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Médecine régénérative : cellules souches Cellules souches embryonnaires - à partir de embryon au stade préimplantatoire - restent non différenciées au.

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1 Médecine régénérative : cellules souches Cellules souches embryonnaires - à partir de embryon au stade préimplantatoire - restent non différenciées au cours des différents passages si cultivées correctement - expriment des marqueurs de non différentiation comme Nanog et Oct4 (facteurs de transcription) - sont multipotentes : peuvent donner types cellulaires des trois feuillets embryonnaires (endoderme, mesoderme, ectoderme) Cellules souches - non différenciées - peut donner des cellules différenciées

2 Médecine régénérative : cellules souches Cellules souches embryonnaires Pas bon génotype (histocompatibilité) Problèmes éthiques

3 Médecine régénérative : cellules souches Cellules souches embryonnaires

4 Médecine régénérative : cellules souches Cellules souches embryonnaires

5 Médecine régénérative : cellules souches Autres types de cellules souches avec bon génotype

6 Médecine régénérative : cellules souches Cellules souches pluripotentes induites - à partir de fibroblastes adultes - « transfection » de 4 gènes : Oct4, Sox2; Klf4, c-Myc - sont multipotentes : peuvent donner types cellulaires des trois feuillets embryonnaires (endoderme, mesoderme, ectoderme) Pas de problème dhistocompatibilité Pas de problème éthique lié aux cellules souches embryonnaires Challenges : -diminuer nombre de gènes à « transfecter » -Ne pas utiliser de retrovirus

7 Médecine régénérative : cellules souches

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10 Atteinte de leur cible par les axones

11 Détermination chez l'embryon des cellules à devenir nerveux (cellules souches) Division des cellules souches, Différenciation des différents types cellulaires (glial/neuronal; cellule pyramidale/cellule en grains), Migration des cellules. Croissance axone versus dendrite Croissance des neurites (dendrites, axones) : utilisation de repères pour aller au bon endroit, établissement de cartes topographiques Arrêt de la croissance neuritique quand la cible est trouvée et création d'une synapse fonctionnelle Modification de la synapse en fonction de son activité Comment construire un système nerveux ?

12 Détermination chez l'embryon des cellules à devenir nerveux (cellules souches) Division des cellules souches, Différenciation des différents types cellulaires (glial/neuronal; cellule pyramidale/cellule en grains), Migration des cellules Croissance des neurites (dendrites, axones) : utilisation de repères pour aller au bon endroit, établissement de cartes topographiques Arrêt de la croissance neuritique quand la cible est trouvée et création d'une synapse fonctionnelle Modification de la synapse en fonction de son activité Comment construire un système nerveux ? Fabrication de la machine Plasticité de la machine (apprentissage; mémoire)

13 Plasticité activité dépendante du SN a lieu au niveau des synapses (Hebb)

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15 Facilement accessible Varicosités de taille importante => facilement visibles pièces buccales lobes cérébraux ganglion ventral motoneurones muscles Face cuticulaire interne Côté droit Glutamatergique, comme la majorité des synapses excitatrices du système nerveux central des vertébrés Études électrophysiologiques possibles La jonction neuromusculaire chez la Drosophile

16 Vue interne HRP

17 Formation et vie d une synapse Arrêt du cône de croissance - comment se fait cette décision - rôle actif de la cible Fabrication de la synapse - machineries pré et postsynaptiques - quelle information indique que ces machineries doivent être localisées à un endroit précis ? Modulation activité-dépendante des synapses - voies de signalisation spécifiques ou bien ce sont les mêmes que celles utilisées au cours de la formation des synapses ?

18 Formation et vie d une synapse Arrêt du cône de croissance - comment se fait cette décision - rôle actif de la cible Fabrication de la synapse - machineries pré et postsynaptiques - quelle information indique que ces machineries doivent être localisées à un endroit précis ? Modulation activité-dépendante des synapses - voies de signalisation spécifiques ou bien ce sont les mêmes que celles utilisées au cours de la formation des synapses ?

19 Etude de la synapse faite par le motoneurone RP3 sur les muscles 6 et 7 Fin dembryogénèse : On peut suivre le trajet dun motoneurone seulement en linjectant avec du lucifer yellow :

20 Rôle « positif » de la fascicline III Molécule dadhésion homophilique Exprimée par les neurones RP3 Exprimée par les muscles 6 et 7 au moment de larrivée du cône de croissance de RP3

21 Dans un mutant FasIII, le cône de croissance de RP3 nest pas correctement stabilisé et donne des JNM petites Lorsque FasIII est surexprimée dans tous les muscles, le cône de croissance est stabilisé au niveau de muscles autres que 6 et 7 La Fas III présente sur RP3 et sur les muscles cibles est responsable de la stabilisation sélective de ce cône de croissance sur ces muscles

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25 Rôle « négatif » de Toll Toll est exprimé de façon dynamique sur les muscles Heure 12 Heure 16

26 Dans les mutants Toll, le cône de croissance innerve les muscles 15 et autres Lorsque Toll est surexprimé dans tous les muscles, le cône de croissance nest pas correctement stabilisé au niveau des muscles 6 et 7 Mutants Toll Sauvages Surexpression Toll

27 FasIII + Toll - - Concl : une intégration de différents signaux => arrêt et stabilisation du cône de croissance - dépend des récepteurs et molécules exprimées par le cône de croissance - dépend des molécules (diffusibles ou non) libérées par la cible

28 Remarque : Toll est une molécule utilisée au cours du développement embryonnaire (polarité dorso-ventrale)

29 Formation et vie d une synapse Arrêt du cône de croissance - comment se fait cette décision - rôle actif de la cible Fabrication de la synapse - machineries pré et postsynaptiques - quelle information indique que ces machineries doivent être localisées à un endroit précis ? Modulation activité-dépendante des synapses - voies de signalisation spécifiques ou bien ce sont les mêmes que celles utilisées au cours de la formation des synapses ? - quelles parties des machineries pré et postsynaptiques sont modifiées ?

30 Rencontre entre laxone et sa cible : rôle actif de la cible Exemple de la JNM de Drosophile Ritzenthaler et al (2000) Nat Neurosci; 3:1012 Début de la synaptogenèse Microscopie électronique à balayage :

31 Imagerie in vivo : mouches avec un transgène codant pour une GFP myristoylée Traitement à la cytochalisine D => contiennent de l actine

32 Il se produit un regroupement des myopodes au cours du temps Ce regroupement correspond à la présence de la terminaison nerveuse

33 La présence de myopodes dépend-t-elle de la présence de terminaisons nerveuses ? => utilisation du mutant prospero, chez qui la croissance des axones est retardée WT prospero À 13h myopodes normauxÀ 18h pas de concentration des myopodes Il existe deux phases: 1) une phase où emergent de nombreux myopodes sur toute la surface du muscle, de façon nerf-indépendante 2) une phase nerf- dépendante où les motoneurones stabilisent ou induisent la formation de nouveaux myopodes.

34 Formation et vie d une synapse Arrêt du cône de croissance - comment se fait cette décision - rôle actif de la cible Fabrication de la synapse - machineries pré et postsynaptiques - quelle information indique que ces machineries doivent être localisées à un endroit précis ? Modulation activité-dépendante des synapses - voies de signalisation spécifiques ou bien ce sont les mêmes que celles utilisées au cours de la formation des synapses ? - quelles parties des machineries pré et posstsynaptiques sont modifiées ?

35 Différenciation ultrastructurale de la JNM de Drosophile

36 Garner et al, 2000, Curr Op Neurobiol Zone active présynaptique

37 Machinerie postsynaptique Sheng et al, 2002, Science

38 Formation et vie d une synapse Arrêt du cône de croissance - comment se fait cette décision - rôle actif de la cible Fabrication de la synapse - machineries pré et postsynaptiques - quelle information indique que ces machineries doivent être localisées à un endroit précis ? Modulation activité-dépendante des synapses - voies de signalisation spécifiques ou bien ce sont les mêmes que celles utilisées au cours de la formation des synapses ? - quelles parties des machineries pré et postsynaptiques sont modifiées ?

39 Un signal rétrograde : Découverte d un mutant qui présente des JNM réduites (crible EMS, visualisation par fluorescence GFP) Ctrle wit

40 Récepteur BMP de type II La mutation affecte un récepteur aux protéines BMP

41 wit ctrle wit, surexp wit presyn wit, surexp postsyn Dans quel compartiment ce récepteur est-il nécessaire ? Surexp presyn dom. neg.

42 wit ctrle wit, surexp wit presyn wit, surexp postsyn Dans quel compartiment ce récepteur est-il nécessaire ? Surexp presyn dom. neg. Concl : La fonction normale de ce récepteur se produit dans les motoneurones

43 Il y a des défauts ultrastructuraux des mutants wit wit ctrle wit

44 présynapse postsynapse Récepteurs BMP de type II D où vient le signal ? Auteurs ont recherché les molécules de type BMP qui étaient exprimées dans le muscle au cours des stades embryonnaires et larvaires 1 candidat intéressant : le gène gbb

45 gbbctrle gbbctrle Les défauts sont semblables à ceux des mutants wit

46 gbb gbb, surexp gbb presyn. gbb, surexp gbb postsyn Dans quel compartiment Gbb est-il nécessaire ?

47 présynapse postsynapse Récepteurs BMP de type II Ligand Gbb Modèle interprétatif

48 présynapse postsynapse Wg Fz (récepteur Wg) Wit (récepteur Gbb) Gbb Le signal Wg est-il nécessaire pour avoir le signal Gbb Ou vice-versa ?


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