CT mai 2018 corrigé - correction d\'annales PDF

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correction d'annales...

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Université*Lyon*1*-*Licence*STS* UE*Biologie*du*développement*-*BIO2045L* Examen*terminal:*mai*2018*-session*1* Aucun*document*ni*appareil*électronique*autorisé* !

Important:*Rédigez*les*parties*I*et*II*sur*2*copies*séparées.* * Partie*I-*Question*de*cours*(45*min*-*10*pts)! ! Spécification*de*l’axe*dorso-ventral*chez*l’embryon*de*xénope.* ! Question* 1:* Définissez! le! concept! de! «!spécification! cellulaire!»! et! son! importance! durant! l’embryogenèse,!en!5!lignes.* A! partir! d’une! cellule! pluri/multipotente,! la! spécification! est! la! restriction! des! potentialités! cellulaires! et! l’engagement! de! la! cellule! vient! un! destin/une! identité! plus! spécifique.! La! spécification!peut!avoir!lieu!via!une!communication!entre!une!cellule!inductrice!et!une!cellule! compétente,! on! parle! alors! d’induction! ou! spécification! conditionnelle.! La! spécification! peut! aussi!passer!par!des!mécanismes!dits!«!autonomes!»!sans!médiation!d’une!cellule!voisine.!Par! exemple!par!l’héritage!de!déterminants!de!destin!lors!de!la!division!cellulaire.! ! Aux! stades! précoces! du! développement! embryonnaire,! des! mécanismes! moléculaires! sont!essentiels!pour!la!spécification!de!l’axe!dorso-ventral.!! ! Question*2*:*** En!prenant!comme!exemple!l’embryon!de!xénope,!donnez!la!définition!de!la!rotation!corticale! (3!lignes!maximum).! Rotation!de!la!couche!cytoplasmique!périphérique!de!l’œuf!de!xénope!(cortex)!par!rapport!au! centre! de! la! cellule,! après! la! fécondation.! Cette! rotation! est! enclenchée! par! l’entrée! du! centrosome!du!spermatozoïde.!Cette!rotation!permet!de!créer!une!asymétrie! dorso-ventrale! et!un!plan!de!symétrie!bilatérale.!On!l’appelle!aussi!rotation!de!symétrisation.! ! Question*3*:! Quelle! voie! moléculaire! spécifie! le! futur! coté! dorsal! de! l’embryon! de! xénope! ?! A! l’aide! de! DEUX!schémas!simplifiés!et!annotés,!tels!qu’ils!sont!vus!en!cours,!montrez!comment!cette!voie! moléculaire!contrôle!la!mise!en!place!de!l’axe!dorso-ventral.!Un! texte!descriptif!de!quelques! lignes!avec!des!mots-clefs!est!attendu!pour!chaque!schéma.!! Pour!les!détails,!conférer!cours!de!Marie!Paschaki!

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! ! Question*4*:* !La! biologie! du! développement! est! une! science! expérimentale.! Proposez! une! expérience! de! gain! de! fonction! qui! permet! de! montrer! que! la! voie! moléculaire! que! vous! avez! décrite! à! la! question!3! est!bien!un!acteur!essentiel!à!la!«!dorsalisation!»!chez!l’embryon!de!xénope.!Vous! pouvez!vous!aider!d’un!schéma.!! Plusieurs(expériences(sont(montrées(dans(le(cours(:( L’injection( d’ARNm( ßcaténine( dans( les( blastomères( ventraux( végétatifs( de( blastula( de( xénope( provoque(la(formation(d’un(dos(surnuméraire/duplication(d’axe.( L’application(de(LiCl( inhibant(GSK3(et( provoquant(la(stabilisation( de(ß(caténine( conduit(à(une( dorsalisation(de(l’embryon.( ( Le(soin(et(la(qualité(formelle(du(texte(et(du(schéma(seront(pris(en(compte(dans(l’évaluation.( ! ! Partie*II-*analyse*de*documents*(45*min*-*10*pts)* d'après(Kubo(et(al,(J(neurosci,(2010;(Chai(et(al,(Dev,(2016;(Tissir(et(al,(Nat(rev(neuro,(2003(( ( Reportez(clairement(le(numéro(de(la(question(sur(votre(copie.(Une(part(importante(de(la(( note(est(consacrée(à(la(qualité(de(la(rédaction(et(de(la(démarche(scientifique.(( ! ! Chez!certains!patients!présentant!des!psychoses!ou!des!formes!d'autisme,!on!a!observé! un! déficit! d'expression! d'un! gène! appelé! Reelin.! Par! ailleurs,! des! patients! présentant! une! lissencéphalie!portent!des!mutations!de!type!perte-de-fonction!dans!ce!même!gène.! ! Pour!mieux!comprendre!s'il!existe!une!relation!causale!entre!Reelin!et!ces!pathologies,! des!études!ont!été!faites!chez!l'embryon!de!souris.!! La! figure! 1! vous! rappelle! la! terminologie! des! couches! du! cortex! cérébral! au! cours! de! l'embryogenèse.! ! Qst1:!D'après!le!cours,!quelles!cellules!sont!à!l'origine!des!neurones!du!cortex?!Où!sont-elles! localisées?! Décrivez! en! deux! phrases! le! parcours! des! neurones! corticaux! depuis! leur! naissance.!! 2/5

Les* neurones* du* cortex* cérébral* dérivent* de* Progéniteurs* neuraux* ,* cellules* neuroépithéliales,*situé* dans!la!zone*ventriculaire!du!télencéphale/cortex,!bordure!apicale! du!tube!neural!antérieur.* Les!neurones!naissent!de!la!division!de!progéniteurs!neuraux.!! Ils! migrent! pas! vagues! successives! dans! le! sens! apico-basal! en* rampant* le* long* des* progéniteurs,!et!s’installent!dans!le* manteau* ou* plaque* corticale!selon!un* mode* insideout,!en!position!de!plus!en!plus!basal.! ! NB!:! Les! crêtes! neurales! ne! donnent! pas! les! neurones! du! cortex!!! Ni! les! somites,! ni! le! myotome!!......! ! Qst2:!Les!ARNm!Reelin!ont!été!mis!en!évidence!sur!des!coupes!de!cerveaux!de!souris!sauvage! à!plusieurs!stades!!(fig.!2,!coloration!noire).! a-*Nommez!la!technique!qui!a!permis!de!mettre!en!évidence!ces!ARNm!Reelin.!! Expliquez!son!principe!en!5!lignes!maximum.! Hybridation*in*situ* Une!sonde* formée* d’ARN* ou* ADN* complémentaire!de!l’ARNm!d’intérêt!et!marquée!avec! une!molécule!organique,!est!appliquée!aux!coupes!de!tissus.!On!applique!ensuite!un!anticorps! dirigé! contre! la! molécule! organique,! anticorps* couplé* à* une* enzyme! convertissant! un! substrat!en!produit!coloré.! ! b-!Décrivez!la!localisation!de!ces!ARNm!dans!le!cortex!cérébral!(flèches!bleues!et!fig.!2C)! Les*ARNm*Reelin*sont*présents*dans*la*partie*basale*couche*corticale,*appelée* zone*du* manteau* ou* zone* marginale.! Quelques! cellules! des! couches! corticales! V! et! VI! l’expriment! aussi!faiblement.! ! Qst3:!Une!mutation!de!type!perte-de-fonction!dans!le!gène!Reelin!a!été!obtenue!chez!la!souris.! Le! mutant! a! été! appelé! "Reeler".! La! figure! 3! représente! quelques! stades! clefs! du! développement!du!cortex!cérébral,!chez!un!embryon!sauvage!et!chez!le!mutant!reeler.! Décrivez(les(défauts(du(mutant(Reeler.(Conclure.( Description!:!On!observe!chez!le!mutant!reeler! à!E15,5!que!les*neurones* de*la* 2e* vague* de* neurogenèse! se! disposent! en! deux! couches! anormalement! positionnées! dans! l’axe! apicobasal.!Le!mise!en!place!ne!suit!plus!un*mode*inside-out*typique!du!sauvage.* Conclusion!:! La! protéine! ou! le! gène! Reelin! est! nécessaire! au! positionnement! des! neurones! corticaux!en!couches!corticales!selon!le!mode*inside-out.! ! NB!:!J’ai!beaucoup!lu!de!phrases!comme!:!«!!les!neurones!sont!en!bas,!ou!en!haut,!du!cortex.!Ils! montent,!ils!descendent!etc....!Les!ARN!sont!à!l’extérieur!du!cortex.!C’est!comme!en!géographie,! un!pays!n’est!pas!à!droite!ou!à!gauche,!il!est!au!sud,!à!l’ouest...!En!anatomie,!on!doit!utiliser!la! terminologie!ad!hoc!:!dorsal/ventral,!antéro-postérieur.!Ici,!il!se!trouve!que!c’est!l’axe!apicobasal!qui!est!important.!! ! Qst4:! Pour! mieux! caractériser! ces! défauts,! des! chercheurs! ont! injecté! une! solution! de! plasmides!dans!le!ventricule!du!cortex!et!effectué!une!électroporation!du!cortex!à!E14,5!chez! des!embryons!sauvages!et!des!mutants!Reeler!(rl-/-)!pour!exprimer!la!GFP!(green!fluorescent! protein).! Quelques* progéniteurs* localisés* au* bord* du* ventricule* ont* intégré* ces* plasmides*et*expriment*la*GFP.!Les!chercheurs!ont!laissé!certains!embryons!se!développer! in!utero!jusqu'à!E16,5!et!d'autres!jusqu'à!la!naissance,!puis!ils!ont!analysé!la!localisation!des! cellules!exprimant!la!GFP!sur!des!coupes!de!cerveau!(fig.!4).! Décrivez( l'évolution( de( la( position( des( cellules( GFP+( au( cours( du( temps( chez( le( sauvage( et( le( mutant(reeler((fig.4)(et(concluez.( 3/5

Description!:!! A! E16,5,! les! cellules! GFP+! occupent! des! positions* similaires! chez! les! mutants! rl-/-! et! les! sauvages.!En!revanche,!à!la!naissance,!chez!le!souriceau!sauvage,!on!observe!que!les!cellules! GFP+!ont!migré!très* majoritairement* en* position* basale* de* la* plaque* corticale.!Chez!le! mutant! rl-/-! les! cellules! GFP+! n’ont! migré! que! jusqu’à! des! positions! intermédiaires! de! la! plaque!corticale.!Elles*n’atteignent*pas*la*couche*basale*de*la*plaque*corticale.! Conclusion!:! le! gène! Reelin! est! nécessaire! pour! la* migration! des! neurones! corticaux! au! niveau!basal!du!cortex.!! ! NB!:! Souvent!vous!ne!maitrisez!pas!la!démarche!de!«!conclusion!».!Vous!donnez!un!résumé!de! la! description! en! guise! de! conclusion.! Dire! «!j’observe! qu’il! y! a! des! défauts! chez! le! mutant.! Donc! le! mutant! provoque! des! défauts!»!:! Ce! n’est! pas! conclure.! La! conclusion! donne! une! réponse! à! la! question! biologique! posée! par!les! expérimentateurs,!et! à! la! quelle! l’expérience! apporte!des!résultats.! Si! on! invalide! un! gène! x! et! qu’on! analyse! les! effets! sur! le! comportement! d’une! cellule! y,! la! conclusion!est!de!dire!:!«!On!conclut!que!le!gène/la!protéine!x!a!tel!ou!tel!rôle!».! ! PS!:!De!manière!surprenante,!de!nombreux!étudiants!ont!pensé!que!le!stade!E16,5!avait!lieu! après! la! naissance,! donc! souriceau! ou! adulte.! Pourtant! dans! le! texte! et! l’organisation! des! figures!tout!concourait!à!vous!rappeler!que!E=embryon,!si!vous!l’aviez!oublié.!Cela!a!amené!à! des!raisonnements!faux!et!des!notes!basses.! ! Qst5:! Des! chercheurs! ont! effectué! des! électroporations! de! plasmides! GFP! à! E14,5! dans! des! cortex!d'embryons!sauvages!ou!des!cortex!où!ils!ont!forcé!l'expression!de!Reelin!dans!la!zone! intermédiaire!(IZ).!! Le!cortex!des!embryons!est!analysé!en!coupe!au!jour!de!la!naissance.! Analysez(la(figure(5(et(concluez(( Description!:! On! observe! que! la! majorité! des! cellules! GFP+! s’accumulent* de* manière* ecoptique* dans* la* zone! intermédiaire* IZ! où! est! surexprimée* la* protéine* Reelin,! alors! qu’elles!migrent!en!position!basale!chez!les!embryons!ctrl.! Conclusion!:!La!protéine!Reelin!aurait!donc!un* effet* attractif!sur!la!migration!des!neurones! corticaux.!! NB!:! avant! de! répondre,! identifiez! bien! quelles! modifications! sont! apportées! par! l’expérimentation!au!système!(ici!on!a!surexprimé!la!protéine!Reelin!dans!la!IZ),!et!ce!qu’on! analyse!en!retour!(ici!la!position!des!cellules!marquées!artificiellement!par!la!GFP).! Des!étudiants!ont!fait!l’erreur!de!penser!que!les!images!montraient!la!localisation!de!la!Reelin.! La!GFP!ne!traduit!pas!la!Reelin,!mais!la!position!des!neurones.! ! Qst6:!La!cofiline!est!une!protéine!qui!contrôle!la!formation!des!filaments!d'actine.!Son!activité! est!régulée!par!phosphorylation.! Des!chercheurs!ont!prélevé!des!cortex!de!mutants! Reeler!ou! contrôles!à!E18!et!réalisé!des!western!blots!révélant!la!forme!de!cofiline!phosphorylée!sur!la! sérine!3!(p-cofiline)! (fig.6).!Un!autre!western!blot!révélant!toutes!les!formes!d’actines,!qu’elle! soit!sous!forme!de!monomère!ou!assemblées!en!filaments,!a!été!aussi!effectué!en!contrôle!! Concluez(directement(sur(les(résultats(de(la(figure(6.(( Reelin*est*nécessaire*pour*la*phosphorylation!de!cofiline!sur!la!sérine!3.!Le!témoin!interne! «!actine!»!assure!que!le!WB!est!valide.! NB!:!Ne!confondez!pas!non!plus!la!conclusion!et!l’étape!suivante!de!la!démarche!:!la!discussion! qui!nous!amène!à!relier!la!conclusion!à!d’autres!résultats!obtenus!dans!d’autres!expériences.! Souvent! vous! concluez! «!donc! Reelin! contrôle! l’actine!»! Ce! n’est! pas! la! conclusion! de! l’expérience.! C’est! une! hypothèse! que! vous! faites! sachant! que! cofiline! contrôle! la!

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polymération!de!l’actine.!Attention!à!être!rigoureux!dans!la!démarche!scientifique.!L’enjeu!de! l’université!est!d’en!sortir!avec!une!tête!bien!faite.! Qst7:! Des! électroporations! ont! été! réalisées! à! E14,5! dans! des! cortex! d'embryons! sauvages! avec!plusieurs!plasmides!surexprimant:! -!la!GFP!seule! -!la!GFP!et!la!cofiline!sauvage!(cofilinwt)! -!la!GFP!et!une!cofiline!dont!la!sérine!3!est!mutée!en!alanine!(cofilinS3A).!La!cofilineS3A!n'est!pas! phosphorylable.!! Les!cortex!des!embryons!fixés!à!E16,5!ou!à!la!naissance!sont!analysés!en!coupe.! Analysez(la(figure(7(et(concluez(( Description(:(A(E16,5(la(position(des(cellules(GFP+(est(similaire(entre(les(3(conditions.( A( la( naissance,( les( cellules( exprimant( GFP( seulement( sont( majoritairement( localisées) en) position) basale) de) la) plaque) corticale.) Les( cellules( surexprimant( la( forme) sauvage) de) cofiline) migrent) majoritairement) en) position) basale,(sauf(quelques( cellules(restent(dans(la( zone(intermédiaire.) Les( cellules( surexprimant) la) forme) mutée) S3A) non) phosphorylable) de) cofiline)restent)dans)la)zone)intermédiaire(et(la(SVZ.(Leur(migration)est)bloquée.( Conclusion(:(La(phosphorylation)de)la)cofiline)est)nécessaire(pour(la(migration(des(neurones( vers(la(plaque(corticale.( NB(:(précisez(bien(de(quel(marquage,(de(quel(mutant,(de(quelle(condition(vous(parlez.( Dans(cette(question(par(exemple,(j’ai(lu(souvent(que(«(chez(le(mutant(cofilineS3A,(on(observe(un( problème(de(migration(».(Ici(les(souris(sont(en(fond(sauvage.(Pas(de(mutation(dans(leur(génome( endogène.( On( introduit( dans( quelques( cellules( des( plasmides( exprimant( la( GFP( et( la( cofiline( mutée(ou(sauvage.(Cela(a(une(importance(que(la(compréhension(du(phénotype.(Car(si(les(cellules( GFP( ont( un( comportement( anormale,( ce( n’est( pas( du( à( leur( environnement( qui( est( lui( normal,( mais(à(leurs(propres(mécanismes(internes(qui(ici(sont(altérés(par(la(protéine(cofiline(S3A.( ( ( Qst8:! Compte-tenu( du( profil( d'expression( de( Reelin( et( des( résultats( précédents,( proposez( un( modèle( sur( le( rôle( moléculaire( et( cellulaire( de( Reelin( et( son( mode( d'action( sur( les( neurones( corticaux.! ( La( protéine( Reelin( exprimée( dans( la( zone) du) manteau) donc) basale( aurait( un( rôle) chimioattractif(sur(la(migration(des(neurones(corticaux(de(la(partie(apicale(où(ils(naissent,(vers( la(plaque(corticale,(selon(le(mode(inside-out.( La(protéine(Reelin,(qui(est(extracellulaire,(secrétée( peut-être(en(gradient( apico-basal,(agit( sur(la( migration(des(neurones( via) la) phosphorylation) de) la) cofiline) (intracellulaire) dans) les) neurones)) qui) module) la) dynamique) de) polymérisation)de)l’actine,)protéine)essentielle)à)la)migration)cellulaire.(( Le( lissencéphalie( observée( chez( les( patients( mutés( sur( le( gène( Reelin( pourrait( donc( être( un( conséquence(de(l’atération(de(ce(processus.( (

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MZ# Reelin# odes lamellipo

1ers#neurones#

( ( NB(:( Pour( la( plupart( vous( avez( compris( la( cascade( Reelin( >( phosphorylation( de( la( cofiline( >( dynamique( actine>migration.( Mais( vous( ne( l’avez( pas( replacé( spatialement,( ce( qui( était( important(ici(pour(donner(du(sens.(La(bio(du(dev,(ce(n’est(pas(que(de(la(biocell(et(de(la(génétique,( on(intègre(aussi(l’échelle(du(tissu(voire(de(l’organisme(entier.( (

6/5...