Wnt and TGF-β Expression in the Sponge Amphimedon queenslandica
and the Origin of Metazoan Embryonic Patterning
D’après Adamska et al., 2007
UE 106 : Diversité des Organismes Marins TAPIA Nicolas Le 21/11/2008
Amphimedon queenslandica
INTRODUCTION : Notre ancêtre, « Urmetazoa »…
Choanoflagellés Spongiaires Cténaires Cnidaires Bilatériens
Métazoaires
Eumétazoaires
Le « Urmetazoa », dernier ancêtrecommun des organismes multicellulaires
Mais à quoi ressemblait-il?
Considéré comme un organisme extrêmement simple :
Dépourvu d’axe de symétrie Absence de tissu et de couche cellulaire
Pour répondre à cette question, il faut identifier les caractères embryologiques communs des différents cladeséloignés qui en seront dérivés :
Bilatériens Cnidaires Cténaires Spongaires
Principe de parcimonie : 1 seule apparition chez l’ancêtre commun
Les gènes Wnt & TGF-β : à l’origine des interactions cellulaires lors de l’embryogénèse…
Le gène Wnt : Permet une différentiation axiale de l’embryon Fourni des peptides signaux permettant les interactions cellulaires
Fondamentaux pour de nombreux processus développementaux !Sans doute en rapport avec l’apparition de la multicellularité…
Le gène TGF- β : Induit la différentiation de certaines lignées cellulaires Donnera l’axe dorso-ventral chez les bilatériens
Notre modèle d’étude : Amphimedon queenslandica
Métazoaires
Spongiaires
Desmosponges
Amphimedon queenslandicaPourquoi étudier cette éponge?
Appartient au groupe basal des Métazoaires Génome récemment séquencé Adultes d’apparence asymétrique, au corps amorphe… … mais la larve présente un axe A-P évident ! Développement dans des chambres d’incubation
AP PP
RESULTATS :-Embryogénèse -
Segmentation Blastula Gastrula
Echelle :100 μm
Uniformisation & symétrie
Macromères
Irrégularité
Asymétrie A-P
EpaississementMigration des cellulespigmentaires
Tache pigmentaire
-Embryogénèse -RESULTATS :
Face postérieur Larve
Echelle :100 μm
Formation d’un étroit anneau pigmentaire au pôle postérieur Conservé chez la larve
- Détection de Wnt & TGF-β -RESULTATS :
Utilisation des techniques d’EST, genome trace searches & RACE cloning…
La protéine Wnt déduite est caractérisée par : Peptide signal : permet un adressage cellulaire 24 cystéines caractéristiques
Le TGF-β : Transforming Growth Factor Proche de la sous-famille des GDNF 6 des 7 cystéines caractéristiques du domaine signal
- Expression des gènes Wnt & TGF-β -RESULTATS :
Utilisation des techniques d’hybridation in situ…
Wnt :
Segmentation early Blastula Gastrula Anneau Larve
Expression de Wntau niveau desmicromères
Expression asymétrique, partie interne
Continue des’exprimer
chez la larve
Expression au pole postérieur, partie externe et de manière simultanée avec la formation
de l’anneau pigmentaire
- Expression des gènes Wnt & TGF-β -RESULTATS :
TGF- β :
Expression au niveau des micromères
Segmentation Gastrula la tacheAP
PP PP
Expressionaux pôlesantérieur etpostérieur, partie externe
Formation de
Arrêt d’expression au pôle postérieur,forte expression au pôle antérieur
Arrêt d’expression au niveau de l’anneau…
… puis diminutionprogressivejusqu’à arrêtchez la larve
DISCUSSION & CONCLUSION :
Gènes Wnt & TGF-β clairement identifiés : Origine précoce de ces 2 gènes
Suivi de l’expression de ces 2 gènes lors de l’embryogénèse de Amphimedon queenslandica
Expression apparaît rapidement lors du développement Expression de Wnt au pôle postérieur constitue la première asymétrie morphologique visible La migration des cellules pigmentaires + sclérocytes nécessite la présence de différents signaux cellulaires
Wnt ou/et TGF-β à l’origine de cet axe de polarité ?
Retour sur le« Urmetazoa »
Embryologie de la sponge contrôlée par des mécanismes de signalement fortement similaires à ceux retrouvés chez les Cnidaires et Bilatériens
Action complémentaire des gènes Wnt & TGF-β présente chez le dernier Ancêtre Commun des métazoaires actuels
Capacité de cet Ancêtre Commun à former des plans d’organisation complexes à partir des même composants moléculaires que les animaux actuels
Choanoflagellés Spongiaires Cténaires Cnidaires Bilatériens
Métazoaires
Eumétazoaires
Ancêtre Commun des métazoaires
Ancêtre Commun des eumétazoaires
CONSEQUENCES SUR L’ARBRE DES METAZOAIRES :
Wnt & TGF-βà l’origine d’unaxe de symétrie
Wnt & TGF-βà l’origine de deuxaxes de symétrie
Wnt
TGF-β
DISCUSSION SUR L’ARTICLE :
Ne fait pas référence au Cténaires : présence & expression des gènes Wnt et TGF-β confirmant cette hypothèse sur l’Ancêtre commun?
Axe oral-aboral mis en place chez les cténaires (équivalent antéropostérieur chez les triploblastiques) d’après Gary Freeman (1977)
Le « Urmetazoa » dans la littérature : Mise en évidence de la présence de signaux de transduction intracellulaires chez l’Ancêtre commun des métazoaires, d’après Werner E. G. Müller (2001)
Merci pour votre attention !
BIBLIOGRAPHIE :
Gary Freeman (1977), The establishment of the oral-aboral axis in the ctenophore embryo. J Embryol Exp Morphol 42, 237-260
Werner E. G. Müller (2001), Review: How was metazoan threshold crossed? The hypothetical Urmetazoa. Comparative Biochemistry and Physiology - Part A: Molecular & Integrative PhysiologyVolume 129, Issues 2-3, June 2001, Pages 433-460
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