cours 2 - Polarité cellulaire et tissulaire, développement du tube neural

définition de polarité cellulaire

distribution asymétrique et ordonnée de structures et de molécules le long d'un axe, entraînant des gradients intracellulaires, une forme cellulaire asymétrique et des fonctions compartimentées

3 étapes de la polarisation

1- premieer sigaml de rupture de symétrie (externe ou interne)

2- amplification du premier signal par des voies de signalisation intracellulaires et le transport vésiculaire

3- réarrangements du cytosquelette

type de polarisation chez la levure S. cerevisiae

bourgeonnement

______ est une petite GTPase qui agit comme un interrupteur moléculaire : activée par échange GDP-GTP via une RhoGEF, elle régule des effecteurs (ex. PAK, MRCK, ACK, PAR6, etc.) contrôlant notamment le cytosquelette d'actine et la polarité cellulaire

Cdc42

étape du bourgeonnment chez la levure

1- plusieurs clusters GTP-cdc42 entrent en compétition jusqu’à ce qu’un seul émerge comme site de bourgeonnment

2- induction de la polymérisation d’actine → formation d’un capuchon qui se développe de l’extrémité vers la cellule mère

3- myosines transportent les vésicules jusqu’au bourgeon

transcytose

transport transcellulaire de molécules via des vésicules

4 types de polarité cellulaire

• apical-basal (entre lumière et sang)

• front-rear (cellule en migration)

• antérieur-postérieur (cellule en division)

• polarité cellulaire planaire (plusieurs cellules)

polarité apicobasale

• chaque domaine est composé d’un complexe distinct de protéines qui régule le transport des ions et solutés à travers l’épithélium

• complexe basal = SCRIB

• complexes apicaux = PAR & CRUMBS

4 étapes de l’établissement de la polarité des neurones hippocampiques en culture

1- formation de lamellipodes

2- formation de neurites immatures

3- un seul neurite devient axone, les autres deviennent dendrites

4- maturation

voies de signalisation principales dans la polarisation neuronale + ce à quoi elles mènent

• GCPR → dynamique des microtubules

• Wnt → membrane delivery + dynamique des microtubules

• GF/adhésion → dynamique de l’actine

qu’est ce qui favorise la formation d’un seul axone plutôt que plusieurs dans les neurones en culture

FEEDBACK POSITIF ↻

• Un neurite présente une légère augmentation de l'activité de Cdc42 → Activation de mécanismes de polarité et remodelage de l'actine → Croissance et allongement du neurite → Renforcement des mécanismes qui favorisent sa croissance

FEEDBACK NÉGATIF

• Freinage des neurites concurrents (Les autres prolongements sont moins susceptibles de poursuivre une croissance axonale) : dégradation de protéines, diminution actine-MT, etc.

mécanisme de polarisation neuronale in vivo

neurones héritent de la polarité apico-basale de leurs progéniteurs

lors de la transition épithéliale (TEM) les cellules perdent leurs polarité apico-basale et deviennent mobiles (sont appelées _____)

mésenchyme

transition épithélio-mésenchymateuse (TEM) des cellules épithéliales

1- activation de facteurs de transcription EMT

2- désassemblement des jonction cellulaires, perte de polarité, expression de N-cadhérine

3- détermination de la polarité de mouvement

4- populsion fontale

5- contraction arrière

6- translocation de la cellule

2 types de migration cellulaire

• single-cell

• collective : plusieurs cellules tenues ensembles par des jonctions serrées, indices directionnels via signalisation ERK, leader cells tirent les follower cells

directions des migrations cellulaires dans le néocortex en développement

• radiales

• tangentielles

délamination/TEM des celules de la crête neurale crâniales VS de tronc

• crâniales : single cell

• du tronc : collectives

signalisation de la migration des CCN du tronc

• augmentation de NOTCH → phase S plus longue donc cellule plus grande → augmentation phox2bb → LEADER cells

• diminution de NOTCH → phase G1 plus longue donc cellule plus petite → diminution phox2bb → FOLLOWER cells

polarité antérieur-postérieur

• division asymétrique

• ségrégation d’ARN ou protéines dans l’une des deux cellules filles → destins cellulaires bien distincts

divisions asymétriques chez C. elegans

• mutation PAR-3/6 ou PKC-3 ?

• mutation PAR-2 ?

• mutation PAR-1 ?

• accumulation de MEX-5/6 et PAR-3-6 et PKC-3 dans la partie proximale-distale (arrière) de la cellule en division

• accumulation de PAR-1/2 dans la partie antéro-postérieure (avant)

• mutation PAR-3/6 ou PKC-3 → cellules AB et P1 auront la même taille (fuseau mitotique ne s’est pas déplacé), cellules filles se comportent comme P1 et se divisent le long de l’axe antéro-postérieur

• mutation PAR-2 → cellules filles se comportent comme AB et se divisent perpendiculairement à la première division

• mutation PAR-1 → AB et P1 se divisent avec orientation normale, mais granules P ne se séparent pas et disparaissent

divisions asymétriques chez drosophilia

• accumulation de Bazooka (Par-3), Insc et Pins dans une partie de la cellule en division

• accumulation de GMC (Numb, Miranda, etc.) dans l’autre partie

• un clivage vertical donnera une division ______

• un clivage horizontal donnera une division ______

• un clivage diagoonal donnera une division ______

• symétrique

• asymétrique

• asymétrique

une distribution inégale de molécule _____ ets nécéssaire pour avoir 2 types de cellules essentielles dans la rétine de souris

Numb

polarité cellulaire planaire (PCP)

polarisation dans le plan de l’épithélium, perpendiculaire à apico-basal

la PCP régule l’______ pendant la formation du tube neural, la ______, et la ______

extension convergente (cellules se réorganisent en se rapprochant les unes des autres dans une direction, ce qui rétrécit le tissu dans cette direction et l’allonge dans la direction perpendiculaire), migration des neurones, guidance axonale

voie de signalsiation Wnt

1- Wnt se lie à un réecepteur membranaire Frizzled (FZD) et à un corécepteur FRP

2- activation protéine cytoplasmique Dishevelled (Dvl/Dsh)

3- inhibition complexe de destruction de ß-caténine

4- accumulation ß-caténine

5- se lie au facteurs TCF/LEF

6- activation de gènes cibles

tissus formés par neurulation primaire vs secondaire

primaire

• partie crâniale (2 hémisphères), tronc cérébral, cervelet, ME

secondaire

• extrémité caudale ME (régions sacrale et coccygienne)

étapes de la neurulation chez l’embryon humain

1- plaque neurale

2- bourrelets neuraux et gouttière neurale

3- élévation des bourrelets

4- fusion des bourrelets → formation du tube neural

5- fermeture des neuropores dorsal et caudal, fermeture complète du tube neural

parties du tubes neural en formation

• 1 charnière médiane (fond) (MHP)

• 2 charnières dorsolatérales (cotés du haut) (DLHP)

rôle de shh dans la formation du tube neural

• inhibe la formation des DLHP

• si il y en a pas assez : formation prématurée des DLHP et fermeture du tube

• si il y en a trop : pas de formation des DLHP → pas de fermeture du tube

3 hypothèses sur la formation des charnières

constriction apicale des cellules neuroépithéliales

• superficie apicale diminue dû à un appareil contractile d’actine sous-membranaire ? (le plus accepté)

• augmentation de l’adhérance cellulaire au niveau apical ?

• augmentation de hauteur des cellules mais volume et surface basale reste constants ?

gène (protéine) importante qui permet la constriction apicale grâce aux y-tubulines et myosine

• mutation cause des exencéphalies, fentes cranio-faciales, spina bifida

Shroom3

un défaut de l’extension convergente (donc PCP) affecte ______

la fermeture du tube neural (reste ouvert)

molécules essentielles à l’adhésion cellulaire lors du rapprochement des bourrelets (fermeture du tube neural)

• eph/ephrin

• cadhérines

• protéases

• GTPase : rac

points de fermeture du tube neural

• rhombencéphale/ région cervicale (si défectueux = craniorachischisis → affecte tout le reste du long du tube)

• prosencéphale / mésencéphale (si défaut = anencéphalie)

• extrémité rostrale du prosencéphale (si défaut = spina bifida)

une consommation péri-conceptionnelle d’_______ peut diminuer l’incidence des ATN

acide folique