424 trOiSiÈMe partie La génétique
retour sur le ConCept 18.3
1. Comparez et différenciez les miARN et les pARNi.
2.
et sI ?
Imaginez que l’ARN messager codant
pour une protéine qui favorise la division cellulaire
dans un organisme multicellulaire est dégradé
comme l’illustre la figure 18.15. Qu’arriverait-il si
une mutation rendait inefficace le gène qui code
pour le miARN à l’origine de cette dégradation ?
3. FaItes des lIens Le concept 15.2 (p. 335 et 336)
traite de l’inactivation d’un des chromosomes X
chez les Mammifères femelles. Relisez ces pages et
proposez un modèle qui explique comment l’ARN
Xist non traduit est à l’origine de la formation du
corpuscule de Barr.
Voir les réponses proposées à la fin du chapitre.
ConCept
18.4
Les différents types de cellules
dans un organisme multicellulaire
résultent d’un programme d’expression
génique différentielle
Chez les organismes multicellulaires, le développement
embryonnaire se fait à partir d’un zygote (ovule fécondé) ;
celui-ci donne naissance à de nombreux types de cellules
qui ont toutes une structure et une fonction propres. Généralement, les cellules sont groupées en tissus, les tissus en
organes, et les organes en systèmes ; ces derniers constituent
l’ensemble de l’organisme lui-même. Le programme de développement doit donc produire différents types de cellules qui
forment des structures d’ordre supérieur dotées d’une configuration tridimensionnelle. Les mécanismes qui se déroulent
pendant le développement chez les Végétaux et les Animaux
sont présentés en détail aux chapitres 35 et 47, respectivement. Dans le présent chapitre, nous nous penchons plutôt
sur le programme de régulation de l’expression génique qui
orchestre le développement, en utilisant comme exemples
quelques espèces animales.
Un programme génétique pour
le développement embryonnaire
Les photos de la figure 18.16 illustrent la différence impressionnante entre un zygote et l’organisme qu’il devient. La
division cellulaire, la différenciation cellulaire et la morphogenèse sont les trois processus interdépendants responsables
de cette transformation remarquable. Le zygote passe par une
série de divisions mitotiques successives qui créent une multitude de cellules. Cependant, à elle seule, la division cellulaire ne produirait qu’une grosse boule de cellules identiques,
et non un animal ou une plante. Au cours du développement
embryonnaire, les cellules, tout en se multipliant, subissent
une différenciation cellulaire ; c’est le processus par
lequel elles acquièrent des structures et des fonctions spécialisées. Les cellules de différents types ne sont pas distribuées
au hasard : elles sont groupées en tissus et en organes possédant une configuration tridimensionnelle particulière. La
morphogenèse (terme signifiant « création de la forme »)
est l’ensemble des mécanismes physiques déterminant la
forme de l’organisme.
Ces trois processus trouvent leur fondement dans le comportement cellulaire. Même la morphogenèse, la mise en forme
d’un organisme, peut être attribuée aux changements dans la
forme, à la motilité et à d’autres caractéristiques des cellules
formant les diverses régions de l’embryon. Comme vous l’avez
vu, les activités d’une cellule dépendent des gènes qu’elle
exprime et des protéines qu’elle produit. Presque toutes les
cellules d’un organisme ont le même génome ; par conséquent, l’expression génique différentielle est due à une régulation des gènes qui varie selon le type de cellule.
Revenons un instant à la figure 18.11, qui montre de
façon simplifiée comment l’expression génique différentielle
se produit dans deux types de cellules, une cellule hépatique
et une cellule du cristallin. Chacune de ces cellules entièrement différenciées renferme un mélange particulier d’activateurs spécifiques qui stimulent la série de gènes dont les
produits sont requis dans la cellule. Le fait que les deux cellules soient apparues à la suite d’une série de mitoses à partir
d’un ovule fécondé commun soulève inévitablement la question suivante : comment des ensembles différents d’activateurs
peuvent-ils en arriver à être présents dans les ceux cellules ?
Il s’avère que les matériaux placés dans l’ovule par la mère
établissent un programme séquentiel de régulation génique
qui est assuré pendant la division cellulaire, et ce programme
rend les cellules différentes l’une de l’autre de façon coordonnée. Pour comprendre le fonctionnement de ce processus, nous examinerons deux mécanismes de développement
de base : premièrement, nous découvrirons comment les cellules formées lors des mitoses embryonnaires initiales amorcent les différences qui lanceront chaque cellule dans le
chemin de sa propre différenciation. Deuxièmement, en prenant comme exemple le développement des cellules musculaires, nous verrons comment la différenciation cellulaire
conduit à un type particulier de cellule.
(a) Zygote de grenouille
(b) Un têtard nouvellement éclos
1 mm
(10 =)
2 mm
(40 =)
m Figure 18.16 D’un zygote à un animal : quel changement
en quatre jours ! En quatre jours seulement, la division cellulaire,
la différenciation et la morphogenèse ont transformé chacun des zygotes
de grenouille (a) en un têtard (b).
retour sur le ConCept 18.3
1. Comparez et différenciez les miARN et les pARNi.
2.
et sI ?
Imaginez que l’ARN messager codant
pour une protéine qui favorise la division cellulaire
dans un organisme multicellulaire est dégradé
comme l’illustre la figure 18.15. Qu’arriverait-il si
une mutation rendait inefficace le gène qui code
pour le miARN à l’origine de cette dégradation ?
3. FaItes des lIens Le concept 15.2 (p. 335 et 336)
traite de l’inactivation d’un des chromosomes X
chez les Mammifères femelles. Relisez ces pages et
proposez un modèle qui explique comment l’ARN
Xist non traduit est à l’origine de la formation du
corpuscule de Barr.
Voir les réponses proposées à la fin du chapitre.
ConCept
18.4
Les différents types de cellules
dans un organisme multicellulaire
résultent d’un programme d’expression
génique différentielle
Chez les organismes multicellulaires, le développement
embryonnaire se fait à partir d’un zygote (ovule fécondé) ;
celui-ci donne naissance à de nombreux types de cellules
qui ont toutes une structure et une fonction propres. Généralement, les cellules sont groupées en tissus, les tissus en
organes, et les organes en systèmes ; ces derniers constituent
l’ensemble de l’organisme lui-même. Le programme de développement doit donc produire différents types de cellules qui
forment des structures d’ordre supérieur dotées d’une configuration tridimensionnelle. Les mécanismes qui se déroulent
pendant le développement chez les Végétaux et les Animaux
sont présentés en détail aux chapitres 35 et 47, respectivement. Dans le présent chapitre, nous nous penchons plutôt
sur le programme de régulation de l’expression génique qui
orchestre le développement, en utilisant comme exemples
quelques espèces animales.
Un programme génétique pour
le développement embryonnaire
Les photos de la figure 18.16 illustrent la différence impressionnante entre un zygote et l’organisme qu’il devient. La
division cellulaire, la différenciation cellulaire et la morphogenèse sont les trois processus interdépendants responsables
de cette transformation remarquable. Le zygote passe par une
série de divisions mitotiques successives qui créent une multitude de cellules. Cependant, à elle seule, la division cellulaire ne produirait qu’une grosse boule de cellules identiques,
et non un animal ou une plante. Au cours du développement
embryonnaire, les cellules, tout en se multipliant, subissent
une différenciation cellulaire ; c’est le processus par
lequel elles acquièrent des structures et des fonctions spécialisées. Les cellules de différents types ne sont pas distribuées
au hasard : elles sont groupées en tissus et en organes possédant une configuration tridimensionnelle particulière. La
morphogenèse (terme signifiant « création de la forme »)
est l’ensemble des mécanismes physiques déterminant la
forme de l’organisme.
Ces trois processus trouvent leur fondement dans le comportement cellulaire. Même la morphogenèse, la mise en forme
d’un organisme, peut être attribuée aux changements dans la
forme, à la motilité et à d’autres caractéristiques des cellules
formant les diverses régions de l’embryon. Comme vous l’avez
vu, les activités d’une cellule dépendent des gènes qu’elle
exprime et des protéines qu’elle produit. Presque toutes les
cellules d’un organisme ont le même génome ; par conséquent, l’expression génique différentielle est due à une régulation des gènes qui varie selon le type de cellule.
Revenons un instant à la figure 18.11, qui montre de
façon simplifiée comment l’expression génique différentielle
se produit dans deux types de cellules, une cellule hépatique
et une cellule du cristallin. Chacune de ces cellules entièrement différenciées renferme un mélange particulier d’activateurs spécifiques qui stimulent la série de gènes dont les
produits sont requis dans la cellule. Le fait que les deux cellules soient apparues à la suite d’une série de mitoses à partir
d’un ovule fécondé commun soulève inévitablement la question suivante : comment des ensembles différents d’activateurs
peuvent-ils en arriver à être présents dans les ceux cellules ?
Il s’avère que les matériaux placés dans l’ovule par la mère
établissent un programme séquentiel de régulation génique
qui est assuré pendant la division cellulaire, et ce programme
rend les cellules différentes l’une de l’autre de façon coordonnée. Pour comprendre le fonctionnement de ce processus, nous examinerons deux mécanismes de développement
de base : premièrement, nous découvrirons comment les cellules formées lors des mitoses embryonnaires initiales amorcent les différences qui lanceront chaque cellule dans le
chemin de sa propre différenciation. Deuxièmement, en prenant comme exemple le développement des cellules musculaires, nous verrons comment la différenciation cellulaire
conduit à un type particulier de cellule.
(a) Zygote de grenouille
(b) Un têtard nouvellement éclos
1 mm
(10 =)
2 mm
(40 =)
m Figure 18.16 D’un zygote à un animal : quel changement
en quatre jours ! En quatre jours seulement, la division cellulaire,
la différenciation et la morphogenèse ont transformé chacun des zygotes
de grenouille (a) en un têtard (b).