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Les gènes du développement
Michel VervoortUFR de Biologie et des Sciences
de la natureCentre de génétique moléculaire
du CNRS - UPR2167e-mail: [email protected]
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Quelques livres utiles….
Lewis Wolpert. Biologie du développement. Les grands principes. Editions Dunod.Nicole Le Douarin. Des chimères, des clones et des gènes. Editions Odile Jacob Sciences.Sean Carroll. From DNA to diversity. Blackwell Publishing.Raphaël Franquinet et Jean Foucrier. Embryologie descriptive. Editions Dunod.
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Introduction: analyse du sujet
limitesquelques notions de
base
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Développement et cycle vital
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Zygote de mammifère (indication d’échelle: 10 m)
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Contrôle héréditaire du développement
Œuf de mammifère (indication d’échelle: 10 m)
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Zygote de mammifère (indication d’échelle: 10 m)
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Différenciation cellulaire au cours du développement
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La théorie de la préformation: Nicolas
Hartsoeker et l’homunculus (1694)
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La théorie de l’épigenèse: Kaspar Friedrich Wolff et la
« Theoria Generationis » (1759)
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Différenciation cellulaire au cours du développement
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Expériences de transplantation nucléaire chez les amphibiens
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Expériences de transplantation nucléaire
chez les amphibiens
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Le clonage chez les amphibiens
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Le clonage des mammifères
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La fusion cellulaire montre le caractère réversible de
l’inactivation des gènes au cours de la différenciation cellulaire
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Non-équivalence génétique
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Organismes-modèles de la biologie du développement
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Brève présentation de la drosophile (Drosophila melanogaster)
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Cycle de reproduction de la drosophile, Drosophila melanogaster(indication d’échelle: 0,1 mm)
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Vue externe d’une larve de
drosophile
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Vue externe d’une larve de drosophile: axes antéro-postérieur et segmentation
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Cycle de reproduction de la drosophile, Drosophila melanogaster(indication d’échelle: 0,1 mm)
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Les disques imaginaux
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La notion de gène de développement et quelques grandes questions qui se
rattachent à cette notion
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« gènes du développement »
versus
« gènes de ménage »
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Comment isoler les gènes du développement ?
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Mutants homéotiques « naturels »
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Mutants homéotiques chez la Drosophile
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Les gènes du développement ne représentent qu’une relativement petite fraction de la totalité des gènes présents
dans le génome d’un organisme
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Quels types de produits cellulaires sont produits par les gènes du développement?
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Quels types de produits cellulaires sont produits par les gènes du développement?
Principalement des protéines
Pour la plupart, des protéines impliquées dans la régulation de l’expression génique
ou dans des communications entre les cellules
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Quels types de produits cellulaires sont produits par les gènes du développement?
Principalement des protéines
Pour la plupart, des protéines impliquées dans la régulation de l’expression
génique ou dans des communications entre les cellules
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Différenciation cellulaire au cours du développement
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La régulation de l’expression des gènesau cours du développement
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Régulation de la transcription chez les eucaryotes
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Les gènes du développement sont eux-mêmes souvent transcrits et/ou
leurs produits actifs que dans certaines régions de l’embryon
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Transcription différentielle de gènes au cours du développement
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Quels types de produits cellulaires sont produits par les gènes du développement?
Principalement des protéines
Pour la plupart, des protéines impliquées dans la régulation de l’expression génique
ou dans des communications entre les cellules
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Communications cellulaires
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Communications cellulaires
![Page 43: Les gènes du développement Michel Vervoort UFR de Biologie et des Sciences de la nature Centre de g é n é tique mol é culaire du CNRS - UPR2167 e-mail:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022070309/551d9d8e497959293b8c437f/html5/thumbnails/43.jpg)
Les gènes du développement sont eux-mêmes souvent transcrits que dans
certaines régions de l’embryon
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Y-a-t-il une corrélation entre les régions de l’embryon où un gène du
développement est transcrit et sa fonction au cours du développement?
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Y-a-t-il une corrélation entre les régions de l’embryon où un gène du
développement est transcrit et sa fonction au cours du développement?
OUI
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« Gènes de segmentation »
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Distribution des protéines codées par les « gènes de
segmentation »
![Page 48: Les gènes du développement Michel Vervoort UFR de Biologie et des Sciences de la nature Centre de g é n é tique mol é culaire du CNRS - UPR2167 e-mail:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022070309/551d9d8e497959293b8c437f/html5/thumbnails/48.jpg)
Distribution de protéines impliquées dans la formation de différents types de tissus distribués selon l’axe dorso-ventral de l’embryon
![Page 49: Les gènes du développement Michel Vervoort UFR de Biologie et des Sciences de la nature Centre de g é n é tique mol é culaire du CNRS - UPR2167 e-mail:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022070309/551d9d8e497959293b8c437f/html5/thumbnails/49.jpg)
Comment peut-on classer les gènes du développement?
![Page 50: Les gènes du développement Michel Vervoort UFR de Biologie et des Sciences de la nature Centre de g é n é tique mol é culaire du CNRS - UPR2167 e-mail:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022070309/551d9d8e497959293b8c437f/html5/thumbnails/50.jpg)
Comment peut-on classer les gènes du développement?
Selon les phénotypes induits par des mutations de ces gènes et donc selon leurs
fonctions au cours du développement
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1. Contrôle de la formation des axes et des feuillets de l’embryon
2. Contrôle de l’identité des segments et des appendices
3. Contrôle de la formation des organes et des appendices
4. Contrôle de la formation des différents types cellulaires
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1. Contrôle de la formation des axes et des feuillets de l’embryon
2. Contrôle de l’identité des segments et des appendices
3. Contrôle de la formation des organes et des appendices
4. Contrôle de la formation des différents types cellulaires
![Page 53: Les gènes du développement Michel Vervoort UFR de Biologie et des Sciences de la nature Centre de g é n é tique mol é culaire du CNRS - UPR2167 e-mail:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022070309/551d9d8e497959293b8c437f/html5/thumbnails/53.jpg)
« Gènes de segmentation »
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Distribution de protéines impliquées dans la formation de différents types de tissus distribués selon l’axe dorso-ventral de l’embryon
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1. Contrôle de la formation des axes et des feuillets de l’embryon
2. Contrôle de l’identité des segments et des appendices
3. Contrôle de la formation des organes et des appendices
4. Contrôle de la formation des différents types cellulaires
![Page 56: Les gènes du développement Michel Vervoort UFR de Biologie et des Sciences de la nature Centre de g é n é tique mol é culaire du CNRS - UPR2167 e-mail:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022070309/551d9d8e497959293b8c437f/html5/thumbnails/56.jpg)
Mutants homéotiques « naturels »
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Mutants homéotiques chez la Drosophile
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Mutants homéotiques Ultrabithorax chez la larve de drosophile
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Les gènes homéotiques de la drosophile (gènes Hox)
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Les complexes Antennapedia et Bithorax
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Gènes homéotiques et gènes Hox
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L’homéodomaine codé par les gènes à homéoboite (homeobox)
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1. Contrôle de la formation des axes et des feuillets de l’embryon
2. Contrôle de l’identité des segments et des appendices
3. Contrôle de la formation des organes et des appendices
4. Contrôle de la formation des différents types cellulaires
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Le cas du gène eyeless
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Distribution des protéines codées par les gènes eyeless
(formation de l’œil), distal-less (formation des appendices
ventraux) et vestigial (formation des ailes)
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1. Contrôle de la formation des axes et des feuillets de l’embryon
2. Contrôle de l’identité des segments et des appendices
3. Contrôle de la formation des organes et des appendices
4. Contrôle de la formation des différents types cellulaires
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Formation des cellules des organes sensoriels
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Est-ce que les gènes du développement sont conservés au cours de l’évolution des
animaux?
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Est-ce que les gènes du développement sont conservés au cours du développement
des animaux?
Oui dans une large mesure
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Conservation des gènes Hox chez les vertébrés
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Mutants homéotiques chez la souris
![Page 72: Les gènes du développement Michel Vervoort UFR de Biologie et des Sciences de la nature Centre de g é n é tique mol é culaire du CNRS - UPR2167 e-mail:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022070309/551d9d8e497959293b8c437f/html5/thumbnails/72.jpg)
Conservation du complexe HOX entre la drosophile
et les vertébrés
![Page 73: Les gènes du développement Michel Vervoort UFR de Biologie et des Sciences de la nature Centre de g é n é tique mol é culaire du CNRS - UPR2167 e-mail:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022070309/551d9d8e497959293b8c437f/html5/thumbnails/73.jpg)
eyeless chez les vertébrés
![Page 74: Les gènes du développement Michel Vervoort UFR de Biologie et des Sciences de la nature Centre de g é n é tique mol é culaire du CNRS - UPR2167 e-mail:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022070309/551d9d8e497959293b8c437f/html5/thumbnails/74.jpg)
eyeless chez les vertébrés
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Conclusions
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1. Les gènes du développement ne représentent qu’une petite fraction des gènes d’un organisme
2. La plupart des gènes du développement codent des régulation de l’expression génique ou des éléments intervenants dans les communications cellulaires
3. Les protéines codées par les gènes de développement sont souvent présentes que dans certaines régions de l’embryon dans lesquelles elles exercent leur fonction
4. Les gènes du développement peuvent être classés en fonction de leur fonction au cours du développement
5. Beaucoup de gènes de développement sont conservés dans les différents groupes d’animaux