Le développement des membres

Le défaut de développement du membre n’est pas létal, l’étude des membres est aussi très facile (amputations, greffes). Le développement des membres est donc très souvent étudié.

Introduction

Chez les tétrapodes on a deux paires de membres locomoteurs. Ils ont es doigts au niveau de l’appendice. Il y a une paire antérieure (aile , bras, patte) et une paire postérieure.

Parmi les vertébrés tétrapodes, certains n’ont pa ces deux paires de membres locomoteurs. Il s’agit (comme che les serpents) d’une perte secondaire de ces membranes.

Chez les vertébrés tétrapodes, les membres sont situés sur le même

Membre chiridien :

• Celui proche du plan de symétrie bilatéral est le stylopode (proximal)
• Celui le plus éloigné du pln de symétrie bilatéral est dit distal : l’autopode
• Au milieu, on a le zeugopode

Ils sont composés d’os ce qui explique qu’il y ait des homologies.

On s’intéresse à la mise en place des 3 axes de polarité :

• proximo-distal
• dosro-ventral
• antéro-postérieur

I. L’émergence du bourgeon de membre

Sur l’embryon de poulet, on voit apparaître des excroissances au niveau du tronc. Ce sont des bourgeons de membres (2 dans la partie antérieure et 2dans la partie postérieure).

Ces bourgeons se forment en des zones précises de l’axe antéro-postérieur de l’embryon. Cette localisation précise repose sur les localisations de certains gènes. Le membre antérieur se forme toujours au niveau de T1 (dont la localisation varie selon les animaux). Cette 1ère vertèbre thoracique correspond à la limite d’expression d’un gène qui s’exprime au niveau des somites et donc au niveau des vertèbres. C’est cette information qui détermine la localisation du membre antérieur.

Les gènes Hox sont dits homéotiques (gène dont la mutation entraînent une homéose c’est à dire une substitution d’une partie du corps ou d’un appendice par un autre). Ils contiennent une homéoboîte (séquence d’ADN codant pour un homéodomaine. Un homéodomaine est une partie

D1 s’exprime de manière plus antérieure dans l’embryon que D13. C’est la colinéarité d’expression.

Cette petite excroissance est composée de mésenchyme central (mésoderme). Il donne comme tissus tout ce qui est conjonctif (tendons, ligaments, dermes, tissu squelettique). Ce mésenchyme apparaît par prolifération du mésoderme des lames latérales au niveau de l’embryon.

Les muscles des membres sont formés à partir de précurseurs somatiques. Ils ont été mis en évidence à partir de greffes sur deux espèces proches mais différentes : la caille et le poulet.

Les cellules de cailles ont un seul nucléole (la nucléole est l’endroit où sont produits les ARN ribosomiques). On a pris un somite de caille et on la greffé au niveau de T1 d’un poulet. On a obtenu une chimère caille-poulet qui a développé une aile dont les muscles sont des muscles de cailles. C’est la preuve que le mésoderme des somites élabore les muscles des membres.

L’ectoderme qui recouvre le mésenchyme a une zone légèrement aplatie faisant un bourrelet ou une saillie, appelée crête apicale ectodermique.

II. Mise en place de l’axe antéro-postérieur : rôle de la zone d’activité polarisante

La zone d’activité polarisante est située à la base postérieure du bourgeon du membre.

→ Comment a-t-o mis en évidence ce rôle ?

Par des expériences de gerffes. On a greffé la ZP du donneur sur le receveur. On a développé une aile. Sur une aile normale il y a trois doigts : doigt II, doigt III et doigt IV. Sur l’aile mutée, on a dupliqué en miroir : IV, III, II, II, III, et IV. Cette duplication est fonction de la quantité de cellules greffées. Si on greffe une petite quantité de la ZP, la duplication ne concerne que le doigt II. La duplication est donc dose-dépendante (plus on met de cellules, plus on duplique de doigt). C’est aussi vrai pour le temps (plus on laisse les cellules se développer, plus on a de duplication).

On a cherché ce qui s’exprimait spécifiquement au niveau de cette ZP. Par HIS, on a découvert qu’on avait l’expression d’un ARNm appelé shh. On a pu appliquer non pas la zone d’activité polarisante mais des cellules qui spécifiquement expriment shh.

On a pris des cellules que l’ont peut se procurer facilement, des fibroblastes d’embryons de poulet, on les a contaminés avec un virus qui exprime shh. L’infection se propage et les cellules expriment toutes shh. On injecte ces cellules à l’opposé de la ZP sur l’aile. On a alors une duplication en miroir des doigts.

Shh est nécessaire et suffisant pour entraîner cette duplication des doigts et donc de l’axe antéro-postérieur du membre. Cette zone d’activité polarisante sécrète shh. Quand on est près de ZP, la concentration est grande et quand on s’éloigne, la concentration diminue.  Cela donne une information de position (dans la zone jaune, on a un doigt 4, dans la zone bleue c’est le doigt 3 et dans la zone verte c’est le doigt 2).

On a des mutations de shh ou des altérations de cette polarité antéro-postérieure. Chez la souris, les mutants obtenus sont des mutants extra-toes (excès de doigts).

III. Mise en place de l’axe dorso-ventral : rôle de l’ectoderme

La polarité dosro-ventrale est déterminée par l’ectoderme.

La première expérience réalisée est la suivante : les chercheurs ont découpé l’ectoderme et l’ont retourné de 180° (ce qui est en dessous se retrouve au-dessus) et ont remis l’ectoderme. Il sont observé une inversion de l’axe dosro-ventral (ce qui devait être dorsal est devenu ventral). Il sont viulu chercher les facteurs en cause. Au niveau de l’ectoderme dorsal ils ont trouvé un facteur de transcription appelé Wnt7a Lorsque que celui subit une délétion, on a plus que des éléments ventraux donc il spécifie la phase dorsale du membre.

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