Partie II - exercice 1 (3 points)

Partie II - exercice 1 (3 points)
Thème 1-A-2 Diversification génétique et diversification des êtres vivants : autres
processus
source: http://acces.ens-lyon.fr/evolution/evolution/accompagnement-pedagogique/accompagnement-au-lycee/terminale2012/diversification-genetique-des-etres-vivants/genes-du-developpement-et-evolution-morphologique/epinoches
Depuis 10.000 ans environ, des changements morphologiques importants sont apparus
chez les épinoches lacustres : perte de l’armure de plaques osseuses sur leurs flancs, perte
des nageoires pelviennes. On pense que les populations lacustres peuplant actuellement les
lacs proviennent de populations d’épinoches marines ayant colonisé des lacs formés à la
suite de la fonte de la calotte glaciaire, il y a une dizaine de milliers d’années.
L’analyse génétique classique montre que le changement phénotypique pour chacun des
deux caractères est dû à un seul gène. Le gène en cause dans la perte de la nageoire
pelvienne a été identifié : il s’agit du gène Pitx1.
Schéma d’une Epinoche marine
Schéma d’une Epinoche lacustre
Question: Rechercher l'origine de la différence phénotypique relative à la ceinture
pelvienne et aux épines pelviennes des épinoches à l'aide des documents suivants.
Sujet élaboré par le Cercle d’études Lycée SVT – Académie de Montpellier - 2015
Document 1 : Territoires d'expression et comparaison des séquences du gène Pitx1
1a : Par la méthode d’hybridation in situ, les biologistes ont recherché les endroits de
l’organisme où l’on peut détecter la présence d’ARNm du gène Pitx1 au cours du
développement de l'embryon.
Ces territoires sont colorés en gris avec la méthode utilisée.
Les poissons présentent deux paires de nageoires : les nageoires pectorales vers l'avant et les
nageoires pelviennes à l'arrière.
1b : Comparaison des séquences codantes des allèles du gène Pitx1
La comparaison des séquences du gène chez les formes marines et les formes lacustres,
indique qu’il n’existe aucune différence.
Document 2 : Une séquence régulatrice du gène Pitx1
En 2010, une séquence régulatrice du gène a été identifiée et appelée « pel ». Pour détecter
si des mutations dans cette séquence pouvaient être à l’origine du changement
morphologique, les chercheurs ont réalisé une expérience de transgénèse. Ils ont injecté
dans des œufs d’épinoches lacustres, une construction génétique comprenant la région
régulatrice « pel » des épinoches marines, et le gène Pitx1. La figure ci-après indique les
résultats obtenus.
Information : La transcription d'un gène en ARN messager - son "expression" - est sous le contrôle de
séquences régulatrices. Ces séquences déterminent l'intensité, le moment et le lieu de l'expression du
gène, la précision d’un tel contrôle spatial et temporel est cruciale au cours du développement.
Sujet élaboré par le Cercle d’études Lycée SVT – Académie de Montpellier - 2015
EXERCICE 1. (3 POINTS)
Thème 1-A-2 Diversification génétique et diversification des êtres vivants :
autres processus
1: qualité de Démarche
la démarche cohérente
2: Eléments Suffisants
scientifiques
tirés des
documents
Note
3
Outil de détermination de la note
Démarche
Pas de démarche ou démarche
maladroite
incohérente
Moyens
Insuffisants
Rien
2
1
0
Critères de réussite
1: Qualité de la démarche
Les indices qui permettent de repérer la qualité de la démarche :
 Compréhension du problème posé
 Enoncé du problème posé
 Extraction d'informations pertinentes des documents
 mise en relation des informations issues des documents et mise en œuvre d'un
raisonnement rigoureux, esprit critique
 un bilan clair est proposé.
2: Eléments scientifiques:
Compréhension globale :
Les épinoches lacustres ne possèdent plus de nageoires pelviennes bien que provenant de
populations d'épinoches marines qui portent des nageoires pelviennes.
Ce changement phénotypique est dû à un seul gène ; le gène Pitx1. La séquence codante
de ce gène n’a pas muté (doc1b) mais on a constaté qu’au cours du développement ce
gène ne s’exprimait pas dans le bourgeon de nageoire pelvienne des formes lacustres (doc
1a). C’est donc un changement radical dans l’expression de ce gène qui est à l’origine
d’une nouvelle forme. On a montré que l’absence d’expression de Pitx1 est due à une
mutation dans une séquence régulatrice de l’expression de ce gène (doc2).
Eléments scientifiques tirés des documents :
Document 1 :
 b : La comparaison des séquences du gène chez les formes marines et les formes
lacustres, indique qu’il n’existe aucune différence. La protéine Pitx1 est la même. Ce
n’est donc pas une mutation de la séquence codante du gène qui peut être la cause
de l’absence du développement des nageoires pelviennes chez les formes lacustres.
 A : Chez les embryons des formes marines, le gène Pitx1 s’exprime au niveau des
bourgeons des nageoires pelviennes. Chez les formes lacustres, le gène Pitx1 ne
s’exprime pas dans les bourgeons des nageoires pelviennes. Il y a donc une
corrélation entre l’absence d’expression du gène Pitx1 dans les nageoires
embryonnaires et l’absence de développement de squelette des nageoires
pelviennes. C’est parce que le gène ne s’exprime pas dans les nageoires pelviennes
au cours du développement que celles-ci sont réduites.
Document 2 :
 On constate que contrairement au témoin, le poisson transgénique développe des
nageoires pelviennes. Donc la construction génique a permis le développement de
ses nageoires. La différence entre les séquences « pel » des épinoches lacustres et
marines doit donc être à l’origine des différences morphologiques de leurs nageoires
pelviennes.
Sujet élaboré par le Cercle d’études Lycée SVT – Académie de Montpellier - 2015