’intercalent les unes aux autres

• A la frontière, les mouvements cessent

Lamellipodes actifs Frontière inactive

Axe médio

latéral

Axe a

nté

roposté

rieur

les mouvements d’intercalation

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Couche épithéliale

Couchesprofondes

Wnt-11

Wnt-11 est exprimé au niveau dela couche épithéliale de la ZMD

4.épibolie

• étalement de la calotte

animale

• provoquée par:

– des divisions cellulaires

– l’étirement des cellules

de la couche externe

– l’intercalation radiale des

cellules des deux

couches profondes

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Remaniements affectant les cellules du toit du blastocœleAu cours de l’épibolie

Marsden et DeSimone, 2001

En résumé

• les cellules en bouteille initient l’invagination au niveau du

blastopore

• des cellules de la zone marginale profonde migrent de façon

autonome sur la partie interne du toit du blastocoele

• des cellules de la zone marginale profonde convergent et

s’étendent, l’extension est maximale du côté dorsal

• les cellules de la zone marginale superficielle sont passives,

elles sont tirées par les cellules profondes

• l’épibolie de la calotte animale permet le recouvrement de

l’embryon et internalise le bouchon vitellin

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Wnt11

Rôle de dans la détermination de la région dorsale . Période de

clivage

Rôle dans les mouvements de convergence et d’extension.

Gastrulation

Deux voies de transduction différentes utilisées :

Wnt/ -caténine et voie PCP (Planar Cell Polarity)

impliquant des GTPases

NeurulationNeurulation

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Neurulation• Formation du tube neural (structure

épithéliale ectodermique à l’origine del’encéphale et de la moelle épinière )

• 4 étapes:

– au cours de la gastrulationspécification et extensionconvergence de la plaque neurale

– au début de la neurulation, lesbords de la plaque se soulèvent enreplis tandis que la plaque s’incurveen gouttière

– les replis se rejoignent dans le planmédian

– les replis se soudent, formant letube neural qui s’isole del’ectoderme

plaque neurale

gouttière neurale

repli neural

ectodermecellules des crêtes

neurales

tube neural

Changement de forme des cellules à

l’origine de la formation des replis

neuraux

• constriction apicale des cellules du bord de la plaque

• glissement de ces cellules le long de la face inférieur

de l’ectoderme adjacent

ectoderme

plaque neurale

constriction

apicalemouvement des

cellules

repli neural

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Changement dans le profil d’expression

des molécules d’adhésion pendant la

formation du tube neural

• Les cellules de la plaque neurale expriment la cadhérine-N

• Les cellules de l’ectoderme adjacent expriment la cadhérine-E

• Si l’expression de la cadhérine-N est anormale (surexpression)d’un côté de l’embryon, le tube neural ne s’isole pas de cemême côté

Expression de la cadhérine au cours de la formation du tube neural chez le XénopeExpression anormale de la

cadhérine N

cadhérine-E

cadhérine-N

plaqueneurale

ectoderme

tube neural

Plaque neurale

chorde

épidermeDos

Ventre

tube neural

cellules

des

crêtes

neurales

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Cellules épithéliales et

mésenchymateuses

principalement le

mésoderme

principalement l’ectoderme

et l’endoderme

matrice extra-cellulaire

entourant les cellules

matrice extra-cellulaire

principalement basale (lame

basale)

les cellules sont polarisées

selon la direction de leur

migration

les cellules ont une polarité

apico-basale

les connections entre

cellules sont perdues, les

cellules migrent

individuellement

les cellules sont étroitement

liées entre elles, elles

migrent en feuillet

mésenchymeépithélium

Défauts de fermeture du tube

neural• La deuxième des anomalies de

l’organogenèse

• spina bifida cystica

(myelomeningocele)

– 1/2OOO naissances

– Le traitement chirurgical est

possible

• D’autres défauts plus sévères sont

léthaux

– 1/1000

– anencéphalie

Ces défauts sont souvent liés à un manque d’acide

folique

( vitamine B9)

70% des cas peuvent être évités par un traitement à

l’acide folique

Quel rôle joue l’acide folique?

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