Bases nucléaires et moléculaires de la différenciation et du développement des gènes
Bases nucléaires et moléculaires de la différenciation et du développement des gènes!
Base moléculaire de la différenciation et du développement:
Chaque fois que la croissance se produit, il y a augmentation de masse, poids etc. Le nombre de cellules augmente en raison de la division cellulaire. Parfois, les cellules grossissent et ne se divisent pas et ne conduisent pas à la croissance. La simple multiplication de cellules produirait des masses de cellules mais pas un organisme.
La connaissance des processus de développement en tant que croissance et différenciation est essentielle pour comprendre les événements qui conduisent à la formation d'un embryon ou d'un fœtus. Lorsque le zygote se divise, les cellules embryonnaires restent généralement totipotentes. En d'autres termes, chaque cellule embryonnaire est capable de donner naissance à un embryon et de former un nouvel organisme adulte. Cependant, les cellules perdent progressivement cette capacité et ne restent plus totipotentes. En observant et observant, nous pouvons avoir une idée raisonnable de la façon dont une cellule produit un individu entier.
Les tissus se spécialisent par exemple du cerveau, du foie, de la feuille, etc. Le processus par lequel les cellules embryonnaires totipotentes sont converties en cellules spécialisées constituant et donnant lieu à des tissus spécifiques est appelé différenciation. Lorsque les cellules embryonnaires se divisent, après un certain temps, leur potentiel de développement devient limité et est appelé détermination.
C’est le dogme de la biologie moderne et de la génétique que le noyau de la plupart des cellules somatiques des organismes supérieurs, quelle que soit la différenciation de la cellule, contient des copies de tous les gènes nucléaires d’un individu. Les cellules différenciées commencent de nouveaux ensembles de protéines ou perdent la capacité de former un ensemble de protéines.
Quels sont les facteurs responsables de ces changements? On considère que la différenciation des cellules en différents types au cours du développement d'un organisme implique une régulation de l'expression des gènes, plutôt que par un autre mécanisme tel que la mutation.
Sydney Brener (biologiste moléculaire britannique) explique que le problème fondamental de la biologie du développement consiste à étudier les événements et les processus qui se produisent lorsqu'un embryon se développe à l'âge adulte.
Au microscope, peu de modifications embryonnaires tardives sont observées. Mais les changements au début des molécules sont un stade très précoce. Ces changements se produisent bien avant l’apparition de changements morphologiques.
La différenciation implique des processus tels que la mitose, la fusion cellulaire, la migration cellulaire ou les interactions intercellulaires. Tous ces processus fonctionnent indépendamment les uns des autres. Une coordination et une approche appropriées sont nécessaires pour connaître un modèle de développement précis.
On peut en conclure que:
(i) La différenciation et le développement ne nécessitent pas de modifications permanentes massives de l'ADN nucléaire.
(ii) Le processus implique des modifications auto-renforçantes du cytoplasme et une transcription sélective des gènes.
Base nucléaire et moléculaire de la différenciation et du développement:
Les plantes, par opposition aux animaux, sont généralement capables de former une nouvelle plante à partir d'une partie végétative. Cependant, il est maintenant établi que les cellules somatiques animales partiellement différenciées ressemblent aux cellules somatiques végétales à cet égard. Robert Briggs et Thomas King ont montré que les noyaux des cellules d'embryons de grenouilles (Rana pipiens) provenant des cellules de blastula et de gastrula, transplantés dans des œufs énucléés, peuvent produire un embryon complet. L'histoire de la transplantation nucléaire (Fig. 6.67) est utile pour déterminer quand le noyau d'un tissu perd sa capacité de générer un développement complet pour la formation d'un adulte.
Briggs et King ont utilisé des grenouilles herbacées, Rana pipiens et des grenouilles africaines Xenopus pour des expériences sophistiquées. Ils ont enlevé / détruit les noyaux des cellules de grenouille ou de crapaud et ont transplanté des noyaux frais de cellules embryonnaires et têtard dans des œufs énucléés. De nombreux embryons avec des noyaux fraîchement plantés se transforment en têtards normaux (Fig. 6.67). Mais si les noyaux provenaient de cellules intestinales différenciées, les têtards ne se développaient pas. Il a été découvert que les noyaux des premiers stades de clivage (jusqu'à 64 cellules) pouvaient être facilement transplantés dans des œufs énucléés et qu'ils se développeraient normalement en têtards et en grenouilles.
Mais les noyaux des derniers stades font généralement avorter les embryons. Aucun tissu de grenouille adulte entièrement différencié ne peut être utilisé pour fabriquer des grenouilles clonales. Cela montre clairement que les noyaux subissent des modifications au cours de la différenciation. Le processus de différenciation est réversible aux premiers stades embryonnaires.
Cependant, chez les plantes, même les cellules matures peuvent subir une différenciation pour former des callosités afin de produire une plante entière. Le processus principal de différenciation est dû à une activité génétique altérée. Cette modification de l'activité des gènes est principalement due à son interaction avec l'environnement.
L'environnement immédiat peut être un cytoplasme. Le cytoplasme est en outre affecté par de nombreux paramètres tels que la température, l'humidité, la lumière, les interactions entre cellules, etc. La modulation du gène et de son cytoplasme est indépendante.
