développement Biologie du

Biologie du

développement

fonathan ^Slack

Traduction de la t * _édition anglaise par Thierry Lesnik Révision scientifique de Etienne Brachet

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Tube neural se refermanl

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Toble des motières

AvantsProPos

PARTIE

I

Ébments de bose

CHAPITRE I

-''t ;;w

l. 0rigines

2. ^{Posilion cenfiole en}

biologie

3. lmpoctsurlosociélé

"""""'

4. Impoct sur le futur

..."""""" """""""""':

CHAPITRE

'"

2

,

Éân+

l.

""""""""'

CHAPITRE

3 ,.

---^-É^to

ComP ^so nB mol&ul ^{ai re s e ssentiel s}

l.

...'...

1.1 tontrôledefexyessionryW """""" """"""""""' ²⁴

'l.1.1

focteundetronscilplion """"""""" """"""" ²⁶

l'1.2 Aulrescontrôles """""""""' ²⁷ 2. Sysrèmes de

signolisalion

2.1 ^{Séctétin dæ poléines} """"""'

2.2 lnnsducliondesignl -""""""""""' ²⁹

I

m

1;;;i1;,;1;;l

(ytosquelette

3.1 lûkrotubules

3.2 llkrofilonents

4. Molécules d'qdhérence celluloire

CHAPITRE 4

Caracléristiques ^communes du développement

l.l ^{l/,éioæ 48}

50 5l

52 1.2 1vogenèse

30 33 34

47

1.3 Spermotogenèse

2. Fécondofion

3. Le début du

développement

3.1 fuesetsvnéfiie """ ⁵⁶

Processus morphogénéliques

...

4.1 lvlouvementscelluloircs """"""""""' ⁵⁹

4.2 Adhércncecelûoire """""""""""" ⁶¹

4.3 Croîsonceetmort """""""""""" ⁶²

4.4 Clossifiuliondesprocususmorphogénéliques ... """""""'""""' ⁶⁴

Évolufion des méconismes du développemenl ... ...'.'.""""67

5.1 Honologieetonologie... """" ⁶⁸

5.2 Phylogénîemoléculoire """"""""""" ⁷⁰

5.3 Honotogieévolutivedæcoroctéristrquesnotphogénétiques """"" ⁷¹

5.4 Honolo{névolulivedesméconînesdudéveloppenent """""' ⁷³

5.4.1 ^{Gènes H0x} ... """"""" ⁷⁴

Ê$*++Ë+î* *ts Ëë

CHAPITRE -'' ô

L iA ry.Wi ^{e eryÉri m ennle}

... ⁹⁵

t. Développement normol """""'

1.1 ^{Lo uûe des} tetttoiræ YénmPtifs

l.l.l ^{AnolYse donole}

|.2 Croisonce et fwision cellulore''''''''''

2. Engogement dons le développemenl ""'""""""

3. Atquisilion de I'engogemenl

3.1 |léteminants olto1losntques

3,2 ^tndudin

3.2.1 CriTères des Preuves

4. Gèneshoméoliques

4.1 Prwiétes des grodients morphogénétiques ' " " " " ^' " " " ' 4.2 lilutotions homeolTques ".'"""""

CHAPITRE 7

""e';;Ë

96 98 99 101

104 104

r05

107 108 110 112

115

'Ti";,ïff-,,il :-- : : ^::::ll3

lil ii'ffiîffi[îî':::Ï:lÏ:

1.2 CouPes """""" ¹²⁰

r ô1

2, Étude de l'expression des gènes por des mélhodes

biochimiques

... . .'r:r\

2] ldenfificottondesÂRllmessogers .-... ^{I 23}

3.2 lnmunocolorotton

4.

Miaoinieclion

5. ^Mfihodes de morquoge

celluloire

5.1 lûorqueursexfitcellulores

""""""

5.2

lÀorqueutsîntrocelluhiæ

i:l

5.3 lilorqueurs génélrques """ """'

,ï

Cylosquelefie

3.1

lvlkrotubules

3.2 lilkrofilonents ...34

Molécules d'odhérence

celluloire

CHAPITRE 4 Coraclérisliques communes du développemenf

...

l.

...

1.1

l'lléioæ

1.2

îvogenèse

1.3 Spemotogenèse ... 5l 2.

Fécondofion

3. [e débuf du développemenl

...

3.1

Axæetsvnétrie

4. ^Processus morphogénéfiques

...

4.1

lvlouvenenrscelluloires

4.2

Adhûencecelluloie

4.4 Ckssfiutiondesprocesusnorphogénéliques ... ... 64

5. Évolution des méconismes du développemenl

...

5.1 Homologieetonul0gie... ...68

5.2 Phylogénienoléculoire ... 70

5.3 Homologie évolutive des corocléisliques norphogénéliquæ ^{.. . ...} . 71

5.4 Homologie évolulive des méconisnes du développenent ^{.. . . ... 73}

5.4.1 GènesHox...-... ...74 CHAPITRE 5

Génélique du développemenl

Clonoge de gènes ...

4.

77

87 t.

2.

3.

4.

::..flrflli::

PARTIE 2

Principoux orgonismes modèles

CHAPITRE 8

Organismes

modèles

l. Disponibilitéelroûfs...

2. Aaès el

monipulofion

...

4.

Perlinence

Xénope...:

l.

fécondofion

2. Développemenl

embryonnoire

2.1 Segnentalion ... 149

2.2 iostrulation ... 150

2.3 Neurulotionetstadesultûiews... ... ^,l53 2.4 toie ^des teritoires prénmptih ... 1 57 3. Méthodesexpérimenloles ...157

4. Spérificotion régionole ...1 60 4.1 Résumédesprocessus ... ]60

4.,l..] Demi.embryons ... 16]

4.2 Énblissementdelopolorilédonwenlrule ... 162

5. Inleroclions inducfives ... 1 66 5.1 fxpûiences polont sur des frognents inlés ... ... 1 66 5.2 fornationdestroisfeuillets ... .... 167

5.2.1 Dorsolisolionetinductionneurole ... ... 169

5.2.2 Formofiondel'oxeontéroposférieur ... 173

5.2.3 logreffedel'orgonisoteur ... ...174

CHAPITRE IO Le poisson-zèbre

...

l.

normol

2.2 Autresnérhodes ... ]84

:.$fi=-

182

CHAPITRE I I

Le poulel

l. Développementnormol

i;:

2. Spédfkotion régionole de I'embryon ^précoce

," "" ^"

"

.... 198

2..1 ^Polorité ontérwwtétieue et ftognentotton du blostodeme

2.2 lnteroctionsinducllesprécoces """ ^2O2

2.3 ^Asymétne goucheùotte " " " " ""'

3. Desaiption de l'orgonogenèse chez le poulet

""""""

3.1 Enbryonentier "" ²⁰³

3.2 Systèmenewew """"""""""" ²⁰⁴

3.3 Régiondel'orcphoryngren """"" "' ²⁰⁵

3.4 Cauretciculotron """"""""' "" ²⁰⁷

3.5 tûésodeme """' ²⁰⁸

3.6 lntestrn """""' ²¹²

CHAPIIRE 12 Lo souris

215

"':,'îrr#:;:::::':::y':'

223

1.4 Cortedesterlttotesprésomptifs """""' ²²⁵

2.Ïechniquesuti|iséesdons|,étudedudéveloppementdelosouris...227 2.1 Sounstronsgéniquæ """"""""""' ²²⁷

2.2 liostiicismeetchinérime """""' "" ²²⁹

2.3 Cellulænudnembryonnoies """""" ²³⁰

2.4 Lessouisrlknock'lut' """""" ""' ²³¹

2.4.1 knock{utchimériques """"" ²³⁵

2.5 Systèmæcondihonnels """""""' "' ²³⁶

2.6 tnductibilrté """" ²³⁸

2.1 Piègudegèneetd'omplfftntion """' ²³⁹

3. Spétificotion régionole ou cours du développemenl ""'240

3.1 hmporoison ^entte enhryon et sfiudues extuenbryonnares "" ^2AO

3.2 Ploncorpotelembryonnsle """""' """""""""""' ²⁴¹

ro

3.3 Asymétriegaucheùoire ... ^...244

3.4 Gènesïox ^{... 245}

4. Aulres suiets

d'études

4.1 lnnsplontationnucléaireetemyeinlegénétique ... ^...246

4.2 lnoctivttiondeX ...248

4.3 lérotoconinomes ^...248

CHAPITRE 13

Drosophile

l. lnsecles

2. Développemenl normol

...

2.1

1vogenèse

2.2 fnbryogenèse ... 253

2.3 Srodesloloîes ^{.... 255}

2.4 Cortedestenitoircsprénmptifs ...257

2.5 Plosmepoloire ^...257

3. Généfique du développement de lo Drosophile ...258

3.1 ÉlementP ...258

3.2 ldentîfîcutiondesgènespelinenls ...259

3.3 lypesdenurofion ^...260

3.4 Clonogedegènes ... 261

3.4.1 L'homéobofte ...263

4. Vue générole du progromme du développemenl ... ...263

5. ^['oxe dorso-venlrol ... ^...265

5.1 Conlrôhnoteneletfornotiondel'oxedorso-ventrol ... ^...265

5.2 Conlrôlezygohqueetfornoliondel'oxedorsuvenlral ... 268

6. Le système

ontéro-posférieur

6.1 Swtèmeontéieu ^...270

6.2 Syslènepos?ûieu/ ... ^...272

6.3 trlblissement inilill de lo polarité antéro-postéieure el dor*venftale dans l'ovocy'te ... 273

6.4 Swtèneterninol ^....275

6.5 Gènesgop 276 6.6 Systènepairule ...279

6.7 Systènedepoloritéægmentahe ...281

6.8 Gènesilox ^{... 285}

6.9 Le plon corporel ontéropostérieur ^{... . ... 286}

=

CHAPITRE

14

-' ^- -Co"*rlroMitûs

elqons

l. Développementnormol """""""""'29o

1.1 Ànotomîedelodutte "".'""""""" ²⁹⁰

1.2 Dévelopenentenbryomite """"" """""""""""' ²⁹¹ 2. Spécilicction régionole dons

l'embryon

2.1 Segnentttw$lrynéfiiques """""" """"""""""" ²⁹³

2.2 Déterninsnts """" ²⁹⁶

2.3 spédficoriondetocerureA.etdéveroppenntduphorynx """" ²⁹⁸ 3. Anolyse du développement post-embryonnoile

""""""""

3'l ^lo Yulve """"""' ³⁰⁰

3'2 Loltgnéegeminolc """"""""' "" ^3O2

4. ^Morl celluloire

progrommêe

PARTIE 3

Orgonogenèse et régénérolion

CHAPIT*E

15

Tissus

l. frsusépithélioux""""""'

"""""""'

3. ^Muscle

"""""'

4. ^{Iissus neuroux}

""""""""

"""""""

CHAPITRE AFf f [L rv Iô

,-- ---'^r.v

ùrit"pP"ren] ^{du sYstème nenrcux}

Uevctvltltvt"v"' -- -t ...315

l.

1.2 lliælleéPinière

315

322 325 325 'lJ )eYtrunuuwt u"

2.3 lûoelle$inière

3. Formolion de l'oxe dorsovenlrol du tube neural " " " " " '

+#

I

Neurogenèse el gliogenèse ...327

4.1 Neuogenèæprinoie ... ...327

4.2 Newogenèseultérieurc ... ....328

4.3 Cellulessouchesneuroépithéliolæ ... 330

5. les crêles neuroles 5.1 Engogenentyogrcsifdescellulædesuêtesnwnles... ...334

6. Développemenl de lo conneclivilé

neuronole

6.1 Lecônedecnisslnce ... ... 335

6.2 hlobculædeguidoge ... ... 336

6.3 Voiesdelomigntion ... ... 338

6.4 Newotrophines et swvie celluloire ... 340

6.4.] Compétitionoxonole ... 341

6.5 Connexionsneuronolesdonslesystèmevisuel ... 342

6.5.'| Dernierroffinemenr ...344

6.5.2 Delosimplicitéôlocomplexité ... ...346

CHAPITRE

I7

l.

...

1.1 Développenentnormoldessonites ...349

1.2 lvléconknedesegmenlllion ... ... 351

1.2.1 subdivision du somite ... 353

1.3 llyogenèse ... 355

2. Lerein

...

2.1 Développementnornoldurein ... 358

2.2 lnteroctionslisuloiresdonsledéveloppementdurcin ... ... 360

3. Développemenl des gonodes ...361

3.1 Dûveloppement nomol des gonodes ... 362

3.2 Déteminoliondusexe... ...365

4. Développement du membre ...367

4.1 Développenentnornoldumembre ... 368

4.2 Amfuæexpûimennledudéveloppnentdunenbre ...371

4.2.1 Déterminotiondumembre ... ...371

4.2.2 fxocroissanceproximodistoleetformoliondel'oxe ... ...373

4.2.3 Formofiondel'oxeoniéroposléileur ...376

4.2.4 Formotiondel'oxedorsovenfrol ... ... 380

CHAPITRE I8

Disques imoginaux de lo Drosophîle

331

383

:

2. fuude génétique du développement lorvoire

"""""

3. Recombinoison

miîolique

4.

Développementdesdisques

tigînedesdisqæs

4.2 Conpoflimentsetgènessélecteurs

.'"".'' ³⁹³

4.3 Rfuûnérotton """" ³⁹⁵

4.4 lmnsdétetninslion """"""""" "" ³⁹⁶

5. Formotion régionole du disque oloire

""""""

5.1 lxeontétopostftneul """""".'"' ""' ³⁹⁷

5.2 Atedonoventrat " ' '. ""' ³⁹⁹

6. ^{formorion du schémo} régionordu disque de lo poile

..."

CHAPITRE 19 Cellules ^souche eI

croissonce lissuloire ^toS

l. Ïailleetproporlion""""""

""""""405 1.1 lleswedelstwsincelluloite """""' """"""""""' ⁴⁰⁷

2. Ïissus de renouvellemenl """"""""' ⁴⁰⁸

2.1 Gllulesylucne """' ⁴⁰⁸

22 Peou """"""" ^{41 0}

2.3 Intestin '---..."""'

2.4 Systènehénotopotétique """""""' ' .-

""""""""""""""' ^AZO

2'4'1 Voisseouxsonguins

...421

koissonce ^en longueur " " "" ""

ïroubles posl-noloux de croissonce et de différenciotion " " " " " " "

"

.*::: :"

425

5.1 Biologienoléculaireduconcer

"""""

A27

5.i.'l

[oncerducolon

CHAPITRE -'-iqlnârotion

20

"""""'

l.

régénérotrice

"""""""""

vedébré

3.1 leprocesusderég ^6nér0ti0n """"""""""""""" ^"'

MO

3.2 Losucedestellulespourlorégénêrotron ^"'

442

3.3 Lefocleurneurotrophe """"""' """ ⁴⁴⁴

3.

4.

5.

æ

3.4

La biologie du développement est une discipline centrale de la biologie, qui intègre la biologie moléculàire, la génétique et I'anatomie. Ce livre présente les données de base ainsi que ^les avancées récentes de la connaissance des processus par lesquels un æuf se développe en un organisme adulte. ^La première partie introduit les principes et ^les approches de la biologie ^du développement. La deuxième recouvre le développement caractéristique de chacune ^des principaies espèces modèles utilisées en recherche. Quant ^{à la} troisième, elle présente en détails l'organogenèse dans l'embryon.

Seules quelques connaissances de base en biologie cellulaire et en génétique sont requises pour aborder cet ouvrage d'introduction à la biologie du développement. ll est destiné à un public étudiant des premier et second cycles universitaires principalement, mais peut aussi ser- vir d'ouvrage de référence pour des étudiants de troisième ^cycle ou des médecins.

lonathan STACK

Titulaire d'un doctorot de l'Edinburgh lJniversity et d'un postdoctorot de lo Middlesex Hospitol Medicol School, il o conduit des recherches sur /es inductions mises en jeu pendont les premiers stodes de I'em- bryogenèse et ^{est I'outeur} de ^plusieurs ouvroges d'embryologie. Responsoble du Déportement de biolo- gie et de biochimie de I'université de Both, il ^{est membre} de l'European Moleculor Biology Organizotion ef s'esf vu récemment décerner Io prestigieuse Woddington Medol (2002). Ses recherches oduelles pon

tent principolement sur les mécanismes de la régénération.

Thierry LESNIK

Troducteur indépendont, Dodeur en biologie moléculoire.

Etienne ^BRACHET

Professeur ossocié émérite ou déportement de physiologie de I'IJniversité libre de Bruxelles.

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